CN117653193A - 一种快速超声波微弹性成像系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速超声波微弹性成像系统及方法，快速超声波微弹性成像系统包括激励单元、第一驱动单元、第一检测成像单元和第二检测成像单元，第一检测成像单元在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置，第二检测成像单元在第一驱动单元的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置，第二初始位置与第一终了位置相同。其优点在于，采用第一检测成像单元和第二检测成像单元同步协调工作，可以加快剪切波成像速度；第一检测成像单元和第二检测成像单元均采用针式高频单阵元检测探头，可以提高弹性成像灵敏度；激励单元采用脉宽调制方法激励兆赫兹的剪切波，提高弹性分辨率。

Description

一种快速超声波微弹性成像系统及方法

技术领域

本发明涉及组织成像技术领域，尤其涉及一种快速超声波微弹性成像系统、快速超声波微弹性成像系统方法、计算机设备及计算机可读存储介质。

背景技术

组织的僵硬程度通常与基础疾病有关。在常规体检中发现的硬性肿块可能是疾病的早期迹象。在一些疾病中，如肝纤维化，疾病进展的标志是组织硬度的逐渐变化。因此，无创测量组织刚度的能力可以成为疾病诊断、分期和管理的一个有价值的工具。

剪切波弹性成像是一种通过测量组织中剪切波的速度来量化组织刚度的成像技术。对于尺度微小、弹性不敏感的扫查部位，对剪切波成像提出了“苛刻”的要求：

①超高的分辨率：能够进行微观层面上弹性成像；

②较高的成像速度：能够快速高效的完成弹性成像。

③超高的灵敏度：对组织刚度的变化要有很高的灵敏度。

目前的剪切波弹性成像设备无法满足上述要求。传统的剪切波的频率主要集中在100～300Hz的范围，对应的剪切波的波长在厘米级，因此空间分辨率有限。

同时，传统的弹性成像采用阵列探头，目前市场上没有可以支持亚毫米级别纵向分辨率的阵面超声换能器，无法灵敏的检测出组织刚度的差异。

因此，为了获得高灵敏度弹性影像需要采用频率更高的单阵元探头。然而，由于单阵元探头每次发射/接收只能扫查一条波束，要扫查一帧数据需要在多个位置进行扫查，整个扫查时间比较长。

目前针对相关技术中存在的扫查时间长、灵敏度低、分辨率低等问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种快速超声波微弹性成像系统、快速超声波微弹性成像系统方法、计算机设备及计算机可读存储介质，以解决相关技术中存在的扫查时间长、灵敏度低、分辨率低等问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种快速超声波微弹性成像系统，包括：

激励单元，所述激励单元用途发射连续调幅聚焦激励；

第一驱动单元，所述第一驱动单元设置于激励单元的上方；

第一检测成像单元，所述第一检测成像单元设置于所述激励单元的内部，所述第一检测成像单元的第一端与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置；

第二检测成像单元，所述第二检测成像单元设置于所述激励单元的内部，并位于所述第一检测成像单元的一侧，所述第二检测成像单元的第一端与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置，其中，第二初始位置与第一终了位置相同。

在其中的一些实施例中，所述第一驱动单元包括：

步进电机，所述步进电机设置于所述激励单元的上方；

传动丝杆，所述传动丝杆与所述步进电机连接，并分别与所述第一检测成像单元、所述第二检测成像单元连接，用于在所述步进电机的作用下带动所述第一检测成像单元沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置以及带动所述第二检测成像单元沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置。

在其中的一些实施例中，所述第一检测成像单元包括：

第一连接结构，所述第一连接结构与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置；

第一检测探头，所述第一检测探头设置于所述第一连接结构的下方，并位于所述激励单元的内部，用于在所述第一连接结构的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置。

在其中的一些实施例中，所述第二检测成像单元包括：

第二连接结构，所述第二连接结构与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置；

第二检测探头，所述第二检测探头设置于所述第二连接结构的下方，并位于所述激励单元的内部，用于在所述第二连接结构的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置。

在其中的一些实施例中，所述第一检测成像单元为针式高频单阵元检测探头；

所述第二检测成像单元为针式高频单阵元检测探头。

在其中的一些实施例中，所述第一检测成像单元的中心频率至少为50MHz；

所述第二检测成像单元的中心频率至少为50MHz。

第二方面，本发明提供一种快速超声波微弹性成像方法，应用于如第一方面所述的快速超声波微弹性成像系统，包括：

步骤一：激励单元发射连续调幅聚焦激励，并持续预设发射时间；

步骤二：在发射完成的情况下，第一检测成像单元在第一初始位置发射第一声波并采集第一回波数据，第二检测成像单元在第二初始位置发射第二声波并采集第二回波数据；

步骤三：在采集完成的情况下，第一驱动单元驱动第一检测成像单元、第二检测成像单元分别移动预设步长至第一中间位置、第二中间位置；

步骤四：在移动完成的情况下，重复步骤一～步骤三，直至第一检测成像单元移动至第一终了位置、第二检测成像单元移动至第二终了位置；

步骤五：收集全部的第一回波数据和第二回波数据；

步骤六：对全部的第一回波数据、第二回波数据进行处理，以获得图像。

在其中的一些实施例中，步骤六包括：

合并全部的第一回波数据、第二回波数据，以获得总回波数据；

对总回波数据进行正交解调处理，以获得第一预处理数据；

对第一预处理数据进行高频噪声过滤处理，以获得第二预处理数据；

对第二预处理数据进行取模处理，以获得第三预处理数据；

对第三预处理数据进行Log压缩处理，以获得图像。

第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面所述的快速超声波微弹性成像方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第二方面所述的快速超声波微弹性成像方法。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的一种一种快速超声波微弹性成像系统、快速超声波微弹性成像系统方法、计算机设备及计算机可读存储介质，采用第一检测成像单元和第二检测成像单元同步协调工作，可以加快剪切波成像速度；第一检测成像单元和第二检测成像单元均采用针式高频单阵元检测探头，可以提高弹性成像灵敏度；激励单元采用脉宽调制方法激励兆赫兹的剪切波，提高弹性分辨率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的快速超声波微弹性成像系统的示意图；

图2a～图2c是根据本发明实施例的快速超声波微弹性成像系统的工作状态示意图；

图3是根据本发明实施例的快速超声波微弹性成像方法的流程图(一)；

图4是根据本发明实施例的快速超声波微弹性成像方法的流程图(二)。

其中的附图标记为：100、激励单元；200、第一驱动单元；300、第一检测成像单元；400、第二检测成像单元。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或单元(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”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，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

实施例1

本实施例涉及本发明的快速超声波微弹性成像系统。

本发明的一个示意性实施例，如图1所示，一种快速超声波微弹性成像系统，包括激励单元100、第一驱动单元200、第一检测成像单元300和第二检测成像单元400。其中，激励单元100用途发射连续调幅聚焦激励；第一驱动单元200设置于激励单元100的上方；第一检测成像单元300设置于激励单元100的内部，第一检测成像单元300的第一端与第一驱动单元200的输出端连接，用于在第一驱动单元200的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置；第二检测成像单元400设置于激励单元100的内部，并位于第一检测成像单元300的一侧，第二检测成像单元400的第一端与第一驱动单元200的输出端连接，用于在第一驱动单元200的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置，其中，第二初始位置与第一终了位置相同。

其中，第二初始位置与第一终了位置相同包括：

1)第二初始位置与第一终了位置完全重合；

2)第二初始位置与第一终了位置部分重合；

3)第二初始位置与第一终了位置相邻。

在其中的一些实施例中，激励单元100为采用大口径环形聚焦探头，可以发射连续调幅聚焦激励。

第一驱动单元200包括步进电机和传动丝杆。其中，步进电机设置于激励单元100的上方；传动丝杆与步进电机连接，并分别与第一检测成像单元300、第二检测成像单元400连接，用于在步进电机的作用下带动第一检测成像单元300沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置以及带动第二检测成像单元400沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置。

第一检测成像单元300包括第一连接结构和第一检测探头。其中，第一连接结构与第一驱动单元200的输出端连接，用于在第一驱动单元200的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置；第一检测探头设置于第一连接结构的下方，并位于激励单元100的内部，用于在第一连接结构的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置。

具体地，第一连接结构与传动丝杆螺纹连接。

在其中的一些实施例中，第一连接结构包括第一连接件和第一传动件。其中，第一连接件的底端与第一检测探头的顶端连接；第一传动件的底端与第一连接件的顶端连接，并与传动丝杆螺纹连接，用于在传动丝杆的作用下通过第一连接件带动第一检测探头沿传动丝杆的轴向移动。

在其中的一些实施例中，第一连接件为第一连接底座。

在其中的一些实施例中，第一传动件为第一传动螺孔。

在其中的一些实施例中，第一检测成像单元300为针式高频单阵元检测探头。

在其中的一些实施例中，第一检测成像单元300的中心频率至少为50MHz。

第二检测成像单元400包括第二连接结构和第二检测探头。其中，第二连接结构与第一驱动单元200的输出端连接，用于在第一驱动单元200的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置；第二检测探头设置于第二连接结构的下方，并位于激励单元100的内部，用于在第二连接结构的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置。

具体地，第二连接结构与传动丝杆螺纹连接。

在其中的一些实施例中，第二连接结构包括第二连接件和第二传动件。其中，第二连接件的底端与第二检测探头的顶端连接；第二传动件的底端与第二连接件的顶端连接，并与传动丝杆螺纹连接，用于在传动丝杆的作用下通过第二连接件带动第二检测探头沿传动丝杆的轴向移动。

在其中的一些实施例中，第二连接件为第二连接底座。

在其中的一些实施例中，第二传动件为第二传动螺孔。

在其中的一些实施例中，第二检测成像单元400为针式高频单阵元检测探头。

在其中的一些实施例中，第二检测成像单元400的中心频率至少为50MHz。

进一步地，快速超声波微弹性成像系统还包括第二驱动单元。其中，第二驱动单元分别与激励单元100、第一驱动单元200连接，用于带动激励单元100、第一驱动单元200在三维空间进行运动。

在其中的一些实施例中，第二驱动单元包括驱动平台和驱动结构。其中，驱动平台分别与激励单元100、第一驱动单元200连接；驱动结构与驱动平台连接，用于带动驱动平台在三维空间进行运动。

具体地，驱动结构带动驱动平台在XYZ三维空间进行XY平面移动、XZ平面移动、YZ平面移动，以使激励单元100、第一驱动单元200、第一检测成像单元300、第二检测成像单元400位于待成像区域。

进一步地，快速超声波微弹性成像系统还包括控制单元。其中，控制单元分别与激励单元100、第一驱动单元200、第一检测成像单元300、第二检测成像单元400、第二驱动单元连接，用于控制激励单元100、第一驱动单元200、第一检测成像单元300、第二检测成像单元400、第二驱动单元。

在其中的一些实施例中，控制单元为中控。

本发明的工作方法如下：

(一)起始位置

如图2a所示，第一检测成像单元300位于第一初始位置，第二检测成像单元400位于第二初始位置；

激励单元100发射连续调幅聚焦激励，发射时间200us；

在发射完成后，第一检测成像单元300发射第一声波、接收第一回波、保存第一回波数据，第二检测成像单元400发射第二声波、接收第二回波、保存第二回波数据；

在第一检测成像单元300采集第一初始位置的所有第一回波数据、第二检测成像单元400采集第二初始位置的所有第二回波数据后，进行下一步骤；

(二)中间位置

如图2b所示，第一驱动单元200驱动第一检测成像单元300、第二检测成像单元400分别移动预设步长至第一中间位置、第二中间位置；

在移动完成的情况下，激励单元100发射连续调幅聚焦激励，发射时间200us；

在发射完成后，第一检测成像单元300发射第一声波、接收第一回波、保存第一回波数据，第二检测成像单元400发射第二声波、接收第二回波、保存第二回波数据；

在第一检测成像单元300采集第一中间位置的所有第一回波数据、第二检测成像单元400采集第二中间位置的所有第二回波数据后，进行下一步骤；

其中，第一中间位置位于第一初始位置与第一终了位置之间，且第一中间位置有若干个；第二中间位置位于第二初始位置与第二终了位置之间，且第二中间位置有若干个；

(三)终了位置

如图2c所示，第一驱动单元200驱动第一检测成像单元300、第二检测成像单元400分别移动预设步长至第一终了位置、第二终了位置；

在移动完成的情况下，激励单元100发射连续调幅聚焦激励，发射时间200us；

在发射完成后，第一检测成像单元300发射第一声波、接收第一回波、保存第一回波数据，第二检测成像单元400发射第二声波、接收第二回波、保存第二回波数据；

在第一检测成像单元300采集第一终了位置的所有第一回波数据、第二检测成像单元400采集第二终了位置的所有第二回波数据后，结束采集过程；

对全部的第一回波数据、第二回波数据进行合并、正交解调、滤除高频噪声信号后取模，最后做Log压缩后成像。

本发明的优点在于，采用第一检测成像单元和第二检测成像单元同步协调工作，可以加快剪切波成像速度；第一检测成像单元和第二检测成像单元均采用针式高频单阵元检测探头，可以提高弹性成像灵敏度；激励单元采用脉宽调制方法激励兆赫兹的剪切波，提高弹性分辨率。

实施例2

本实施例涉及本发明的快速超声波微弹性成像方法。

图3是根据本发明实施例的快速超声波微弹性成像方法的流程图(一)。如图3所示，一种快速超声波微弹性成像方法，包括：

步骤一：激励单元发射连续调幅聚焦激励，并持续预设发射时间；

步骤二：在发射完成的情况下，第一检测成像单元在第一初始位置发射第一声波并采集第一回波数据，第二检测成像单元在第二初始位置发射第二声波并采集第二回波数据；

步骤三：在采集完成的情况下，第一驱动单元驱动第一检测成像单元、第二检测成像单元分别移动预设步长至第一中间位置、第二中间位置；

步骤四：在移动完成的情况下，重复步骤一～步骤三，直至第一检测成像单元移动至第一终了位置、第二检测成像单元移动至第二终了位置；

步骤五：收集全部的第一回波数据和第二回波数据；

步骤六：对全部的第一回波数据、第二回波数据进行处理，以获得图像。

在步骤一中，预设发射时间为200us。

在步骤二中，第一检测成像单元可以发射若干次第一声波，并采集若干个第一回波数据。

在步骤二中，第二检测成像单元可以发射若干次第二声波，并采集若干个第二回波数据。

在步骤三中，预设步长一般为一个步长。

在步骤三～步骤四中，(第一终了位置-第一初始位置)/预设步长＝(第二终了位置-第二初始位置)/预设步长。

一般地，(第一终了位置-第一初始位置)/预设步长为整数。

在其中的一些实施例中，在(第一终了位置-第一初始位置)/预设步长不为整数的情况下，即最后一个第一中间位置与第一终了位置之间的距离小于预设步长，第一检测成像单元直接移动至第一终了位置。

一般地，(第二终了位置-第二初始位置)/预设步长为整数。

在其中的一些实施例中，在(第二终了位置-第二初始位置)/预设步长不为整数的情况下，即最后一个第二中间位置与第二终了位置之间的距离小于预设步长，第二检测成像单元直接移动至第二终了位置。

通过上述步骤，采用第一检测成像单元和第二检测成像单元同步协调工作，可以加快剪切波成像速度；第一检测成像单元和第二检测成像单元均采用针式高频单阵元检测探头，可以提高弹性成像灵敏度；激励单元采用脉宽调制方法激励兆赫兹的剪切波，提高弹性分辨率。

图4是根据本发明实施例的快速超声波微弹性成像方法的流程图(二)。如图4所示，步骤六包括：

合并全部的第一回波数据、第二回波数据，以获得总回波数据；

对总回波数据进行正交解调处理，以获得第一预处理数据；

对第一预处理数据进行高频噪声过滤处理，以获得第二预处理数据；

对第二预处理数据进行取模处理，以获得第三预处理数据；

对第三预处理数据进行Log压缩处理，以获得图像。

其中，合并、正交解调、高频噪声过滤、取模、Log压缩均为现有技术，在此不再赘述。

另外，本申请实施例的快速超声波微弹性成像方法可以由计算机设备来实现。计算机设备的组件可以包括但不限于处理器以及存储有计算机程序指令的存储器。

在一些实施例中，处理器可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

在一些实施例中，存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(Solid State Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerial Bus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(Electrically Alterable Read-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器(Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(Extended Date Out Dynamic RandomAccess Memory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous Dynamic Random-Access Memory，简称SDRAM)等。

存储器可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器所执行的可能的计算机程序指令。

处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种快速超声波微弹性成像方法。

在其中一些实施例中，计算机设备还可包括通信接口和总线。其中，处理器、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。

通信接口用于实现本申请实施例中各单元、装置、单元和/或设备之间的通信。通信接口还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。

总线包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(ControlBus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。举例来说而非限制，总线可包括图形加速接口(Accelerated Graphics Port，简称为AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线、前端总线(FrontSide Bus，简称为FSB)、超传输(Hyper Transport，简称为HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、无线带宽(InfiniBand)互连、低引脚数(Low Pin Count，简称为LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro ChannelArchitecture，简称为MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，简称为PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

该计算机设备可以执行本申请实施例中的快速超声波微弹性成像方法。

另外，结合上述实施例中的快速超声波微弹性成像方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种快速超声波微弹性成像方法。

实施例3

本实施例涉及本发明的一个具体实施方式。

一种快速超声波微弹性成像系统包括激励探头、两个针式高频单阵元检测探头(以下简称“探头1”、“探头2”)和步进电机。

激励探头采用大口径环形聚焦探头发射声辐射力，推动组织产生位移。环形大口径激励探头发射一定功率的聚焦超声束，其声辐射力推动焦域附近的组织垂直声束的方向运动产生剪切波。

针式单阵元检测探头置于激励探头的圆环内。其任务是对组织进行成像，追踪声辐射力推动下组织的动态运动过程。在扫查过程中两个高频检测探头同向移动，各扫查半程距离的数据，目标区域扫查结束后把两个检测探头成像做拼接和图像重建，最终形成扫查区域内完整的剪切波弹性成像。

快速超声波微弹性成像系统的扫查顺序如下：

1.根据临床需要，把激励探头、探头1、探头2移动到需要成像的区域；

2.激励探头保持不动，探头1和探头2在步进电机驱动下，移动到初始位置；探头1初始位置位于扫查区域的最左边，探头2初始位置位于扫查区域中间位置；

3.激励探头发射连续调幅聚焦激励200us；

4.激励探头发射完成后，探头1和探头2各自发射声波，各自接收回波信号，并保存回波数据，直至采集到计算当前位置组织位移的所有回波数据；

5.步进电机带动探头1探头2移动一个步长，到下一位置；

6.激励探头发射发射连续调幅聚焦激励200us；

7.激励探头发射完成后，探头1和探头2各自发射声波，各自接收回波信号，并保存回波数据，直至采集到计算当前位置组织位移的所有回波数据；

8.重复步骤3、4、5操作，直到所有成像区域都被扫查完毕，即探头1移动到成像区域中心位置，探头2移动到成像区域最右边位置；

9.合并探头1、探头2上各自接收到的回波数据，对数据做正交解调后滤除高频噪声信号后取模，最后做Log压缩后成像。

在本发明中，采用超声连续谐波发射，经占空比脉宽调制激发剪切波。剪切波的频率可以到几兆赫兹，大大提高了剪切波的空间分辨率。

此外，为了提高弹性成像灵敏度，采用50MHz以上的高频探头，目前还没有中心频率能达50MHz的阵列换能器，而单阵元探头能达到50Mhz的中心频率甚至更高，因此采用高频的单阵元探头可以提高组织刚度测量灵敏度。

另外，为了提高单阵元探头弹性成像扫查速度，本发明采用两个单阵元探头同时扫查的方式，将整体扫查时间缩短为原来一半。

本发明的技术效果如下：

1)成像速度快：用双路单阵元探头同时检测方法，速度相比传统方法提到了一倍；

2)组织刚度测量灵敏度高：利用高频单阵元探头检测组织位移，提高了组织刚度测量的灵敏度；

3)组织刚度测量分辨率高：采用可调脉宽调制方法，提高剪切波的频率。达到提高组织刚度测量的分辨率。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，包括：

激励单元，所述激励单元用途发射连续调幅聚焦激励；

第一驱动单元，所述第一驱动单元设置于激励单元的上方；

第一检测成像单元，所述第一检测成像单元设置于所述激励单元的内部，所述第一检测成像单元的第一端与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置；

第二检测成像单元，所述第二检测成像单元设置于所述激励单元的内部，并位于所述第一检测成像单元的一侧，所述第二检测成像单元的第一端与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置，其中，第二初始位置与第一终了位置相同。

2.根据权利要求1所述的快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，所述第一驱动单元包括：

步进电机，所述步进电机设置于所述激励单元的上方；

传动丝杆，所述传动丝杆与所述步进电机连接，并分别与所述第一检测成像单元、所述第二检测成像单元连接，用于在所述步进电机的作用下带动所述第一检测成像单元沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置以及带动所述第二检测成像单元沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置。

3.根据权利要求1所述的快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，所述第一检测成像单元包括：

第一连接结构，所述第一连接结构与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置；

第一检测探头，所述第一检测探头设置于所述第一连接结构的下方，并位于所述激励单元的内部，用于在所述第一连接结构的作用下沿预设方向由第一初始位置移动至第一终了位置。

4.根据权利要求1所述的快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，所述第二检测成像单元包括：

第二连接结构，所述第二连接结构与所述第一驱动单元的输出端连接，用于在所述第一驱动单元的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置；

第二检测探头，所述第二检测探头设置于所述第二连接结构的下方，并位于所述激励单元的内部，用于在所述第二连接结构的作用下沿预设方向由第二初始位置移动至第二终了位置。

5.根据权利要求1～4任一所述的快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，所述第一检测成像单元为针式高频单阵元检测探头；

所述第二检测成像单元为针式高频单阵元检测探头。

6.根据权利要求5所述的快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，所述第一检测成像单元的中心频率至少为50MHz；

所述第二检测成像单元的中心频率至少为50MHz。

7.一种快速超声波微弹性成像方法，应用于如权利要求1～6任一所述的快速超声波微弹性成像系统，其特征在于，包括：

步骤一：激励单元发射连续调幅聚焦激励，并持续预设发射时间；

步骤二：在发射完成的情况下，第一检测成像单元在第一初始位置发射第一声波并采集第一回波数据，第二检测成像单元在第二初始位置发射第二声波并采集第二回波数据；

步骤三：在采集完成的情况下，第一驱动单元驱动第一检测成像单元、第二检测成像单元分别移动预设步长至第一中间位置、第二中间位置；

步骤四：在移动完成的情况下，重复步骤一～步骤三，直至第一检测成像单元移动至第一终了位置、第二检测成像单元移动至第二终了位置；

步骤五：收集全部的第一回波数据和第二回波数据；

步骤六：对全部的第一回波数据、第二回波数据进行处理，以获得图像。

8.根据权利要求7所述的快速超声波微弹性成像方法，其特征在于，步骤六包括：

合并全部的第一回波数据、第二回波数据，以获得总回波数据；

对总回波数据进行正交解调处理，以获得第一预处理数据；

对第一预处理数据进行高频噪声过滤处理，以获得第二预处理数据；

对第二预处理数据进行取模处理，以获得第三预处理数据；

对第三预处理数据进行Log压缩处理，以获得图像。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7～8任一所述的快速超声波微弹性成像方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求7～8任一所述的快速超声波微弹性成像方法。