CN117598734A - 一种超声成像方法及装置 - Google Patents

一种超声成像方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117598734A
CN117598734A CN202311559271.6A CN202311559271A CN117598734A CN 117598734 A CN117598734 A CN 117598734A CN 202311559271 A CN202311559271 A CN 202311559271A CN 117598734 A CN117598734 A CN 117598734A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
migration
ith
depth
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311559271.6A
Other languages
English (en)
Inventor
林伟军
莫笑海
李玉冰
苏畅
唐瑞
龙斌
崔立刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Acoustics CAS
Original Assignee
Institute of Acoustics CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Acoustics CAS filed Critical Institute of Acoustics CAS
Priority to CN202311559271.6A priority Critical patent/CN117598734A/zh
Publication of CN117598734A publication Critical patent/CN117598734A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本申请公开了一种超声成像方法及装置。该超声成像方法包括：获取第一超声发射数据与第一超声回波数据，并进行深度迁移，获得多个迁移深度层的第二超声发射数据和第二超声回波数据；根据第i个迁移深度层的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算第i个迁移深度层的第i个深度迁移层所对应的响应矩阵；根据预先确定的声速范围，以第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对响应矩阵的声速进行寻优，获得第i个迁移深度层所对应的寻优声速；根据第i个迁移深度层所对应的寻优声速与响应矩阵，获得第i个迁移深度层的成像结果，并根据多个迁移深度层各自对应的成像结果获得目标成像结果。

Description

一种超声成像方法及装置
技术领域
本申请涉及超声成像技术领域，特别涉及一种超声成像方法及装置。
背景技术
超声探头阵列通过向待测对象发射超声波，然后可以接收与待测对象作用产生的回波进行声阻抗结构参数，从而实现成像，作为辅助诊断等多种方向的影像学依据。
在传统的超声成像方法中，一般采用均匀的声速，如人体组织中常用1540m/s的声速进行动态聚焦、深度信息标定。但在多种非匀质组合物体的超声成像中，由于不同物质组合物中声速的差异较大，采用同样的声速成像会引起强畸变效应，造成影像结果中的伪影或散射点位置错误等问题。
发明内容
本申请提供一种超声成像方法及装置。
第一方面，提供一种超声成像方法，该方法包括：
通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据；
根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；任意第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据中，包括超声波在所述第i个迁移深度层的声速；
根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的响应矩阵；
根据预先确定的声速范围，以所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，获得所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速。
在一种可能的实施方式中，通过所述超声探头阵列，以全矩阵采集方式，获取所述待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，包括：
根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据，以及所述多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算所述多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；其中所述第一超声发射数据与第一超声回波数据视为所述目标区域中的第0个迁移深度层。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据，以及所述多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算所述多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，包括：
对位于时域中的所述第一超声发射数据与第一超声回波数据转换至频率-波数域；
根据位于所述频率-波数域中的所述第一超声发射数据与所述第一超声回波数据，以及所述多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算所述多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的响应矩阵，包括：计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积；
根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的频率对张量积求和，获得所述第i层迁移深度层所对应的响应矩阵。
在一种可能的实施方式中，计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积，包括：
将所述第i个迁移深度层所对应的第二超声回波数据与第二超声发射数据转换至频率域；
根据所述第i个迁移深度曾对应的位于所述频率域中第二超声回波数据与第二超声发射数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积。
在一种可能的实施方式中，以二分法或黄金分割法，对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优。
第二方面，提供一种超声成像装置，该装置包括：
数据采集单元，用于通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据；
数据迁移单元，用于根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；任意第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据中，包括超声波在所述第i个迁移深度层的声速；
数据计算单元，用于根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的响应矩阵；
数据寻优单元，用于根据预先确定的声速范围，以所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，获得所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速；
超声成像单元，用于根据所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速与第i个深度迁移层所对应的响应矩阵，获得所述第i个迁移深度层的成像结果，并根据所述多个迁移深度层各自对应的成像结果获得目标成像结果。
第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算设备中执行时，计算设备执行第一方面中任一项所述的方法。
第四方面，提供一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面中任一项所述的方法。
本申请提供的技术方案中，为避免待测对象中不同组织结构层所对应的优先成像声速的不同，通过对采集到的第一超声发射数据与第一超声回波数据，进行深度迁移，从而获得待测对象目标区域中任意第i个迁移深度层各自对应的数据，即第i个第二超声发射数据与第二超声回波数据；然后，计算第i个迁移深度层对应的响应矩阵，并对超声波于第i个迁移深度层中的用于成像的声速进行寻优，从而获得超声波于第i个迁移深度层中的寻优声速；随后，采用第i个迁移深度层各自对应的寻优声速与响应矩阵进行超声成像，获得第i个迁移深度层所对应的一维成像结果；最后，根据多个迁移深度层所对应的一维的成像结果，以及各个迁移深度层各自的深度坐标，获得二维的目标成像结果，从而可以消除在成像时采用相同声速导致成像结果中出现的伪影问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种超声成像系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种超声成像方法的流程示意图；
图3为本申请实施例示例性提供的全矩阵采集超声波方法的示意图；
图4为图1的局部放大图；
图5为本申请实施例示例性提供的不同声速所对应的响应矩阵的能量对比图；
图6为本申请实施例示例性提供的基于本申请所提供的超声成像方法获得的寻优声速剖面图；
图7为本申请实施例示例性提供的的一种基于本申请提供的超声成像方法与其他方法获取的成像结果对比图；
图8示出了本申请实施例提供的一种超声成像装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本说明书提供的方案进行描述。
为了使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。
此外，在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
超声探头阵列通过向待测对象发射超声波，然后可以接收与待测对象作用产生的回波进行声阻抗结构参数，从而实现成像，作为辅助诊断等多种方向的影像学依据。
在传统的超声成像方法中，一般采用均匀的声速，如人体组织中常用1540m/s的声速进行动态聚焦、深度信息标定。但在多种非匀质组合物体的超声成像中，例如医学领域的经颅超声成像中，颅骨中的声速比颅内脑组织大得多，由颅骨造成的超声信号的畸变与衰减将导致经颅成像精度变差、质量变低，影响医师对脑部疾病的筛查与诊断。即使可以通过人体颅骨中最薄的颞窗进行成像，颅骨的影响仍然不可忽略。如果在复原过程中不考虑这些差异，可能会导致成像结果出现伪影或散射点位置错误。
因此，有效的经颅超声成像方法必须解决颅骨和软组织的声学参数不均匀的问题，需要获取颅内的不同组织的声速特性，根据不同组织的声速特性分别成像，以保证图像的准确性。为此，本发明提一种超声成像方法及装置，可用于经颅超声成像矫正等领域。
图1为本申请实施例提供的一种超声成像系统100的结构图之一。图1所示的结构图仅用于辅助描述本申请实施例中提供的技术方案，并不用于限制本申请实施例的方案。
超声成像系统100可以包括计算设备、超声机、超声探头阵列，计算设备控制超声机的声波发射模式，促使连接超声机的超声探头阵列向待测对象发射超声波，同时收集所发射超声波对应的第一超声发射数据与采集得到第一超声回波数据；其中，超声探头阵列、目标待测对象通过耦合介质耦合。
图2示出本申请实施例提供的一种超声成像方法的流程示意图。参见图2所示，该方法可以包括但不限于如下步骤S201到S209中的部分或全部。该方法可以由任何具有计算/处理能力的装置、平台、设备或设备集群执行，例如由图1中示例的计算设备执行。
步骤S201，通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据。
示例性的，计算设备可以控制超声机的声波发射模式，促使连接超声机的超声探头阵列向待测对象发射超声波，同时收集所发射超声波对应的第一超声发射数据与采集得到第一超声回波数据。其中，获取待测对象反射回来的第一超声回波数据的方式包括：全矩阵采集模式、多阵元组合发射模式、多角度平面波模式。
例如，在图1所示的超声成像系统100中，待测对象由第一待测物体-五花肉、第二待测物体-仿组织超声体膜组成，超声探头阵列与五花肉、五花肉与仿组织超声体膜之间的耦合介质为超声耦合剂。在超声成像系统100中，超声探头阵列对目标区域发射第一超声发射数据并记录，同时获取由待测对象反射回来的第一超声回波数据。其中，超声探头阵列共包含64个探头阵元，超声探头阵列的采样率为40MHz，采样点数为2048，采样中心频率为2.5MHz。第一超声回波数据可以根据每个阵元在64个阵元中的位置，以及每个阵元各自在不同时间接收到的信号，将第一超声回波数据描述为如下公式1：
R＝R(x,t) (1)
其中，R代表回波信号场，x为接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标，t为时间。
同理，可以将第一超声发射数据描述为如下公式2：
S＝S(x,t) (2)
其中，S代表入射波信号场，x为发射数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标，t为时间。
通过超声探头阵列，以全矩阵采集方式，获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据。
例如，在上述的例子中，超声探头阵列共包含64个探头阵元，这64个探头阵元如图3的方式排列，在于待测对象的相对位置固定后，第n个阵元激发，向目标区域发射第一超声发射数据，64个探头阵元同时接收第一超声回波数据；随后，第n+1个阵元激发，依次遍历所有阵元。其中，发射波束为近似脉冲波的宽带波束。此外，可以将为了提高后续成像过程的分辨率，在发射或接收信号时，将发射信号定义为在激发瞬间为高电平，而在所有其他时间为低电平的信号。
步骤S203，根据第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，任意第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据中，包括超声波在第i个迁移深度层的声速。
目标区域根据预先确定的采样点的个数，将目标区域分为与采样点个数相同的数个深度层；从数个深度层中获得共I个迁移深度层；其中，采样点可以代表，在迁移过程中，第一超声发射数据与第一超声回波数据可用于迁移数据的，目标区域深度的最小单位；任意迁移深度层的深度均相等且等于目标区域的总深度除以迁移深度层的个数；任意第i个迁移深度层的于目标区域中的坐标可以为，第i个迁移深度层中所包含的深度层于目标区域中的深度坐标的平均值。
为了获得目标区域中第i个迁移深度层的回波信号场，将将第一超声发射数据与第一超声回波数据的维度向待第三维度扩展，其中，第三维度为目标区域的深度所处维度；随后，将第一超声发射数据与第一超声回波数据，通过相位迁移，获得第i个迁移深度层对应的第二超声回波数据。其中，任意第i个第二超声发射数据与第二超声回波数据包括：第i个迁移深度层超声波的波数、i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标、第i个迁移深度层超声波的频率、第i个迁移深度层超声波的声速。
在一种可能的实施方式中，可以根据第一超声发射数据与第一超声回波数据，以及多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；其中第一超声发射数据与第一超声回波数据视为目标区域中的第0个迁移深度层。
在目标区域的共i个目标深度层中，超声探头阵列的位置可以视为第0个迁移深度层，从而第一超声发射数据与第一超声回波数据的位于目标区域中的深度位置可以视为第0个迁移深度层。将第一超声发射数据与第一超声回波数据代入至声波方程中，并根据多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，可以获得多个迁移深度层中与声速相关联的第二超声发射数据和第二超声回波数据。
更具体地，可以首先对位于时域中的第一超声发射数据与第一超声回波数据转换至频率-波数域；接着根据位于频率-波数域中的第一超声发射数据与第一超声回波数据，以及多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据。
为了获得目标区域中第i个迁移深度层的回波信号场，将第一超声回波数据的维度向待第三维度扩展，其中，第三维度为目标区域的深度所处维度；随后，将第一超声回波数据代入至声波方程中，并根据数据处理技术将声波方程由时域转化至频率-波数域中，得到于频率-波数域中，在超声探头阵元位置处与声速相关的回波信号场；随后根据超声探头阵元的回波信号场及第i个迁移深度层位于目标区域中的坐标，通过相位迁移，获得第i个迁移深度层对应的第二超声回波数据。其中，声速为超声波于第i个迁移深度层中的传播速度；数据处理技术包括二维傅里叶变换技术。
例如，为了获得目标区域中第i个迁移深度层的回波信号场，将第一超声回波数据的维度向第三维度扩展，其中，第三维度为目标区域的深度所处维度；此时，超声探头阵列的位置视为目标区域中的第0个迁移深度层，第一超声回波数据从而可以描述为如下公式3：
R＝R(x,z＝0,t) (3)
其中，R代表回波信号场，x为接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标，t为时间，z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标。
如上例中图1的局部放大图4所示，目标区域中共有I个迁移深度层，超声探头阵列的位置视为目标区域中的第0个迁移深度层。
将第一超声回波数据代入如下公式4所示的声波方程中：
其中，R为回波信号场，v为超声波位于第i个迁移深度层的声速，t为时间，x为接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标，z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标。
随后，对公式4中的x、t进行二维傅里叶变换，将如公式4所示的声波方程由时域转化到频率-波数域中，获得频率-波数域中的第一超声回波信号场，如下公式5所示：
其中，R为回波信号场；kx为第i个迁移深度层超声波的波数；z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标；w为第i个迁移深度层超声波的频率；A、B分别为第一超声回波数据中上行波场与下行波场的参数；i为复数；v为第i个迁移深度层超声波的声速；kz为声波方程中的相移因子，可以通过如下公式6表示：
其中，kz为声波方程中的相移因子；w为第i个迁移深度层超声波的频率；v为第i个迁移深度层超声波的声速；x为接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标。
接着，对于第一超声回波信号场，只需考虑第一超声回波信号场中的上行波场，因此视公式5中的参数B的值为0，从而获得只与上行波场有关的第一超声回波信号场，可以描述为如下公式7：
其中，R为回波信号场；kx为第i个迁移深度层超声波的波数；z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标；w为第i个迁移深度层超声波的频率；A分别为第一超声回波数据中上行波场；i为复数；v为第i个迁移深度层超声波的声速；kz为声波方程中的相移因子。
最后，视超声探头阵列的探头阵元位于目标区域中的第0层，获得公式7中z的取值为0，从而可以将第i层所对应的第i个第二超声回波数据描述为如下公式8：
其中，R为回波信号场；kx为第i个迁移深度层回波的波数；z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标；w为第i个迁移深度层超声波的频率；i为复数，“-”为回波信号场的方向为第一方向，即沿i的取值增大的方向；v为第i个迁移深度层超声波的声速；kz为声波方程中的相移因子。
同理，根据第一超声发射数据，通过相位迁移，获得第i层所对应的第i个第二超声发射数据，第i第二超声发射数据可以描述为如下公式9：
其中，S为入射波信号场；kx为第i个迁移深度层中超声波的波数；z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标；w为第i个迁移深度层中超声波的频率；i为复数，“+”为入射波信号场的方向为与第一方向相反的第二方向，即沿z的取值减小的方向；v为第i个迁移深度层超声波的声速；kz为声波方程中的相移因子。
步骤S205，根据第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算第i个迁移深度层所对应的响应矩阵。
其中，任意第i个深度迁移层所对应的响应矩阵包括：第i个迁移深度层超声波的声速、接收数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标、发射数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标、第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标；其反映了第i层中第二超声回波数据与第二超声回波数据互相关的特性。同时，任意第i个深度迁移层所对应的响应矩阵均为方阵，由响应矩阵对角线上的元素组合可以表示为第i层的声波信号场的信号能量强度。
在一种可能的实施方式中，计算第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积；根据第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的频率对张量积求和，获得第i层迁移深度层所对应的响应矩阵。
更具体地，可以将所述第i个迁移深度层所对应的第二超声回波数据与第二超声发射数据转换至频率域；
根据所述第i个迁移深度曾对应的位于所述频率域中第二超声回波数据与第二超声发射数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积。
例如，将第i个第二超声回波数据与第二超声发射数据，通过反傅里叶变换，将第二超声回波数据和第二超声发射数据转换至频率域，并计算所对应的第二超声回波数据与第二超声发射数据的张量积，然后根据第二超声回波数据与第二超声发射数据的频率对张量积求和，获得第i个深度迁移层所对应的响应矩阵。
例如，根据如下公式10计算第i个深度迁移层所对应的响应矩阵。
M为第i个迁移深度层所对应的响应矩阵；R为回波信号场；S为入射波信号场；x1为接收数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标；x2为发射数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标；z为第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标；v为第i个迁移深度层超声波的声速；w为第i个迁移深度层超声波的频率。
步骤S207，根据预先确定的声速范围，以第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，获得第i个迁移深度层所对应的寻优声速。
在第i个深度迁移层所对应的响应矩阵中，不同声速会影响响应矩阵的对角线展宽，同时会影响响应矩阵所对应的超声波的信号强度；响应矩阵的对角线的展宽越小，对角线越收敛，其所对应的超声波的信号强度就越强。同时，采用对角线最收敛的响应矩阵中，对角线上的元素所对应的成像效果最清晰。其中，可以用响应矩阵副对角线上的信号强度的半高宽来评估响应矩阵对角线的收敛程度。
例如，第一声速A小于第一声速B小于第一声速C，三个不同声速下响应矩阵对角线宽度变化示意图如图5所示，其中，第一声速B为第i个深度迁移层所对应的寻优声速，第一声速B所对应的响应矩阵的对角线的线宽最短。
再如，在上例声速寻优的过程中，预先确定的声速为1400m/s至1500/s，寻优精度为1m/s，采用遍历法，对声速进行评估，获得的寻优声速剖面图如图6所示。
在一种可能的实施方式中，以二分法或黄金分割法，对第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优。
二分法可以在有序列表中查找某一特定元素(如在响应矩阵中搜索寻优声速)，其通过将列表分成两半，取声速的中间值与声速的假设目标值进行比较，然后根据比较的结果，再决定在两半列表中获得的一半继续查找，如此重复，直到找到寻优声速值为止。
黄金分割法也称为0.618法，该寻优方法通过试探响应矩阵副对角线元素半高宽的数值高低，使得包含声速极小值点的搜索区间不断缩小，最终获得寻优声速。
步骤S209，根据多个迁移深度层所对应的寻优声速与响应矩阵，获得第i个迁移深度层的成像结果，并根据共i个迁移深度层各自对应的成像结果获得目标成像结果。
第i个迁移深度层所对应的响应矩阵的主对角线元素中，包括接收数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标x1、发射数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标x2、第i个迁移深度层处于目标区域中的深度坐标z、第i个迁移深度层超声波的声速v；其中，主对角线上，单个元素的x1与x2取值相等。
根据第i个迁移深度层所对应的寻优声速，以及第i个迁移深度层所对应的响应矩阵的主对角线元素中的接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标、以及第i个迁移深度层中超声波的信号强度，计算第i个迁移深度层的成像结果，其中，第i个迁移深度层的成像结果为一维，包括接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标、与超声波的信号强度；根据多个迁移深度层的成像结果，以及各个迁移深度层于目标区域中的深度坐标，按接收数据的探头阵元在超声探头阵列中的坐标对多个一维的成像结果拼接，获得目标成像结果，其中，目标成像结果为二维，包括：接收数据的探头阵元位于超声探头阵列中的坐标、超声波的信号强度、以及多个迁移深度层于目标区域中的深度坐标。
例如图7(a)所示，在目标区域共2048个采样点中，获得了共400个迁移深度层，根据这400个迁移深度层所各自对应的400个成像结果。根据400个成像结果，获得目标区域所对应的成像结果。图7(b)是使用1540m/s均匀声速模型得到的成像结果。图7(c)和图7(d)分别为图7(a)、(b)中成像结果中散射点的部分放大。可以看到本申请提出的一种超声成像方法的结果有效降低了成像结果中的旁瓣和伪影。
与本申请提供的上述方法相对应的，本申请还提供一种超声成像装置300。如图8所示，该超声成像装置300包括：数据采集单元301、数据迁移单元303、数据计算单元305、数据寻优单元307、超声成像单元309。
其中，数据采集单元301，用于通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据；
数据迁移单元303，用于根据第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；任意第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据中，包括超声波在第i个迁移深度层的声速；
数据计算单元305，用于根据第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算第i个迁移深度层所对应的响应矩阵；
数据寻优单元307，用于根据预先确定的声速范围，以第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，获得第i个迁移深度层所对应的寻优声速；
超声成像单元309，用于根据第i个迁移深度层所对应的寻优声速与第i个深度迁移层所对应的响应矩阵，获得第i个迁移深度层的成像结果，并根据多个迁移深度层各自对应的成像结果获得目标成像结果。
根据另一方面的实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序在计算设备中执行时，令计算设备执行本说明书任意一个实施例中所提供的超声成像方法。
根据再一方面的实施例，还提供一种计算设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有可执行代码，处理器执行可执行代码时，实现本说明书任意一个实施例中所提供的超声成像方法。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声成像方法，其特征在于，包括：
通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据；
根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，其中任意第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据中，包括超声波在所述第i个迁移深度层的声速；
根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的响应矩阵；
根据预先确定的声速范围，以所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，获得所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速；
根据所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速与第i个深度迁移层所对应的响应矩阵，获得所述第i个迁移深度层的成像结果，并根据所述多个迁移深度层各自对应的成像结果获得目标成像结果。
2.根据权利要求1所述的超声成像方法，其中，所述通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据，包括：
通过所述超声探头阵列，以全矩阵采集方式，获取所述待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据。
3.根据权利要求1所述的超声成像方法，其中，所述根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，包括：
根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据，以及所述多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算所述多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；其中所述第一超声发射数据与第一超声回波数据视为所述目标区域中的第0个迁移深度层。
4.根据权利要求3所述的超声成像方法，其中，所述根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据，以及所述多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算所述多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，包括：
将位于时域中的所述第一超声发射数据与第一超声回波数据转换至频率-波数域；
根据位于所述频率-波数域中的所述第一超声发射数据与所述第一超声回波数据，以及所述多个迁移深度层各自位于目标区域中的深度坐标，利用声波方程，计算所述多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据。
5.根据权利要求1所述的超声成像方法，其中，所述根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的响应矩阵，包括：
计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积；
根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的频率对张量积求和，获得所述第i层迁移深度层所对应的响应矩阵。
6.根据权利要求5所述的超声成像方法，其中，所述计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积，包括：
将所述第i个迁移深度层所对应的第二超声回波数据与第二超声发射数据转换至频率域；
根据所述第i个迁移深度曾对应的位于所述频率域中第二超声回波数据与第二超声发射数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据的张量积。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声成像方法，其中，所述对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，包括：以二分法或黄金分割法，对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优。
8.一种超声成像装置，其特征在于，包括：
数据采集单元，用于通过超声探头阵列获取待测对象中目标区域所对应的第一超声发射数据与第一超声回波数据；
数据迁移单元，用于根据所述第一超声发射数据与第一超声回波数据进行深度迁移，获得多个迁移深度层各自对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据；任意第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据中，包括超声波在所述第i个迁移深度层的声速；
数据计算单元，用于根据所述第i个迁移深度层所对应的第二超声发射数据和第二超声回波数据，计算所述第i个迁移深度层所对应的响应矩阵；
数据寻优单元，用于根据预先确定的声速范围，以所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的副对角线上信号强度的半高宽的最小值为收敛目标，对所述第i个深度迁移层所对应的响应矩阵的声速进行寻优，获得所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速；
超声成像单元，用于根据所述第i个迁移深度层所对应的寻优声速与第i个深度迁移层所对应的响应矩阵，获得所述第i个迁移深度层的成像结果，并根据所述多个迁移深度层各自对应的成像结果获得目标成像结果。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算设备中执行时，计算设备执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
10.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1-6中任一项所述的方法。
CN202311559271.6A 2023-11-21 2023-11-21 一种超声成像方法及装置 Pending CN117598734A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311559271.6A CN117598734A (zh) 2023-11-21 2023-11-21 一种超声成像方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311559271.6A CN117598734A (zh) 2023-11-21 2023-11-21 一种超声成像方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117598734A true CN117598734A (zh) 2024-02-27

Family

ID=89948976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311559271.6A Pending CN117598734A (zh) 2023-11-21 2023-11-21 一种超声成像方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117598734A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101868381B1 (ko) 의료용 초음파 이미징에서의 전단파 정보의 해석
US9451932B2 (en) Clutter suppression in ultrasonic imaging systems
JP4717995B2 (ja) 超音波ビーム経路の数値的最適化方式
US20040034307A1 (en) Apparatus and method for imaging objects with wavefields
US20040006271A1 (en) Methods and systems for construction of ultrasound images
US4821574A (en) Method and apparatus for measuring ultrasonic velocity by crossed beam
US20130343627A1 (en) Suppression of reverberations and/or clutter in ultrasonic imaging systems
EP2820445A2 (en) Clutter suppression in ultrasonic imaging systems
EP1842079A2 (en) Clutter suppression in ultrasonic imaging systems
US9081097B2 (en) Component frame enhancement for spatial compounding in ultrasound imaging
US11397167B2 (en) Local speed of sound estimation method for medical ultrasound
WO2021103493A1 (zh) 一种基于剪切波的成像方法、系统及装置
CN114176639A (zh) 用于介质的超声表征的方法和系统
CN111479513A (zh) 具有多个换能器阵列的ice导管
CN107205720B (zh) 一种超声适应性波束形成方法及其对经颅成像的应用
CN114176626A (zh) 用于介质的超声表征的方法和系统
CN114176640A (zh) 用于介质的超声表征的方法和系统
KR102606972B1 (ko) 초음파 감쇠 파라미터를 추정하는 방법 및 시스템
CN109259801B (zh) 一种剪切波弹性成像方法及装置
US8235906B2 (en) System and method for accelerated focused ultrasound imaging
EP2466330B1 (en) Ultrasound system and method for processing beam-forming based on sampling data
CN117598734A (zh) 一种超声成像方法及装置
CN114176625A (zh) 用于介质的超声表征的方法和系统
Ibrahim et al. Apodization scheme for hardware-efficient beamformer
US20240032889A1 (en) Method and system for non-invasively characterising a heterogeneous medium using ultrasound

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination