WO2018195824A1 - 超声成像设备、超声图像增强方法及引导穿刺显示方法 - Google Patents

超声成像设备、超声图像增强方法及引导穿刺显示方法 Download PDF

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WO2018195824A1
WO2018195824A1 PCT/CN2017/082046 CN2017082046W WO2018195824A1 WO 2018195824 A1 WO2018195824 A1 WO 2018195824A1 CN 2017082046 W CN2017082046 W CN 2017082046W WO 2018195824 A1 WO2018195824 A1 WO 2018195824A1
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WO
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image
ultrasonic
ultrasound
ultrasound image
enhanced
Prior art date
Application number
PCT/CN2017/082046
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English (en)
French (fr)
Inventor
邹耀贤
范伟
杨波
何绪金
向兰茜
林穆清
刘杰
Original Assignee
深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司
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.)
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Publication date
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Definitions

  • the present invention relates to the field of medical devices, and in particular, to an ultrasound imaging device, an ultrasound image enhancement method, and a guided puncture display method.
  • Ultrasonic instruments are generally used by doctors to observe the internal structure of the human body.
  • the doctor places the operating probe on the surface of the skin corresponding to the human body part, and an ultrasound image of the part can be obtained.
  • Ultrasound has become a major aid for doctors' diagnosis because of its safety, convenience, losslessness and low cost.
  • interventional ultrasound is an important branch of clinical application for ultrasound, which correctly inserts or injects a needle, a drainage catheter, an infusion tube, or a drug into a desired lesion, cyst, body cavity, tubing, and other specifics.
  • ultrasound as a tool for puncture positioning mainly utilizes the realism of ultrasound and high-resolution two-dimensional image display, which can effectively monitor the condition of the lesion and the needle in the human body, and improve the accuracy and safety of the puncture.
  • the puncture needle is generally made of a metal material.
  • the surface of the metal needle 201 and the probe 210 is generally penetrated into the tissue at an angle due to the acoustic impedance of the metal pin 201.
  • Large, ultrasonic waves cannot penetrate the metal pin 201, thereby forming a reflective interface.
  • the acoustic wave reflection path is as indicated by the solid arrow in FIG. 1, causing the direction of the sound beam to change, and most of the energy cannot be received at the same position of the probe 210. .
  • the display of the needle on the ultrasonic B image becomes weak, which is unfavorable for the user's observation.
  • the present invention provides an ultrasound imaging apparatus, an ultrasound image enhancement method, and a guided puncture display method.
  • the ultrasonic waves of a plurality of different emission angles are emitted to synthesize the echoes of different angles to realize the enhanced display object in the composite image.
  • an ultrasound imaging apparatus including:
  • a transmitting/receiving control circuit configured to control the ultrasonic probe to emit a first ultrasonic wave to an object of interest in the biological tissue, and receive an echo of the first ultrasonic wave, obtain a first echo signal, and be used for controlling the
  • the ultrasonic probe transmits a second ultrasonic wave to the target of interest in the biological tissue, and receives an echo of the second ultrasonic wave to obtain a second echo signal, wherein the first ultrasonic wave is used to detect an internal tissue structure of the target of interest, and the second The ultrasonic wave is used for detecting a display object to be enhanced which is inserted into the biological tissue, the second ultrasonic wave includes a plurality of ultrasonic waves of different emission angles, and an emission angle of at least part of the beam is greater than an emission angle of the first ultrasonic wave;
  • a data processor configured to generate a first ultrasound image according to the first echo signal, and generate a multi-frame second ultrasound image according to the second echo signal, according to the second ultrasound image and the first ultrasound The image obtains a composite image of the object of interest;
  • a display communicatively coupled to the data processor for displaying the composite image.
  • an ultrasound image enhancement method including: [0013] controlling the ultrasound probe to emit a first ultrasound wave to an object of interest in a biological tissue, and receiving the first Acoustic echo, obtaining a first echo signal, and controlling the ultrasonic probe to emit a second ultrasonic wave to an object of interest in the biological tissue, and receiving an echo of the second ultrasonic wave to obtain a second echo signal, the first An ultrasonic wave is used for detecting an internal tissue structure of the object of interest, a second ultrasonic wave is used for detecting a display object to be enhanced which is inserted into the biological tissue, and the second ultrasonic wave includes a plurality of ultrasonic waves of different emission angles, and at least part of the beam The emission angle is greater than the emission angle of the first ultrasonic wave;
  • an ultrasound guided puncture display method comprising:
  • An angle marker is generated and output to the display for display, the angle marker for displaying the spatial position angle.
  • an ultrasound imaging apparatus including:
  • an ultrasound probe for transmitting ultrasound waves to a region of interest within the biological tissue and receiving an echo of the ultrasound waves
  • a transmit/receive control circuit for generating a transmit sequence and/or a receive sequence, and outputting the transmit sequence and/or the receive sequence to the ultrasound probe, controlling the ultrasound probe to transmit the ultrasound to the region of interest and receiving the ultrasound back Wave
  • a data processor for implementing the method as described above by executing the program stored by the memory.
  • a computer readable storage medium including a program, is provided in an embodiment.
  • the program can be executed by a data processor to implement the method as described above.
  • an ultrasound imaging apparatus including:
  • a transmitting/receiving control circuit configured to control the ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to an object of interest in the biological tissue, and receive an echo of the ultrasonic wave to obtain an echo signal, where the ultrasonic wave includes a plurality of different emission angles Ultrasonic wave
  • a data processor configured to acquire a first portion of the echo signal with a smaller transmission angle to generate a first ultrasound image, and acquire a second portion of the echo signal other than the first portion to generate a multi-frame second An ultrasound image, the second ultrasound image includes a display object to be enhanced, and a composite image of the target of interest is obtained according to the second ultrasound image and the first ultrasound image;
  • a display communicatively coupled to the data processor for displaying the composite image.
  • an embodiment provides an ultrasound image enhancement method, the method comprising [0034] controlling the ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to an object of interest in the biological tissue, and receiving an echo of the ultrasonic wave to obtain an echo signal, wherein the ultrasonic wave includes a plurality of ultrasonic waves of different emission angles;
  • Obtaining a first portion of the echo signal with a smaller emission angle to generate a first ultrasound image acquiring a second portion of the echo signal other than the first portion, generating a second frame of the second ultrasound image, the second ultrasound a display object to be enhanced is included in the image, and a composite image of the target of interest is obtained according to the second ultrasound image and the first ultrasound image;
  • a composite image is displayed.
  • the multi-angle transmission ultrasonic wave is used to selectively synthesize the ultrasound image of the display object to be enhanced, thereby ensuring oblique entry into the composite image.
  • the object to be enhanced is as clear as the internal organization structure.
  • 1 is a schematic view showing the formation of reflection of ultrasonic waves at the puncture needle interface in the prior art
  • FIG. 2 is a structural block diagram of an embodiment of an ultrasound imaging apparatus provided by the present invention.
  • 3 is a schematic view of an ultrasonic emission angle
  • FIG. 4 is a structural block diagram of a data processor in an embodiment of an ultrasound imaging apparatus provided by the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for implementing an ultrasound image enhancement method according to an embodiment of the present invention. ;
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an ultrasonic probe emitting a second ultrasonic wave on one side in an embodiment
  • FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment in which an ultrasonic probe emits a second ultrasonic wave on both sides;
  • FIG. 8 is a schematic diagram of specific image selection in an embodiment
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a straight line indicating a puncture needle detected in a second ultrasonic image in an embodiment of the ultrasonic imaging apparatus provided by the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of generating a composite image of a specific image and a first ultrasound image in an embodiment of an ultrasound imaging apparatus provided by the present invention
  • FIG. 11 is an embodiment of an ultrasound imaging apparatus provided by the present invention, including a user on an ultrasound image a schematic representation of the ultrasound image of the selected area;
  • FIG. 12 is a schematic diagram of an ultrasonic probe emitting ultrasonic waves to a region selected by a user in an embodiment of the ultrasonic imaging apparatus provided by the present invention
  • FIG. 13 is a flow chart in another embodiment
  • FIG. 14 is a first schematic diagram showing a display of an angle mark in an embodiment of the ultrasonic guided puncture display method according to the present invention.
  • FIG. 15 is a second schematic diagram of a display display angle mark in an embodiment of the ultrasonic guided puncture display method according to the present invention.
  • 16 is a third schematic diagram of a display display angle mark in an embodiment of the ultrasonic guided puncture display method provided by the present invention.
  • connection and “connection” as used in this application include direct and indirect connections (connections) unless otherwise stated.
  • the ultrasonic imaging apparatus 100 includes an ultrasonic probe 110, a transmission/reception control circuit 120, an echo processing module 150, a data processor 130, and a display 140.
  • the transmit/receive control circuit 120 is coupled to the ultrasonic probe 110.
  • the ultrasonic probe 110 is coupled to the data processor 130 via an echo processing module 150.
  • the output of the data processor 130 is coupled to the display 140.
  • the ultrasonic probe 110 includes at least one array element for transmitting ultrasonic waves according to an excitation electric signal output from the transmission/reception control circuit 120, or converting the received ultrasonic waves into electrical signals.
  • each array element can be used to transmit ultrasound waves to the object of interest of the biological tissue 160, as well as to receive ultrasound echoes returned by the tissue.
  • the array and the receiving sequence can be used to control which array elements are used to transmit ultrasonic waves, which array elements are used to receive ultrasonic waves, or to control the array element gaps for transmitting ultrasonic waves or receiving ultrasonic echoes.
  • the array elements participating in the ultrasonic transmission may be excited by the electric signal to transmit the ultrasonic waves simultaneously; or the array elements participating in the ultrasonic transmission may also be excited by a plurality of electrical signals having a certain inter-turn interval, thereby continuously transmitting with a certain inter-turn interval. Ultrasound.
  • the transmit/receive control circuit 120 is for controlling the ultrasonic probe 110 to emit ultrasonic waves to the biological tissue 160, and on the other hand for controlling the ultrasonic probe 110 to receive ultrasonic echoes of the ultrasonic waves reflected by the tissue.
  • the transmit/receive control circuit 120 is configured to generate a transmit sequence and a receive sequence, the transmit sequence is configured to control part or all of the plurality of array elements to transmit ultrasonic waves to the target of interest of the biological tissue, and the transmit sequence parameters include The number of elements and ultrasonic emission parameters (such as amplitude, frequency, number of waves, emission interval, emission angle, wave pattern, etc.).
  • the receiving sequence is used to control some or all of the plurality of array elements to receive the echoes of the ultrasonic tissue, and the receiving sequence parameters include the number of array elements for receiving and the receiving parameters of the echo (eg, receiving angle, depth, etc.).
  • the ultrasonic parameters in the transmitted sequence and the echo parameters in the received sequence are also different for different purposes of ultrasonic echo or depending on the image generated by the ultrasonic echo.
  • the emission angle refers to the emission direction A1 of the ultrasonic wave and the normal line A2 of the ultrasonic probe 110.
  • the ultrasonic wave can be deflected by the ⁇ pin to form the normal A2 at the end face
  • the deflection angle on the left side can also be deflected by the reverse needle to form a deflection angle on the right side of the end face normal A2.
  • the ultrasonic probe 110 is fixed on the surface of the biological tissue, and the transmitting/receiving control circuit 120 controls the ultrasonic probe 110 to emit ultrasonic waves of a plurality of different emission angles to the target of interest in the biological tissue 160 by the emission sequence.
  • the plurality of ultrasonic waves of different emission angles are divided into two parts, a first ultrasonic wave and a second ultrasonic wave
  • the first ultrasonic wave is favorable for displaying the internal tissue structure of the target of interest in the biological tissue, which is usually a small emission angle.
  • the ultrasonic wave for example, in one embodiment, the smaller the emission angle may be the direction of the emission near the normal to the end face of the ultrasound probe.
  • the second ultrasonic wave is advantageous for displaying an object to be enhanced (for example, a high-impedance puncture) that is inserted into the biological tissue, which is usually an ultrasonic wave having a large emission angle.
  • the emission angle is larger than the emission direction.
  • the first ultrasonic wave may include only one ultrasonic wave of an emission angle, and may also include a plurality of ultrasonic waves of different emission angles.
  • the second ultrasonic wave includes a plurality of ultrasonic waves of different emission angles.
  • the emission angle of the second ultrasonic wave is greater than the emission angle of the first ultrasonic wave.
  • the emission angle of all the second ultrasonic waves is not required to be larger than the emission angle of the first ultrasonic wave, that is, a partial beam in the second ultrasonic wave may be The emission angle is greater than the emission angle of the first ultrasonic wave.
  • the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave may employ a plane wave, a focused wave, a scattered wave, or the like.
  • the first ultrasonic wave employs a focused wave
  • the second ultrasonic wave employs a plane wave.
  • the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave use the same type of super wave.
  • the transmit/receive control circuit 120 receives the ultrasonic echo of the ultrasonic waves of a plurality of different emission angles by receiving the sequence control ultrasonic probe 110, and obtains an echo signal. For example, in one embodiment, an echo of the first ultrasonic wave is received, a first echo signal is obtained, and an ultrasonic echo of the second ultrasonic wave is received to obtain a second echo signal.
  • the ultrasonic waves receiving each of the emission angles correspondingly obtain a set of echo signals, and the ultrasonic waves of different emission angles correspond to different sets of echo signals, and then generate one frame of ultrasonic images according to each set of echo signals.
  • multiple ultrasonic waves of different different transmission angles may be separately transmitted, correspondingly obtaining multiple sets of ultrasonic echo signals, or multiple ultrasonic waves of different emission angles may be simultaneously generated, corresponding to obtaining multiple sets of ultrasonic waves.
  • the echo signal includes the aforementioned first echo signal and second echo signal in the plurality of sets of ultrasonic echo signals.
  • the echo processing module 150 is configured to process the ultrasonic echo, for example, the first echo signal and the second echo The signal is processed by filtering, amplification, beamforming, and the like.
  • the ultrasonic echo received by the ultrasonic probe 110 is processed by the echo processing module 150 and output to the data processor 130.
  • the echo processing module 150 may also be omitted when it is not necessary to perform filtering, amplification, beamforming, etc. processing on the ultrasonic echo.
  • the data processor 130 receives the echo signals processed by the echo processing module 150 and uses the correlation algorithm to obtain the required parameters or images.
  • the data processor 130 generates a first ultrasound image according to the first echo signal, generates a multi-frame second ultrasound image according to the second beam echo signal, and obtains a sense according to the second ultrasound image and the first ultrasound image. A composite image of the target of interest.
  • the data processor 130 generates a first ultrasound image according to the first echo signal, generates a multi-frame second ultrasound image according to the second beam echo signal, and obtains a sense according to the second ultrasound image and the first ultrasound image. A composite image of the target of interest.
  • the data processor 130 generates a first ultrasound image according to acquiring a first portion of the echo signal that has a smaller transmission angle, and acquires a second portion of the echo signal other than the first portion to generate a second ultrasound image of the plurality of frames, according to the second ultrasound image.
  • the second ultrasound image and the first ultrasound image obtain a composite image of the object of interest.
  • the second portion may be all or part of the echo signal except the first portion.
  • the data processor 130 obtains a specific image from the multi-frame second ultrasound image, where the specific image refers to the display object to be enhanced, and wherein the display object to be enhanced has the best or better display effect.
  • a good one or more frames of images may be, for example, an image that is preferred from a plurality of frames of the second ultrasound image, or an image that is partially or fully imaged by multiple images of the plurality of frames of the second ultrasound image.
  • the data processor 130 then performs image synthesis with the first ultrasound image based on the particular image to obtain a composite image of the object of interest 160.
  • the display object to be enhanced may be segmented from the specific image, and the display object to be enhanced is fused with the first ultrasound image to obtain a composite image;
  • the position of the display object to be enhanced is first detected based on the specific image, and then the second ultrasonic image and the first ultrasonic image are combined according to the position obtained by the detection to obtain the aforementioned composite image.
  • the weight at the corresponding composite position of the second ultrasound image and the first ultrasound image may be adjusted at the synthetic ⁇ according to the position obtained by the detection.
  • the data processor 130 can directly synthesize the multi-frame second ultrasound image into the first ultrasound image, so that the intersection of the second ultrasound image and the first ultrasound image is enhanced.
  • the specific image is directly fused with the first ultrasound image to obtain the aforementioned composite image. More specifically, in the multi-frame second ultrasound image or in the preset area of the multi-frame second ultrasound image, the number of points where the pixel value is greater than the threshold is counted, and the second ultrasound image with the largest statistical result or one frame is selected as the second ultrasound image. Specific image (indicating puncture The needle shows the best deflection image).
  • the pixel values include, but are not limited to, one or more of grayscale, grayscale mean, and grayscale maximum.
  • the preset area is preferably an area where a display object to be enhanced may appear.
  • a display 140 communicatively coupled to the data processor 130, for displaying a composite image.
  • the display object to be enhanced is usually a high-impedance interposer, such as a puncture needle or an interventional catheter.
  • a high-impedance interposer such as a puncture needle or an interventional catheter.
  • the ultrasonic wave is reflected to form an echo, and when the echo can be received by the ultrasonic probe,
  • the intervention can be detected, and the stronger the echo signal, the better the display effect of the intervention.
  • the intervention penetrates into the tissue at a certain oblique angle.
  • a strong echo signal can be received at the ultrasonic probe, thereby obtaining a clear image of the intervention object. .
  • the operator can manually adjust a deflection angle and then perform the puncture. In this way, the image display effect of the puncture can be theoretically improved.
  • the inventors found that it is generally difficult for the doctor to accurately estimate the penetration angle of the puncture needle during the puncture process, and during the puncture process, The angle of travel of the puncture needle may also change. When the angle of travel changes greatly, this scheme does not significantly improve the display of the puncture needle. Therefore, the inventors have recognized that it is difficult for the operator to adjust the deflection angle which is optimal for the puncture needle in advance.
  • the doctor In the process of puncture, the doctor usually holds the probe in one hand and the needle in one hand. It is also not convenient to set and change the deflection angle. Similarly, the puncture process should consider infection, and the doctor should touch as little as possible. Too much sterile ultrasonic button.
  • the ultrasonic wave detecting the target of interest is divided into two parts, and the first part adopts a smaller launch angle for displaying the internal tissue structure of the target of interest, and thus the conventional ultrasonic image generated according to the echo thereof.
  • the second part adopts a larger emission angle, and includes ultrasonic waves with multiple large emission angles, and subsequently generates multi-frame deflection images, regardless of the penetration angle of the puncture needle What is the number, or the inclination angle of the puncture needle changes during the travel, there is always an ultrasonic wave with an emission angle perpendicular to or perpendicular to the surface of the puncture needle, so there is always one frame of ultrasound in the multi-frame deflection image generated from the echo The image has a sharper image of the needle.
  • the image of the relatively clear puncture needle can be displayed in the composite image to achieve the purpose of enhancing the display of the puncture needle, and the composite image can better display the internal tissue structure of the object of interest and Puncture needle image.
  • an object of interest occluded by a tissue having a large acoustic impedance can be used as a display object to be enhanced, and a clear image of the target of interest is displayed in the deflected image, and the target object is enhanced by image synthesis. the goal of.
  • the display object to be enhanced may be a native tissue or an interposer inside the tissue, the native tissue including at least one of a blood vessel, a bone, and a muscle, and the intervention may be at least a puncture needle, a drainage tube, an infusion tube, and a medicine.
  • the present invention can not only enhance display of the intervention of the object of interest 160, but also enhance display of the native tissue.
  • the following is an example of an enhanced display scheme for an image using a puncture needle as an example.
  • a system for performing enhanced display on an ultrasound image includes a first image generation unit 131, a second image generation unit 132, a specific image acquisition unit 133, and a synthesis unit 134.
  • the first image generation unit 131 is configured to generate a first ultrasound image according to the first beam echo signal.
  • the second image generating unit 132 is configured to generate a multi-frame second ultrasound image according to the second beam echo signal.
  • the specific image acquisition unit 133 is for obtaining a specific image from the multi-frame second ultrasound image.
  • the synthesizing unit 134 is configured to obtain a composite image of the object of interest from the specific image and the first ultrasound image.
  • the enhanced image display of the puncture needle in the ultrasound image includes the following steps:
  • the ultrasonic probe is controlled to emit the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave to the object of interest in the biological tissue.
  • the first ultrasonic wave is used for detecting the internal tissue structure of the target of interest
  • the second ultrasonic wave is used for detecting the display object to be enhanced which is penetrated into the biological tissue
  • the second ultrasonic wave includes a plurality of ultrasonic waves of different emission angles, and at least part of the beam The emission angle is greater than the emission angle of the first ultrasonic wave.
  • each of the lines in Figs. 6 and 7 represents an ultrasonic wave of an emission angle
  • the solid line indicates the first ultrasonic wave
  • the broken line indicates the second ultrasonic wave.
  • the emission angle of the second ultrasonic wave is larger than the emission angle of the first ultrasonic wave
  • the ultrasonic wave having at least one angle of the second ultrasonic wave is nearly perpendicular to the surface of the puncture needle 101, which is advantageous for displaying the image of the puncture needle 101.
  • the emission angle of the first ultrasonic wave includes 0-30°.
  • the angle between the emission direction of the ultrasonic wave and the normal line of the end surface of the ultrasonic probe 110 belongs to the first ultrasonic wave in the range of 0-30°, or belongs to the emission. The smaller part.
  • the emission angle of the second ultrasonic wave includes 10-90°. In other words, the angle between the emission direction of the ultrasonic wave and the normal line of the end surface of the ultrasonic probe 110 is in the range of 10-90°. Second ultrasonic wave.
  • the first ultrasonic wave includes ultrasonic waves that are emitted one or more times.
  • the second ultrasonic wave contains one or more ultrasonic waves
  • the transmitting/receiving control circuit 120 controls the ultrasonic probe 110 to emit a second ultrasonic wave that is deflected toward one side or both sides of the normal line of the end face of the ultrasonic probe, that is, the second ultrasonic wave is directed to one side of the normal end of the ultrasonic probe end face. Or deflected on both sides to form a deflection angle on the left and/or right side of the normal.
  • the ultrasonic probe 110 emits a second ultrasonic wave (shown in FIG. 7) to both sides of the normal of the end face, the ultrasonic wave is always generated regardless of whether the puncture needle 101 enters the object of interest from the left side or the right side of the normal line of the probe end face.
  • the puncture needle 101 is approximately vertical, and the image of the puncture needle 101 in the image of one frame obtained in the second ultrasonic image thus obtained is relatively clear.
  • the ultrasonic probe 110 can emit a second ultrasonic wave to the side determined by the normal to the end face of the probe. As shown in FIG. 6, the ultrasonic probe 110 emits the second ultrasonic wave to the left side of the normal to the end face.
  • the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave may be the same wave shape or different wave patterns.
  • the modes of the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave may be selected from any one of a plane wave and its deformation, a focused wave and its deformation and scattered wave, and its deformation. The following is a detailed description:
  • plane waves in order to increase the frame rate, can be used for all angles of ultrasonic waves.
  • plane wave means that the wavefront of the sound field is flat, and usually only one time of transmission and reception is required to form a frame of ultrasound image.
  • Planar waves have better inter-turn resolution, which greatly increases the imaging frame rate.
  • a plane acoustic wave to form a conventional B image
  • a plurality of ultrasonic waves of different angles can be emitted by using a plane wave within a preset angle range, and a multi-frame image is obtained.
  • Composite imaging is performed to form a conventional B image, in this way the imaging quality of a single plane wave can be improved.
  • the ultrasonic waves of all angles may also employ focused waves.
  • the so-called focused wave means that the emission aperture is focused on one point, and the imaging aperture needs to be scanned line by line.
  • the focused wave image quality is good, but usually the frame rate is low.
  • the second ultrasonic image and the first ultrasonic image can perform independent imaging parameter adjustment.
  • the second ultrasonic wave can increase the frame rate by multi-beam, appropriately reducing the number of transmission angles, appropriately reducing the line density, reducing the number of times of recombination, or changing other transmission parameters.
  • the image quality can also be significantly reduced.
  • the imaging parameters of the first ultrasound image and the second ultrasound image may be different.
  • the first ultrasonic wave uses a conventional focused wave and the second ultrasonic wave uses a plane wave. Since the second ultrasonic image only needs to display the puncture needle 101 in the enhancement of the puncture needle 101, the plane wave can also display the puncture needle 101 well when the ultrasonic wave and the puncture needle 101 are approximately vertical.
  • the first ultrasonic image is used to observe the tissue structure, and the image quality is high.
  • the conventional focused wave can ensure the image quality of the first ultrasonic image. This scheme combines the advantages of high frame rate of the plane wave and good quality of the focused wave image, which not only ensures the imaging frame rate, but also ensures the image quality of the final composite image.
  • the first ultrasonic wave may also adopt a plane wave
  • the second ultrasonic wave adopts a focused wave
  • the ultrasonic waves of each angle may also adopt other sound waves as needed, such as scattered waves, or may be various deformations of sound waves based on plane waves, focused waves, scattered waves, etc.; in other words, the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave are used.
  • the sound waves can be arranged and combined in plane waves, focused waves, and scattered waves.
  • the ultrasonic wave of each angle can also select one of the plane wave, the focused wave, and the scattered wave separately.
  • the ultrasonic probe 110 transmits ultrasonic waves of different emission angles, and can also adopt multi-beam transmission to increase the frame rate.
  • ultrasonic waves of different angles may adopt the same imaging parameters, or different imaging parameters.
  • the imaging parameters include, but are not limited to, focus, emission aperture, and the like.
  • the ultrasonic waves emitted at each angle can independently set parameters such as focus, emission aperture, etc., so that each angle corresponding to the generated ultrasound image is optimized as much as possible.
  • Step 11 of FIG. 5 receives an echo.
  • an echo of the first ultrasonic wave is received, a first echo signal is obtained, and an echo of the second ultrasonic wave is received to obtain a second echo signal.
  • echoes of a plurality of ultrasonic beams of different emission angles are obtained.
  • an ultrasound image is generated.
  • a first ultrasound image is generated from the first echo signal
  • a plurality of second ultrasound images are generated from the second echo signal.
  • the data processor 130 When the first ultrasonic wave includes ultrasonic waves obtained by multiple times of emission, and one ultrasonic echo signal is obtained for each emission, the data processor 130 generates a plurality of first ultrasound images (for example, B images) according to the echo signals of the plurality of first ultrasonic waves. And synthesizing the multi-frame first ultrasound image into a frame of the first ultrasound image.
  • the synthesis process is usually The first ultrasound image corresponding to different emission angles is weighted and averaged, and the combined first ultrasound image can effectively reduce noise and improve image quality.
  • acquiring a first portion of the echo signal with a smaller emission angle to generate a first ultrasound image for example, acquiring at least two sets of echo signals having a smaller transmission angle in the plurality of sets of ultrasound echo signals for synthesizing A first ultrasound image is obtained.
  • Step 13 obtaining a specific image from the multi-frame second ultrasound image.
  • the second ultrasonic image is obtained according to the foregoing second ultrasonic echo signal, or is generated by a second portion of the acquired echo signal other than the first portion having a smaller emission angle, where the second portion The portion may be all or part of the echo signal except the first portion.
  • An image in which the puncture needle image is sharper may be selected from the multi-frame second ultrasound image as a specific image, or a specific image obtained by image recombination of part or all of the multi-frame second ultrasound image.
  • the position of the display object to be enhanced is first detected based on the specific image, and then the second ultrasonic image and the first ultrasonic image are combined according to the position obtained by the detection to obtain the aforementioned composite image.
  • the weight at the corresponding composite position of the second ultrasonic image and the first ultrasonic image may be adjusted at the resultant ⁇ according to the position obtained by the detection.
  • the data processor 130 obtains a specific image from the multi-frame second ultrasound image by a method of grayscale contrast, that is, the specific image acquisition unit 133 passes the grayscale comparison method from the multi-frame number A part of the second ultrasound image is selected as the specific image in the two ultrasound images.
  • Fig. 8 is a view showing a 6-frame second ultrasonic image in which the image is arranged according to the ultrasonic emission angle from large to small, a is the center line (axial straight line) of the puncture needle 101, and the emission angle and the closer the puncture needle 101 is to the vertical direction, The better the display effect of the puncture needle 101, as can be seen in conjunction with Fig. 6, the acoustic emission angle of the second ultrasonic image shown in Fig. 13 is approximately perpendicular to the puncture needle 101, and the puncture needle 101 is also best displayed, while the 15 and 16 display puncture needles 101. Very small part.
  • the specific image acquiring unit 133 selects an optimal one frame or several frames of the second ultrasound image as a specific one according to the sharpness of the display object to be enhanced in the second frame of the second ultrasound image generated by the second image generating unit 132.
  • Image, and identify the puncture needle 1 in a specific image The specific location of 01 facilitates subsequent image synthesis.
  • the number of second ultrasound images of the plurality of frames here is less than the plurality of second ultrasound images generated by the second image generation unit 132.
  • the specific image includes a second ultrasound image with the best definition of the display object to be enhanced by one frame or several frames.
  • the specific image may be the second ultrasound image of the frame with the highest definition of the display object to be enhanced, or may be Enhance the display object's sharpness by placing a number of frames of the second ultrasound image in the forefront.
  • the specific image includes one or more of the five frames of the second ultrasound image with the highest definition of the display object to be enhanced.
  • Subsequent synthesizing unit 134 only needs to process a specific image, which improves the frame rate and processing speed.
  • the specific image acquisition unit 133 counts the number of points where the pixel value is greater than the threshold in the preset area of the multi-frame second ultrasound image or the multi-frame second ultrasound image, and selects the frame with the largest statistical result. Or a number of frames of the second ultrasound image as a specific image (the puncture needle shows the best deflection image).
  • the pixel values include, but are not limited to, one or more of grayscale, grayscale mean, and grayscale maximum.
  • the preset area is preferably an area where a display object to be enhanced may appear.
  • the specific image acquisition unit 133 detects the second ultrasound image in the specific image group, performs image fitting according to the shape of the display object to be enhanced, and acquires an image and a position of the display object to be enhanced.
  • the piercing needle 101 is used to detect the puncture needle 101 on a specific image
  • the puncture needle 101 detects a linear equation that needs to fit the position of the puncture needle 101.
  • the Hough transform, the Randon transform, the Ransac algorithm, or a combination of two or three of the three algorithms are used for straight line fitting, and the gray value is used as a weight to improve the accuracy of the straight line, and the obtained linear equation is
  • the corresponding image of the straight line equation in the second ultrasound image is the image of the puncture needle 101.
  • the Hough transform is taken as an example for explanation. Before the Hough transform, some necessary pre-processing, such as smoothing, can be performed on the second ultrasound image. A coordinate system is established for the second ultrasound image, and the linear equation can be expressed by a mathematical function
  • a puncture needle for example, a gray value greater than a certain threshold is considered to be a possible puncture needle
  • a weight is added to the position corresponding to the ⁇ - ⁇ space, and the weight expresses the possibility that the point is a point on the puncture needle.
  • the gradation value can be directly used as the weight, and the gradation value is more Large, the more likely it is the point on the puncture needle.
  • the specific image acquiring unit 133 in the above specific embodiment first selects a preferred image in the second ultrasound image of the plurality of frames by comparing the gradations, and then performs the puncture needle detection. In another embodiment, the puncture needle detection may be performed first, followed by the preferred image. That is, the specific image acquisition unit 133 detects the display object to be enhanced in the multi-frame second ultrasound image, respectively, and then selects the specific image from the multi-frame second ultrasound image based on the detected display object to be enhanced.
  • the manner of detecting the display object to be enhanced is the same as the manner of detecting the display object to be enhanced from the specific image in the above specific embodiment.
  • the specific image acquiring unit 133 respectively performs straight line fitting in a multi-frame second ultrasonic image by using Hough transform, Randon transform, Ransac algorithm, or a combination of two or three of the three algorithms, and uses the gray value as The weight is used to improve the accuracy of the straight line, and a straight line equation representing the image and position of the puncture needle 101 is obtained. Further, the sum of the average gradation or gradation of the point where the distance of the straight line (the line indicated by the straight line equation) is smaller than the threshold (the points can be regarded as the points on the puncture needle) is respectively counted in the multi-frame second ultrasonic image. Or a grayscale maximum or a combination of the above indicators, and select the second ultrasound image of one frame or several frames with the largest statistical result as the specific image.
  • a straight line is used to fit the puncture needle, or a straight line may be used to express the puncture needle, but the whole puncture needle body is segmented by image segmentation, and then synthesized. On a regular B image.
  • the segmentation methods that can be employed, such as threshold segmentation, LevelSet GmphCut, etc., are prior art and will not be described in detail herein.
  • Step 14 Obtain a composite image of the target of interest from the specific image and the first ultrasound image.
  • the synthesizing unit 134 includes a plurality of frames of the second ultrasound image in the specific image, and may first determine the synthesis of each second ultrasound image according to the detected angle of the puncture needle and the deflection angle corresponding to each second ultrasound image.
  • the weighting coefficient is obtained by combining a plurality of second ultrasound images into a second ultrasound image by weighting coefficients, and then generating a composite image together with the first ultrasound image.
  • the following manner may also be adopted: determining the combination of each second ultrasound image according to the detected angle of the puncture needle and the deflection angle corresponding to each second ultrasound image.
  • a weighting coefficient is obtained, and each second ultrasound image is multiplied by a weighting coefficient to generate a composite image with the first ultrasound image. The closer the angle between the ultrasonic wave corresponding to the second ultrasonic image and the puncture needle is to 90°, the higher the weighting coefficient corresponding to the second ultrasonic image.
  • the synthesizing unit 134 synthesizes the specific image with the first ultrasonic image according to the following formula (2) to obtain a composite image of the object of interest.
  • Formula (2) :
  • I(x,y) Isteer (x,y) xweight (x,y) +Inormal(x,y) x[l-weight (x,y) ];
  • I(x, y) is the pixel value of the synthesized image (composite image) at the (x, y) point
  • Isteer (x, y) is the pixel value of the (x, y) point of the specific image.
  • the specific image includes a plurality of second ultrasound images I, Istee r (x, y) may be a weighted average or maximum of a plurality of second ultrasound images (ie, for each point in the image, the plurality of second ultrasound images are taken
  • the mean or maximum value at the point) l n0r mal( x , y) is the pixel value of the (B, y) point of the regular B image; weight (x, y) is the combined weight of the (x, y) point.
  • the range of values for (x, y) includes any point within the ultrasound image.
  • the weighted result is the pixel value of the last composite image, and the composite weight can be set according to a plurality of conditions.
  • the point synthesis weight of the detected display object to be enhanced is larger; the larger the gray value of the specific image, the larger the point synthesis weight.
  • calculate the distance to the detected puncture needle the straight line in the straight line equation. The closer the weight is to the puncture needle (straight line), the greater the weight.
  • the larger the gray value in Isteer the larger the weight can be set.
  • FIG. A is a conventional ultrasound image, which can well show the native tissue in the target of interest.
  • the A map includes the target 102 to be punctured.
  • B is a specific image, in which the puncture needle 101, which is the object to be enhanced, can be displayed well, and the detection step of the puncture needle 101 detects the straight line a where the puncture needle 101 is located;
  • the synthesized composite image C is obtained, and the synthetic image C can display the puncture needle 101 well and can well display the tissue structure of the target 102 to be punctured.
  • Step 15 Display the composite image.
  • the synthesized image can be displayed by the display.
  • the area that can be enhanced eventually can be the intersection of a regular B image and a specific image, that is, the enhanced area refers to the intersection of the first ultrasound image and the second ultrasound image, as shown in FIG.
  • the dotted area of the dotted line is not enhanced, and the area that is not enhanced means that the intersection is Outside area.
  • the synthesizing unit 134 distinguishes the enhanced areas in the composite image and the areas that are not enhanced.
  • the image data obtained in the synthesized image or the region where the enhanced region is not obtained may be processed into image data of a pseudo color mode or processed into semi-transparent image data. That is, you can use a special pseudo color to draw a trapezoidal frame, draw a line, and use one of the areas (which can be enhanced or not).
  • the intensity of the current display object enhancement to be enhanced may also be expressed by lines, pseudo color, transparency, etc., for example, the average of the composite weights of the specific images in the synthesis step is used to determine the intensity of the display object enhancement to be enhanced. The stronger the intensity, the lower the transparency of the pseudo color. In this way, the user can know the intensity of the current puncture needle enhancement by color or pseudo color, thereby judging whether it is necessary to finely adjust the position of the probe or the needle.
  • the conventional B image can display the tissue well, and the specific image can display the display object to be enhanced well.
  • the synthesis part mainly synthesizes the display object to be enhanced in the specific image into the regular B image.
  • the thus synthesized image can display the tissue well and display the object to be enhanced.
  • the data processor generates an ultrasound image based on the ultrasound echo of the object of interest received by the ultrasound probe, the plurality of different emission angles of the second ultrasound being determined based on the region selected by the user on the ultrasound image .
  • FIG. 11 is an ultrasound image 104 without enhanced pupils.
  • the ultrasound imaging apparatus further includes an input device, which may include a mouse and/or a touch screen, etc., and the user may select the ultrasound image 104 through the input device.
  • a particular area such as the dashed box area 103 of Figure 11, is an area where enhanced display is desired, such as an area where a puncture needle is required to pass or arrive, or contains native tissue that requires enhanced display.
  • the transmission/reception control circuit determines a plurality of different emission angles of the second ultrasonic wave based on the area selected by the user on the ultrasonic image, so that the deflection ultrasonic wave can be more accurately emitted.
  • the angle at which the ultrasonic probe 110 emits ultrasonic waves can be reduced, the frame rate is increased, and the calculation time is saved. Further, the ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic probe 110 at the second partial emission angle may cover only the selected area of the user on the ultrasonic image, and further increase the frame rate.
  • the ultrasound probe is usually operated by the left hand, and the puncture needle is operated by the right hand. Therefore, usually the puncture needle is located on the right side of the normal line of the probe end face, in order to reduce the deflection diagram.
  • the number of images reduces the amount of data processing.
  • an adaptive transformation can be performed between the one-sided emission of the end face normal and the two-sided emission, for example, according to whether the puncture can be detected.
  • the needle 101 determines which side of the normal to the end face of the ultrasound probe 110 emits a plurality of second ultrasonic waves of different angles.
  • the processing flow of the second ultrasound image includes the following steps:
  • Step 20 transmitting a second ultrasonic wave on one side of the normal line of the end surface of the ultrasonic probe 110 and receiving the echo.
  • the transmit/receive control circuit 120 first controls the ultrasonic probe to first transmit a plurality of second ultrasonic waves of different angles to the left side of the normal to the end face of the ultrasonic probe 110, as shown in FIG.
  • the peer ultrasound probe receives the echo of the second ultrasonic wave.
  • Step 21 Generate a second ultrasound image according to the echo.
  • Step 22 puncture needle detection.
  • the puncture needle detecting method may employ the above method or other methods in the prior art.
  • Step 23 the data processor 130 determines whether the display object to be enhanced (the puncture needle 101) is detected in the second ultrasound image, and if the display object to be enhanced is detected in the second ultrasound image, proceed to step 20,
  • the transmit/receive control circuit 120 controls the ultrasonic probe 110 to continue to emit a plurality of second ultrasonic waves of different angles to the same side of the normal to the end face of the ultrasonic probe 110. If the puncture needle is not detected, go to step 24.
  • Step 24 if the display object to be enhanced is not detected, the transmitting/receiving control circuit 120 controls the ultrasonic probe 110 to emit a plurality of second ultrasonic waves of different angles to both sides of the normal line of the end surface of the ultrasonic probe 110, and receive the echo. . As shown in Figure 7.
  • Step 25 Generate a second ultrasound image according to the echo.
  • Step 26 The data processor 130 determines the position of the display object to be enhanced in the second ultrasound image. If the display object to be enhanced is located on the left side of the second ultrasound image, step 27 is performed, and the transmit/receive control circuit 120 controls. The ultrasonic probe 110 emits only a plurality of second ultrasonic waves of different angles to the left side of the normal to the end face of the ultrasonic probe 110. If the object to be enhanced is located on the right side of the second ultrasound image, step 28 is performed, and the transmission/reception control circuit 120 controls the ultrasound probe 110 to emit only a plurality of second ultrasonic waves of different angles to the right side of the end face normal of the ultrasound probe 110.
  • the data processor 130 does not detect the display object to be enhanced, indicating that the device Without knowing the insertion direction of the puncture needle 101, the system resumes the deflection emission on both sides of the normal to the end face of the probe until the system can detect the puncture needle, and the ultrasonic probe 110 returns to the side of the normal side of the probe end face. Second ultrasonic waves at different angles. Repeat the above procedure until the end of the puncture.
  • the imaging process of the first ultrasound image may be unchanged.
  • the image synthesis may be performed according to the method in the first embodiment.
  • the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave may be different beams emitted by the same time, so the first echo signal may be regarded as the first part of the ultrasonic echo signal with a smaller emission angle, and the second time
  • the wave signal can be regarded as a second portion of the ultrasonic echo signal having a larger emission angle, the first ultrasonic image is generated according to the ultrasonic echo signal of the first portion, and the second ultrasonic image is generated according to the ultrasonic echo signal of the second portion.
  • the transmitting/receiving control circuit 120 controls the ultrasonic probe 110 to emit ultrasonic waves to an object of interest in the biological tissue, and receives an echo of the ultrasonic waves to obtain an echo signal including ultrasonic waves of a plurality of different emission angles.
  • the control of the direction of ultrasonic emission has been described in detail in the above embodiments, and will not be described herein.
  • the data processor 130 acquires a first portion of the echo signal with a smaller transmission angle to generate a first ultrasound image, and acquires a second portion of the echo signal other than the first portion to generate a second frame of the second ultrasound image. And displaying, in the second ultrasound image, the display object to be enhanced, and obtaining a composite image of the target of interest according to the second ultrasound image and the first ultrasound image.
  • the method further includes the following steps: the data processor 130 identifies the to be enhanced according to the foregoing second ultrasonic image or the composite image obtained as described above Display the spatial position angle of an object (such as a puncture needle or an interventional catheter); and generate an angle Mark and output an angle marker to the display for display, which is used to show the angle of the spatial position.
  • the spatial position angle mentioned herein refers to the angle between the axial line of the display object to be enhanced and another line, and the other line includes the line drawn on the display interface, the composite image boundary or the composite image for indicating the probe emission.
  • the boundary of the plane, and the angle mark includes at least a straight line characterizing the axial straight line of the display object to be enhanced. Specifically, the related descriptions of FIG. 14, FIG. 15, and FIG. 16 will be hereinafter.
  • the change in the angular position of the spatial position is recognized according to the composite image of the different engravings, and the angular mark is changed when the spatial position angle changes. That is to say, the angle mark displayed on the image is not static and can be changed following the change of the day or the actual playback of the ultrasound image.
  • the angle mark displayed on the image is not static and can be changed following the change of the day or the actual playback of the ultrasound image.
  • the angle ⁇ 40°
  • the angle between the straight line 105 and the straight line 106 becomes smaller, as shown in Fig. 15.
  • the angle ⁇ 21°.
  • the present invention also provides an ultrasound guided puncture display method, comprising the following steps:
  • the transmitting/receiving control circuit 100 uses the ultrasonic probe 110 to emit ultrasonic waves to a puncture needle that is inserted into the biological tissue to obtain an ultrasonic echo signal.
  • the ultrasonic transmission method in the above embodiment and the various existing transmission methods can be employed.
  • the data processor 130 obtains an ultrasound image including the puncture needle based on at least a portion of the ultrasonic echo signals. For example, acquiring a portion of the echo signal that has a larger emission angle generates an ultrasound image containing the display object to be enhanced.
  • the data processor 130 also identifies the spatial position angle of the puncture needle based on the ultrasound image.
  • the spatial position angle refers to the angle between the axial straight line of the puncture needle and another straight line, and the other line includes the line drawn on the display interface, the boundary of the ultrasonic image, or the boundary in the ultrasonic image indicating the plane of the probe emission.
  • the identification method of the corresponding piercing needle refer to the method described above or other methods.
  • the data processor 130 also generates an angular marker for displaying the spatial position angle and outputting the angular marker to the display interface of the display for display.
  • the region of interest 103 is enhancedly displayed, the image of the puncture needle 101 in the region of interest 103 is detected, and an angle marker is generated based on the image of the puncture needle 101, the angle marker including at least Depicting a straight line 105 of the axial straight line of the puncture needle, in a preferred embodiment, the angle mark includes a line 105 that characterizes the axial straight line of the puncture needle, Another straight line and angle.
  • the straight line 105 is parallel to the axial direction of the puncture needle 101, and the straight line 106 represents the boundary of the probe emission plane, and the angle ⁇ is the angle between the straight line 105 and the straight line 106.
  • another line may not be drawn, and the boundary of the ultrasound image is used to represent another line, and the angle mark includes a line characterizing the axial straight line of the puncture needle, a boundary of the ultrasound image, and a clip of both.
  • Angle as shown in FIG. 16, the puncture needle in FIG. 16 is 1612, the angle mark 1611, and the angle mark includes at least a straight line representing the axial straight line of the display object to be enhanced is 1613, when playing according to different engraved ultrasonic images, or As the puncture needle moves with the change of the needle, the straight line 1613 on the angle mark 1611 changes along the semi-arc broken line, resulting in a 21 degree angle text annotation also changing.
  • the penetration angle of the puncture needle can be visually seen, on the one hand, in order to adjust the emission angle of the ultrasonic wave, so that at least part of the ultrasonic wave and the puncture needle are as perpendicular as possible, and on the other hand, the puncture needle
  • the penetration angle of the puncture is displayed through the display, which facilitates the judgment and adjustment of the puncture needle puncture position and direction.
  • the storage medium may include: Read memory, random access memory, disk or CD, etc.
  • the program is stored in the analyzer's memory, and when the enhanced image display effect is required, the above steps can be implemented by the processor executing the program in the memory.
  • the steps in the foregoing embodiments may also be written as a separate program, which may be stored on a server, a disk, an optical disk, a flash disk, and saved to a memory of the local device by downloading, or By downloading and updating the local system, when the enhanced image display effect is required, the above functions can be realized by executing the program in the memory by the processor.

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Abstract

一种超声成像设备（100）、超声图像增强方法及引导穿刺显示方法，其中，超声成像设备（100）包括超声探头（110）、发射/接收控制电路（120）、数据处理器（130）和显示器（140）。发射/接收控制电路（120）控制超声探头（110）向生物组织（160）中的感兴趣目标发射第一超声波、第二超声波，并获得第一回波信号、第二回波信号。第一超声波用于检测感兴趣目标的内部组织结构，第二超声波用于检测刺入生物组织（160）中的待增强显示对象。数据处理器（130）根据第一回波信号生成第一超声图像，根据第二回波信号生成多帧第二超声图像，根据第二超声图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像。由于待增强显示对象的超声图像单独检测获取，确保了斜向进入的待增强显示对象与内部组织结构同样清晰。

Description

发明名称:超声成像设备、 超声图像增强方法及引导穿刺显示方法 技术领域
[0001] 本发明涉及医疗设备领域， 具体涉及一种超声成像设备、 超声图像增强方法及 引导穿刺显示方法。
背景技术
[0002] 超声仪器一般用于医生观察人体的内部组织结构， 医生将操作探头放在人体部 位对应的皮肤表面， 可以得到该部位的超声图像。 超声由于其安全、 方便、 无 损、 廉价等特点， 已经成为医生诊断的主要辅助手段。
[0003] 但不同的组织， 声阻抗不同， 有些组织声阻抗较大， 超声波无法穿透， 从而在 该组织的表面形成一个反射界面。 当超声波在该反射界面上的入射角比较大吋 ， 超声波被该反射界面反射的回波偏转到了另一个方向， 导致超声探头无法在 相同的位置接收到足够的回波， 最终导致在超声图像上无法得到该组织的清晰 影像， 妨碍医生的诊断。
[0004] 另外， 介入超声作为超声临床应用的一个重要分支， 其通过超声引导把穿刺针 、 引流导管、 输液管或药物正确地插入或者注入所要达到的病灶、 囊腔、 体腔 、 管道和其它特定部位， 以达到诊断或 /和治疗的目的。 其中， 超声作为穿刺定 位的工具， 主要是利用了超声波的实吋性以及高分辨率的二维图像显示， 能够 实吋监测病灶及穿刺针在人体的情况， 提高穿刺的准确性和安全性。
[0005] 然而， 穿刺针一般是金属材料制成的， 在进行穿刺过程中， 如图 1所示， 金属 针 201和探头 210表面一般呈一定角度刺入组织内， 由于金属针 201的声阻抗大， 超声波无法穿透金属针 201， 从而形成一个反射界面， 声波反射路径如图 1中实 线箭头所示， 导致声束方向发生了改变， 大部分的能量无法在探头 210相同的位 置接收到。 尤其是在针刺入的偏转角较大吋， 超声 B图像上针的显示会变弱， 不 利于使用者的观察。
技术问题
[0006] 本发明提供一种超声成像设备、 超声图像增强方法及引导穿刺显示方法， 通过 发射多个不同发射角度的超声波， 以利用不同角度的回波进行合成实现增强合 成图像中的待增强显示对象。
问题的解决方案
技术解决方案
[0007] 根据本发明第一方面， 一种实施例中提供一种超声成像设备， 包括：
[0008] 超声探头；
[0009] 发射 /接收控制电路， 用于控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射 第一超声波， 并接收第一超声波的回波， 获得第一回波信号， 以及用于控制所 述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射第二超声波， 并接收第二超声波的 回波， 获得第二回波信号， 所述第一超声波用于检测感兴趣目标的内部组织结 构， 第二超声波用于检测刺入生物组织中的待增强显示对象， 所述第二超声波 中包括多个不同发射角度的超声波， 且至少部分波束的发射角大于第一超声波 的发射角；
[0010] 数据处理器， 用于根据所述第一回波信号生成第一超声图像， 根据所述第二回 波信号生成多帧第二超声图像， 根据所述第二超声图像与第一超声图像获得感 兴趣目标的合成图像；
[0011] 显示器， 其与数据处理器通信连接， 用于显示合成图像。
[0012] 根据本发明第二方面， 一种实施例中提供一种超声图像增强方法， 包括： [0013] 控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射第一超声波， 并接收第一超 声波的回波， 获得第一回波信号， 以及控制所述超声探头向生物组织中的感兴 趣目标发射第二超声波， 并接收第二超声波的回波， 获得第二回波信号， 所述 第一超声波用于检测感兴趣目标的内部组织结构， 第二超声波用于检测刺入生 物组织中的待增强显示对象， 所述第二超声波中包括多个不同发射角度的超声 波， 且至少部分波束的发射角大于第一超声波的发射角；
[0014] 根据所述第一回波信号生成第一超声图像， 根据所述第二回波信号生成多帧第 二超声图像；
[0015] 根据所述第二超声图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像；
[0016] 显示合成图像。 [0017] 根据本发明第三方面， 一种实施例中提供一种超声引导穿刺显示方法， 所述方 法包括：
[0018] 利用超声探头向刺入生物组织中的穿刺针发射超声波， 获得超声回波信号； [0019] 根据超声回波信号中的至少一部分， 获得包含穿刺针在内的超声图像；
[0020] 根据所述超声图像， 识别所述穿刺针的空间位置角度； 和
[0021] 生成角度标记并将角度标记输出至显示器进行显示， 所述角度标记用于展示所 述空间位置角度。
[0022] 根据本发明第四方面， 一种实施例中提供一种超声成像设备， 包括：
[0023] 超声探头， 用于向生物组织内的感兴趣区域发射超声波， 并接收所述超声波的 回波；
[0024] 发射 /接收控制电路， 用于产生发射序列和 /或接收序列， 并将发射序列和 /或接 收序列输出至超声探头， 控制超声探头向感兴趣区域发射超声波并接收所述超 声波的回波；
[0025] 存储器， 用于存储程序；
[0026] 数据处理器， 用于通过执行所述存储器存储的程序以实现如上所述的方法。
[0027] 根据本发明第五方面， 一种实施例中提供一种计算机可读存储介质， 包括程序
， 所述程序能够被数据处理器执行以实现如上所述的方法。
[0028] 根据本发明第六方面， 一种实施例中提供一种超声成像设备， 包括：
[0029] 超声探头；
[0030] 发射 /接收控制电路， 用于控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射 超声波， 并接收超声波的回波， 获得回波信号， 所述超声波中包括多个不同发 射角度的超声波；
[0031] 数据处理器， 用于获取所述回波信号中发射角度较小的第一部分生成第一超声 图像， 获取所述回波信号中除第一部分之外的第二部分生成多帧第二超声图像 ， 第二超声图像中包括待增强显示对象， 根据所述第二超声图像与第一超声图 像获得感兴趣目标的合成图像；
[0032] 显示器， 其与数据处理器通信连接， 用于显示合成图像。
[0033] 根据本发明第七方面， 一种实施例中提供一种超声图像增强方法,所述方法包括 [0034] 控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射超声波， 并接收超声波的回 波， 获得回波信号， 所述超声波中包括多个不同发射角度的超声波；
[0035] 获取所述回波信号中发射角度较小的第一部分生成第一超声图像， 获取所述 回波信号中除第一部分之外的第二部分生成多帧第二超声图像， 第二超声图像 中包括待增强显示对象， 根据所述第二超声图像与第一超声图像获得感兴趣目 标的合成图像； 和，
[0036] 显示合成图像。
发明的有益效果
有益效果
[0037] 依据上述实施例的超声成像设备、 超声图像增强方法及引导穿刺显示方法， 采 用多角度发射超声波来进行有选择性的合成待增强显示对象的超声图像， 确保 了合成图像中斜向进入的待增强显示对象与内部组织结构同样清晰。
对附图的简要说明
附图说明
[0038] 图 1为现有技术中， 超声波在穿刺针界面形成反射示意图；
[0039] 图 2为本发明提供的超声成像设备的一种实施例的结构框图；
[0040] 图 3为超声波发射角度示意图；
[0041] 图 4为本发明提供的超声成像设备的一种实施例中， 数据处理器的结构框图； [0042] 图 5为本发明提供的超声图像增强方法的一种实施例的方法流程图；
[0043] 图 6为一种实施例中超声探头在一侧发射第二超声波的示意图；
[0044] 图 7为另一种实施例中超声探头在两侧发射第二超声波的示意图；
[0045] 图 8为一种实施例中特定图像选择示意图；
[0046] 图 9为本发明提供的超声成像设备的一种实施例中， 第二超声图像中检测到的 表示穿刺针的直线的示意图；
[0047] 图 10为本发明提供的超声成像设备的一种实施例中， 特定图像与第一超声图像 生成合成图像的示意图；
[0048] 图 11为本发明提供的超声成像设备的一种实施例中， 包含了用户在超声图像上 选定的区域的超声图像示意图；
[0049] 图 12为本发明提供的超声成像设备的一种实施例中， 超声探头向用户选定的区 域发出超声波的示意图；
[0050] 图 13为另一种实施例中的流程图；
[0051] 图 14为本发明提供的超声引导穿刺显示方法的一种实施例中， 显示器显示角度 标记的第一示意图；
[0052] 图 15为本发明提供的超声引导穿刺显示方法的一种实施例中， 显示器显示角度 标记的第二示意图；
[0053] 图 16为本发明提供的超声引导穿刺显示方法的一种实施例中， 显示器显示角度 标记的第三示意图。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0054] 在此处键入本发明的最佳实施方式描述段落。
本发明的实施方式
[0055] 具体实施方式
[0056] 下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。 其中不同实施方 式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。 在以下的实施方式中， 很多细 节描述是为了使得本申请能被更好的理解。 然而， 本领域技术人员可以毫不费 力的认识到， 其中部分特征在不同情况下是可以省略的， 或者可以由其他元件 、 材料、 方法所替代。 在某些情况下， 本申请相关的一些操作并没有在说明书 中显示或者描述， 这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没， 而对 于本领域技术人员而言， 详细描述这些相关操作并不是必要的， 他们根据说明 书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0057] 另外， 说明书中所描述的特点、 操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成 各种实施方式。 同吋， 方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人 员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。 因此， 说明书和附图中的各种顺 序只是为了清楚描述某一个实施例， 并不意味着是必须的顺序， 除非另有说明 其中某个顺序是必须遵循的。
[0058] 本文中为部件所编序号本身， 例如"第一"、 "第二 "等， 仅用于区分所描述的对 象， 不具有任何顺序或技术含义。 而本申请所说 "连接"、 "联接"， 如无特别说明 ， 均包括直接和间接连接 （联接） 。
[0059] 请参考图 2， 超声成像设备 100包括超声探头 110、 发射 /接收控制电路 120、 回 波处理模块 150、 数据处理器 130和显示器 140。 发射 /接收控制电路 120与超声探 头 110信号连接， 超声探头 110通过回波处理模块 150与数据处理器 130信号连接 ， 数据处理器 130的输出端与显示器 140信号连接。
[0060] 超声探头 110包括至少一个阵元， 阵元用于根据发射 /接收控制电路 120输出的 激励电信号发射超声波， 或将接收的超声波变换为电信号。 因此每个阵元可用 于向生物组织 160的感兴趣目标发射超声波， 也可用于接收经组织返回的超声波 回波。 在进行超声检测吋， 可通过发射序列和接收序列控制哪些阵元用于发射 超声波， 哪些阵元用于接收超声波， 或者控制阵元分吋隙用于发射超声波或接 收超声回波。 参与超声波发射的阵元可以同吋被电信号激励， 从而同吋发射超 声波； 或者参与超声波发射的阵元也可以被具有一定吋间间隔的若干电信号激 励， 从而持续发射具有一定吋间间隔的超声波。
[0061] 发射 /接收控制电路 120—方面用于控制超声探头 110向生物组织 160发射超声波 ， 另一方面用于控制超声探头 110接收超声波经组织反射的超声回波。 具体实施 例中， 发射 /接收控制电路 120用于产生发射序列和接收序列， 发射序列用于控制 多个阵元中的部分或者全部向生物组织的感兴趣目标发射超声波， 发射序列参 数包括发射用的阵元数和超声波发射参数 （例如幅度、 频率、 发波次数、 发射 间隔、 发射角度、 波型等） 。 接收序列用于控制多个阵元中的部分或者全部接 收超声波经组织后的回波， 接收序列参数包括接收用的阵元数以及回波的接收 参数 （例如接收角度、 深度等） 。 对超声回波的用途不同或根据超声回波生成 的图像不同， 发射序列中的超声波参数和接收序列中的回波参数也有所不同。 本文中， 当超声探头和生物组织表面接触吋， 将垂直于生物组织表面的方向定 义为法线方向， 如图 3所示， 发射角度是指超声波的发射方向 A1和超声探头 110 端面法线 A2之间的偏转角 α， 超声波可以顺吋针偏转形成位于所述端面法线 A2 左侧的偏转角， 也可以逆吋针偏转形成位于所述端面法线 A2右侧的偏转角。 本 实施例中， 超声探头 110固定在生物组织表面， 发射 /接收控制电路 120通过发射 序列控制超声探头 110向生物组织 160中的感兴趣目标发射多个不同发射角度的 超声波。 在其中一个实施例中， 多个不同发射角度的超声波分为第一超声波和 第二超声波两部分， 第一超声波有利于显示生物组织内感兴趣目标的内部组织 结构， 其通常是发射角度较小的超声波， 例如， 在一个实施例中， 发射角度较 小可以为发射方向位于超声探头端面法线附近。 第二超声波有利于显示刺入生 物组织内的待增强显示对象 （例如高阻抗穿刺物） ， 其通常是发射角度较大的 超声波， 例如， 在一个实施例中， 发射角度较大可以为发射方向远离超声探头 端面法线的部分或全部， 或者也可以理解为除发射角度较小之外的部分或全部 。 第一超声波中可以只包括一个发射角度的超声波， 也可以包括多个不同发射 角度的超声波。 第二超声波中包括多个不同发射角度的超声波。 通常情况下第 二超声波的发射角大于第一超声波的发射角， 但有的实施例中， 不要求全部第 二超声波的发射角大于第一超声波的发射角， 即可以是第二超声波中部分波束 的发射角大于第一超声波的发射角。 第一超声波和第二超声波可以采用平面波 、 聚焦波、 散射波等等， 例如， 在其中一个实施例中， 第一超声波采用聚焦波 ， 第二超声波采用平面波。 当然， 在另一个实施例中， 第一超声波和第二超声 波采用同一种类型的超波。
[0062] 发射 /接收控制电路 120通过接收序列控制超声探头 110接收多个不同发射角度 的超声波的超声回波， 获得回波信号。 例如， 在其中一个实施例中， 接收第一 超声波的回波， 获得第一回波信号， 接收第二超声波的超声回波， 获得第二回 波信号。 接收每一个发射角度的超声波对应获得一组回波信号， 不同发射角度 的超声波对应不同组的回波信号， 后续根据每组回波信号生成一帧超声图像。 此外， 在另一个实施例中， 还可以通过多次分别发射多个不同发射角度的超声 波， 对应获得多组超声回波信号， 也可以一次发射多个不同发射角度的超声波 ， 对应获得多组超声回波信号， 而在这多组超声回波信号中包含前述第一回波 信号和第二回波信号。
[0063] 回波处理模块 150用于对超声回波进行处理， 例如对第一回波信号和第二回波 信号进行滤波、 放大、 波束合成等处理。 超声探头 110接收到的超声回波通过回 波处理模块 150处理后输出给数据处理器 130。 本领域技术人员应当理解， 在有 的实施例中， 当不需要对超声回波进行滤波、 放大、 波束合成等处理吋， 回波 处理模块 150也可以省略。
[0064] 数据处理器 130接收回波处理模块 150处理后的回波信号， 并采用相关算法得到 所需要的参数或图像。 在其中一个实施例中， 数据处理器 130根据第一回波信号 生成第一超声图像， 根据第二波束回波信号生成多帧第二超声图像， 根据第二 超声图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像。 或者如另一个实施例中
， 数据处理器 130根据获取前述回波信号中发射角度较小的第一部分生成第一超 声图像， 获取前述回波信号中除第一部分之外的第二部分生成多帧第二超声图 像， 根据此第二超声图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像。 在本实 施例中， 第二部分可以为回波信号中除第一部分之外的全部或者部分。
[0065] 在一种具体实施例中， 数据处理器 130从多帧第二超声图像中获得特定图像， 特定图像是指包含待增强显示对象、 且其中的待增强显示对象显示效果最好或 较好的一帧或多帧图像， 例如可以是从多帧第二超声图像中优选出的图像， 或 由多帧第二超声图像中的部分或者全部经过图像复合得到的图像。 然后数据处 理器 130根据特定图像与第一超声图像进行图像合成， 获得感兴趣目标 160的合 成图像。 在其中一个实施例中， 在将特定图像与第一超声图像进行图像合成吋 ， 可以从特定图像中分割出待增强显示对象， 将待增强显示对象与第一超声图 像进行融合， 获得合成图像； 也可以是在另一个实施例中， 首先基于特定图像 检测待增强显示对象的位置， 然后依据检测获得的位置， 将第二超声图像和第 一超声图像进行合成， 获得前述合成图像。 在合成吋可以按照检测获得的位置 调整第二超声图像和第一超声图像相应合成位置处的权重。 在另一种具体实施 例中， 数据处理器 130还可以直接将多帧第二超声图像合成到第一超声图像中， 以使第二超声图像和第一超声图像的交集部分得到显示效果的增强， 从而将特 定图像与第一超声图像直接进行融合获得前述合成图像。 更具体的， 在多帧第 二超声图像中或多帧第二超声图像的预设区域内统计像素值大于阈值的点的个 数， 选择统计结果最大的一帧或若干帧第二超声图像作为特定图像 （表示穿刺 针显示最佳的偏转图像） 。 所述像素值包括但不限于灰度、 灰度均值、 灰度最 大值中的一种或多种。 所述预设区域优选为待增强显示对象可能出现的区域。
[0066] 显示器 140， 其与数据处理器 130通信连接， 用于显示合成图像。
[0067] 待增强显示对象通常为高阻抗的介入物， 例如穿刺针或介入导管， 当有超声波 入射到其上吋， 对超声波进行反射， 形成回波， 当回波能够被超声探头接收吋 ， 即可检测到介入物， 回波信号越强， 介入物的显示效果越好。 通常情况下介 入物以一定的倾斜角度刺入组织内， 理论上通过向介入物发射一垂直入射的超 声波， 在超声探头处可接收到较强的回波信号， 从而得到较清晰的介入物影像 。 例如， 为了使得检测穿刺针的超声波和穿刺针尽可能垂直， 操作者可先手动 调节好一个偏转角度， 然后再进行穿刺。 采用这样的方式理论上可以改善穿刺 物的影像显示效果， 但在研发过程中， 发明人发现医生在穿刺过程中， 一般很 难对穿刺针的刺入角度进行精确估计， 而且在穿刺过程中， 穿刺针的行进角度 也可能发生变化， 当行进角度变化较大吋， 这一方案对穿刺针的显示并没有明 显改善。 因此发明人认识到操作者很难在事先调节好一个针对穿刺针而言是最 佳的偏转角度。 而在穿刺过程中， 医生一般都是一手拿着探头， 一手拿着针， 也不方便再进行偏转角度的设置和更改， 同吋， 穿刺过程要考虑感染， 医生也 应尽可能少触碰不太好消毒的超声按键。
[0068] 本发明实施例中， 检测感兴趣目标的超声波分为两部分， 第一部分采用较小的 发射角度， 用于显示感兴趣目标的内部组织结构， 因此根据其回波生成的常规 超声图像能够较好的显示感兴趣目标的内部组织结构； 第二部分采用较大的发 射角度， 且包括具有多个较大发射角度的超声波， 后续生成多帧偏转图像， 这 样不管穿刺针的刺入角度是多少， 或者是穿刺针在行进过程中倾斜角度发生了 变化， 总有一个发射角度的超声波与穿刺针的表面垂直或接近垂直， 因此根据 其回波生成的多帧偏转图像中总有一帧超声图像具有较清晰的穿刺针影像。 通 过常规超声图像和偏转图像的图像合成， 可将较为清晰的穿刺针的影像显示在 合成图像中， 达到穿刺针增强显示的目的， 并且合成图像可较好的显示感兴趣 目标的内部组织结构和穿刺针影像。
[0069] 另一方面， 当感兴趣目标正好在声阻抗较大的组织下方吋， 由于反射界面对超 声波的大量反射， 导致大量超声波无法到达感兴趣目标， 也会导致在超声图像 上无法得到感兴趣目标的清晰影像。 根据本发明的构思， 可以将被声阻抗较大 的组织遮挡的感兴趣目标作为待增强显示对象， 在偏转图像中显示感兴趣目标 的较为清晰的影像， 通过图像合成， 达到感兴趣目标增强显示的目的。
[0070] 因此待增强显示对象可以是组织内部的原生组织或介入物， 原生组织包括血管 、 骨骼和肌肉中的至少一种， 介入物可以是穿刺针、 引流管、 输液管和药品中 的至少一种。 即本发明不仅可以对感兴趣目标 160的介入物进行增强显示， 还能 对原生组织进行增强显示。 以下以穿刺针为例说明图像的增强显示方案。
[0071] 请参阅图 4， 在一个实施例中， 用以对超声图像进行增强显示的系统包括第一 图像生成单元 131、 第二图像生成单元 132、 特定图像获取单元 133以及合成单元 134。
[0072] 第一图像生成单元 131用于根据第一波束回波信号生成第一超声图像。
[0073] 第二图像生成单元 132用于根据第二波束回波信号生成多帧第二超声图像。
[0074] 特定图像获取单元 133用于从多帧第二超声图像中获得特定图像。
[0075] 合成单元 134用于根据特定图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像。
[0076] 如图 5所示， 超声图像中穿刺针影像增强显示包括以下步骤：
[0077] 如图 5的步骤 10， 控制超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射第一超声波和 第二超声波。 第一超声波用于检测感兴趣目标的内部组织结构， 第二超声波用 于检测刺入生物组织中的待增强显示对象， 所述第二超声波中包括多个不同发 射角度的超声波， 且至少部分波束的发射角大于第一超声波的发射角。
[0078] 请参阅图 6和图 7， 待增强显示对象以介入物中的穿刺针 101为例进行说明。 图 6 和图 7中每根线表示一个发射角度的超声波， 实线表示第一超声波， 虚线表示第 二超声波。 通常情况下， 第二超声波的发射角度较第一超声波的发射角度大， 第二超声波中至少有一个角度的超声波近乎垂直于穿刺针 101的表面， 有利于显 示穿刺针 101的影像。 在其中一个实施例中， 第一超声波的发射角度包括 0-30°， 换言之， 超声波的发射方向与超声探头 110端面法线的夹角在 0-30°范围内属于第 一超声波， 或者属于发射角度较小的部分。 第二超声波的发射角度包括 10-90°， 换言之， 超声波的发射方向与超声探头 110端面法线的夹角在 10-90°范围内属于 第二超声波。
[0079] 第一超声波包含 1次或多次发射的超声波。 第二超声波包含 1次或多次的超声波
[0080] 本实施例中， 发射 /接收控制电路 120控制超声探头 110发射向超声探头端面法 线的一侧或两侧偏转的第二超声波， 即第二超声波向超声探头端面法线的一侧 或两侧偏转， 形成位于法线左侧和 /或右侧的偏转角。 当超声探头 110向端面法线 两侧发射第二超声波 （如图 7所示） 吋， 则无论穿刺针 101是从探头端面法线的 左侧还是右侧进入感兴趣目标， 总会有超声波和穿刺针 101近似垂直， 这样得到 的第二超声图像中总有一帧图像中穿刺针 101的影像较为清晰。 当确定穿刺针从 哪一侧进入组织吋， 超声探头 110可向探头端面法线确定的一侧发射第二超声波 ， 如图 6所示， 超声探头 110向端面法线左侧发射第二超声波， 这种方案有利于 减少数据处理器 130对回波信号的处理量， 提高帧率， 相当于减少了近一半的回 波信号处理量， 穿刺针 101的检测速度将提高近 1倍。
[0081] 本实施例中， 第一超声波和第二超声波可以是相同的波型， 也可以是不同的波 型。 例如， 第一超声波和第二超声波的波型可分别选自于平面波及其变形、 聚 焦波及其变形和散射波及其变形中的任一种。 下面进行具体说明：
[0082] 一种具体实施方式中， 为了提高帧率， 所有角度的超声波都可以采用平面波。
所谓平面波是指发射声场的波面呈平面， 通常只需要一次发射和接收即可形成 一帧超声图像。 平面波拥有较好的吋间分辨率， 可大大提高成像帧率。 在用平 面声波成常规 B图像吋， 为了弥补平面波波束宽， 回波信号信噪比低的问题， 可 以在预设的角度范围内， 采用平面波发射多个不同角度的超声波， 得到多帧图 像后进行复合形成常规 B图像， 通过这种方式可改善单一平面波的成像质量。
[0083] 在另一种具体实施方式中， 所有角度的超声波也可以都采用聚焦波。 所谓聚焦 波， 是指发射孔径聚焦于一点， 成像吋需要逐线扫描。 聚焦波图像质量好， 但 通常帧率较低， 如果所有角度的超声波都采用聚焦波， 第二超声图像和第一超 声图像可以进行独立的成像参数调节。 第二超声波可以通过多波束、 适当减少 发射角度个数、 适当降低线密度、 减少复合次数或更改其它发射参数等方式来 提高帧率； 对于第一超声图像， 也可以在不明显降低图像质量吋采用上述方法 来提高帧率。 即便都采用了相同方法来提高帧率， 第一超声图像和第二超声图 像的成像参数也可以不同。
[0084] 在其它实施例中， 也可以是第一超声波采用常规聚焦波， 第二超声波采用平面 波。 因为在穿刺针 101的增强中， 第二超声图像只需要显示清楚穿刺针 101， 通 常当超声波和穿刺针 101近似垂直吋， 平面波也能够很好地显示穿刺针 101。 而 第一超声图像用于观察组织结构， 图像质量要求高， 采用传统聚焦波能够保证 第一超声图像的图像质量。 此方案结合了平面波的帧率高及聚焦波图像质量好 的优点， 既保证了成像帧率， 也保证了最终合成图像的图像质量。
[0085] 当然， 如果用户需要， 也可以第一超声波采用平面波， 第二超声波采用聚焦波
[0086] 当然， 每个角度的超声波还可以根据需要采用其它声波， 例如散射波， 也可以 是基于平面波、 聚焦波、 散射波等声波的各种变形； 换言之， 第一超声波、 第 二超声波采用的声波可以在平面波、 聚焦波、 散射波中进行排列组合。 当然， 每一个角度的超声波也可以单独选取平面波、 聚焦波、 散射波中的一个。 同吋 ， 超声探头 110在发射不同发射角度的超声波吋， 也可以采用多波束发射的方式 来提高帧率。
[0087] 另外， 不同角度的超声波可以采用相同的成像参数， 或不同的成像参数。 所述 成像参数包括但不限于焦点、 发射孔径等。 例如， 每个角度发射的超声波都可 独立设置焦点、 发射孔径等参数， 使得每个角度对应生成的超声图像都尽可能 最优化。
[0088] 如图 5的步骤 11， 接收回波。 例如， 在其中一个实施例中， 接收第一超声波的 回波， 获得第一回波信号， 接收第二超声波的回波， 获得第二回波信号。 在另 一个实施例中， 获得多个不同发射角度的超声波束的回波。
[0089] 如图 5的步骤 12， 生成超声图像。 例如， 在其中一个实施例中， 根据第一回波 信号生成第一超声图像， 根据第二回波信号生成多帧第二超声图像。 当第一超 声波中包括多次发射获得的超声波吋， 每次发射获得一个超声回波信号， 数据 处理器 130根据多个第一超声波的回波信号生成多帧第一超声图像 （例如 B图像 ) ， 进而将这多帧第一超声图像合成为一帧第一超声图像。 合成过程通常是将 不同发射角度对应的第一超声图像进行加权平均， 复合后的第一超声图像可以 有效减少噪声， 提高图像质量。 在另一个实施例中， 获取所述回波信号中发射 角度较小的第一部分生成第一超声图像， 例如， 获取多组超声回波信号中至少 两组发射角度较小的回波信号进行合成获得第一超声图像。
[0090] 步骤 13， 从多帧第二超声图像中获得特定图像。 在其中一个实施例中， 第二超 声图像根据前述第二超声回波信号获得， 或者由获取的前述回波信号中除发射 角度较小的第一部分之外的第二部分生成， 这里的第二部分可以为回波信号中 除第一部分之外的全部或者部分。
[0091] 可以从多帧第二超声图像中选择穿刺针影像较清晰的图像作为特定图像， 或由 多帧第二超声图像中的部分或者全部经过图像复合得到的特定图像。 在另一个 实施例中， 首先基于特定图像检测待增强显示对象的位置， 然后依据检测获得 的位置， 将第二超声图像和第一超声图像进行合成， 获得前述合成图像。 在合 成吋可以按照检测获得的位置调整第二超声图像和第一超声图像相应合成位置 处的权重。
[0092] 在一种具体实施例中， 数据处理器 130通过灰度对比的方法从多帧第二超声图 像中获得特定图像， 即， 特定图像获取单元 133通过灰度对比的方法从多帧第二 超声图像中选择一部分第二超声图像作为特定图像。
[0093] 由于在第二超声图像中， 当第二超声波的发射角度与穿刺针 101近似垂直吋， 根据其回波生成的第二超声图像中的穿刺针 101较为清晰， 可以清晰的显示出穿 刺针 101。 图 8所示为根据超声波发射角度由大到小所成的图像排列的 6帧第二超 声图像， a为穿刺针 101的中心线 （轴向直线） ， 发射角度和穿刺针 101越接近垂 直， 穿刺针 101的显示效果越好， 结合图 6可见， 13所示第二超声图像的声波发射 角度和穿刺针 101近似垂直， 穿刺针 101的显示效果也最好， 而 15和 16显示穿刺针 101的非常小的部分。
[0094] 如果对所有的第二超声图像均进行合成处理， 处理量可能很大， 导致合成图像 输出缓慢。 故需进行进一步优化。 具体的， 特定图像获取单元 133在第二图像生 成单元 132生成的多帧第二超声图像中， 根据待增强显示对象的清晰度， 选出最 佳的一帧或若干帧第二超声图像作为特定图像， 并在特定图像中识别出穿刺针 1 01的具体位置， 便于后续的图片合成。 这里的若干帧第二超声图像数量少于第 二图像生成单元 132生成的多帧第二超声图像。 特定图像包括一帧或若干帧待增 强显示对象清晰度最佳的第二超声图像， 换而言之， 特定图像可以是待增强显 示对象清晰度最高的一帧第二超声图像， 也可以是待增强显示对象清晰度排在 最前列的若干帧第二超声图像。 优选的， 特定图像包括待增强显示对象的清晰 度最高的五帧第二超声图像的一张或多张。 后续的合成单元 134只需对特定图像 进行处理即可， 提高了帧率和处理速度。
[0095] 更具体的， 特定图像获取单元 133在多帧第二超声图像中或多帧第二超声图像 的预设区域内统计像素值大于阈值的点的个数， 选择统计结果最大的一帧或若 干帧第二超声图像作为特定图像 （穿刺针显示最佳的偏转图像） 。 所述像素值 包括但不限于灰度、 灰度均值、 灰度最大值中的一种或多种。 所述预设区域优 选为待增强显示对象可能出现的区域。
[0096] 特定图像获取单元 133对特定图像组中的第二超声图像进行检测， 根据待增强 显示对象的形状进行图像拟合， 获取待增强显示对象的图像和位置。 具体到穿 刺针 101， 在特定图像上进行穿刺针 101的检测， 穿刺针 101检测需要拟合穿刺针 101所在位置的直线方程。 具体的， 采用 Hough变换、 Randon变换、 Ransac算法 或这三种算法中两种或三种的结合进行直线拟合， 并将灰度值作为权重来提高 直线的准确性， 得到的直线方程， 该直线方程在第二超声图像中对应的图像即 为穿刺针 101的图像。 下面以 Hough变换为例进行说明。 在进行 Hough变换前， 可 对第二超声图像进行一些必要的预处理， 如平滑处理等。 对第二超声图像建立 坐标系， 直线方程可以采用数学函数表达：
[0097] p=xcos6+ysin6 (公式 1)
[0098] ρ， Θ的关系如图 9所示， 从原点向直线做垂线， p的大小是原点到直线的距离； Θ为 X轴正方向顺吋针旋转至垂线所成的角， -90°≤θ<90°。 过一个点有无数条直线 ， 即对应无数个 Θ和 ρ， 这样我们可以构造一个新的参数空间， 这里称为 θ-ρ空间 ， 也就是 hough空间。 将 Θ和 p通过采样， 可以将 θ-ρ平面细分为不同的单元。 然 后对于图像中的每一有可能是穿刺针的点 （例如灰度值大于某个阈值认为有可 能是穿刺针） ， 遍历所有 Θ可能的值， 并根据 Θ计算出 p， 然后在 θ-ρ空间中找到 对应的 Θ和 p位置， 在 θ-ρ空间对应的位置上累加一个权重， 该权重表达了该点是 穿刺针上点的可能性， 例如， 可以直接用灰度值作为权重， 灰度值越大， 越可 能是穿刺针上的点。
[0099] 遍历完图像中所有点后， 遍历 hough矩阵， 得到 hough矩阵的最大值， 该值所对 应的 θ、 ρ定义的直线即为具有最大的可能性是穿刺针所在的直线 a。 由此得到穿 刺针所处的图像区域。 由于在特定图像里进行直线检测， 运算量少。
[0100] 上述具体实施例中的特定图像获取单元 133是先通过比较灰度， 选取多帧第二 超声图像中的较佳图像， 进而进行穿刺针检测。 在另一具体实施例中， 还可先 进行穿刺针检测， 再选取较佳图像。 即， 特定图像获取单元 133分别在多帧第二 超声图像中检测待增强显示对象， 然后根据检测到的待增强显示对象从多帧第 二超声图像中选择特定图像。 检测待增强显示对象的方式与上述具体实施例中 从特定图像中检测待增强显示对象的方式相同。 即， 特定图像获取单元 133分别 在多帧第二超声图像中， 采用 Hough变换、 Randon变换、 Ransac算法或这三种算 法中两种或三种的结合进行直线拟合， 并将灰度值作为权重来提高直线的准确 性， 得到代表穿刺针 101图像和位置的直线方程。 进而， 分别在多帧第二超声图 像中统计到所述直线 （直线方程表示的直线） 的距离小于阈值的点 （这些点可 认为是穿刺针上的点） 的平均灰度或灰度之和或灰度最大值或以上几种指标的 组合， 选择统计结果最大的一帧或若干帧第二超声图像作为特定图像。
[0101] 以上两个具体实施例中， 采用了直线来对穿刺针进行拟合， 也可以不用直线来 表达穿刺针， 而是通过图像分割的方法将整个穿刺针针体分割出来， 再合成到 常规 B图像上。 可以采用的分割方法如阈值分割、 LevelSet GmphCut等， 由于 是现有技术， 在此不再详述。
[0102] 步骤 14， 根据特定图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像。
[0103] 具体的， 合成单元 134在特定图像包括若干帧第二超声图像吋， 可先根据检测 到的穿刺针的角度和各第二超声图像对应的偏转角度来确定各第二超声图像的 合成加权系数， 通过加权系数将若干第二超声图像合成一帧第二超声图像， 再 与第一超声图像一起生成合成图像。 当然， 还可以采用如下方式： 根据检测到 的穿刺针的角度和各第二超声图像对应的偏转角度来确定各第二超声图像的合 成加权系数， 各第二超声图像乘以加权系数后与第一超声图像生成合成图像。 第二超声图像对应的超声波与穿刺针的夹角越靠近 90°， 该第二超声图像对应的 加权系数越高。
[0104] 进一步的， 合成单元 134根据如下公式 （2) 将特定图像与第一超声图像合成， 获得感兴趣目标的合成图像。 公式 （2) ：
[0105] I(x,y)=Isteer (x,y) xweight (x,y) +Inormal(x,y) x[l- weight (x,y) ]；
[0106] 其中， I(x,y)为合成后的图像 （合成图像） 在 （x， y) 点的像素值， Isteer (x,y ) 为特定图像在 （x， y) 点的像素值， 特定图像包括若干第二超声图像吋， Istee r (x,y) 可以是若干第二超声图像的加权平均值或最大值 （即对图像中每一点， 取所述若干第二超声图像在该点处的平均值或最大值） ， ln0rmal(x,y)为常规 B图 像在 （x， y) 点的像素值； weight (x,y) 为 （x， y) 点的合成权重。 （x， y) 的取值范围包括超声图像内的任意一点。 加权的结果即为最后合成图像的像素 值， 合成权重 weight可以根据多个条件来设置， 优选的， 特定图像中离检测到的 待增强显示对象越近的点合成权重越大； 特定图像中离检测到的待增强显示对 象越近的点合成权重越大； 特定图像中灰度值越大的点合成权重越大。 例如， 对 Isteer中的每一像素点， 计算其到检测出的穿刺针 （直线方程中的直线） 的距 离， 权重离穿刺针 （直线） 越近， 权重越大。 又比如， Isteer中灰度值越大， 权 重也可设置得越大。
[0107] 请参阅图 10， A图为常规超声图像， 能够很好显示感兴趣目标中的原生组织， 本实施例中， A图包括待穿刺目标 102。 B图为特定图像， 在该图像中， 能够很好 显示待增强显示对象即穿刺针 101， 通过穿刺针 101检测步骤， 检测出穿刺针 101 所在直线 a; 将八、 B两图进行加权合成， 得到合成后的合成图像 C， 合成图像 C 既能够很好显示穿刺针 101， 又能够很好显示待穿刺目标 102的组织结构。
[0108] 步骤 15， 显示合成图像。
[0109] 得到合成后的图像后， 即可将通过显示器将合成后的图像进行显示。 通常， 并 不是所有区域都能够增强， 最终可以增强的区域可以是常规 B图像和特定图像的 交集， 即得到增强的区域是指第一超声图像和第二超声图像的交集部分， 如图 1 0中的虚线阴影区域就没有得到增强， 没有得到增强的区域是指所述交集部分以 外的区域。 在一种具体的显示方式中， 为了告知用户哪些区域可以增强、 哪些 区域没有得到增强， 合成单元 134将合成图像中得到增强的区域和没有得到增强 的区域进行区别性标识。 具体的， 可以将合成图像中得到增强的区域或没有得 到增强的区域的图像数据处理成伪彩方式的图像数据或者处理成半透明的图像 数据。 即可以通过画梯形框、 画线、 对其中一个区域 （可以增强或不可以增强 区域） 采用特殊的伪彩来表示。 另外， 也可以通过线条、 伪彩的颜色、 透明度 等方式来表达当前待增强显示对象增强的强度， 例如， 通过合成步骤中特定图 像的合成权重的平均值来确定待增强显示对象增强的强度， 强度越强， 伪彩的 透明度越低。 这样用户可以通过颜色或伪彩得知当前穿刺针增强的强度， 以此 来判断是否需要微调探头或针的位置。
[0110] 在图像增强中， 常规 B图像能够很好地显示组织， 特定图像能够很好地显示待 增强显示对象， 合成环节主要是将特定图像中的待增强显示对象合成到常规 B图 像中， 这样合成后的图像既能够很好地显示组织， 也能够很好地显示待增强显 示对象。
[0111] 在另外的实施例中， 数据处理器根据超声探头接收的感兴趣目标的超声回波生 成超声图像， 第二超声波的多个不同发射角度基于用户在超声图像上选定的区 域而确定。 请参阅图 11和图 12， 图 11为没有增强吋的超声图像 104， 超声成像设 备还包括输入装置， 输入装置可以包括鼠标和 /或触摸屏等， 用户可通过输入装 置在超声图像 104上选定一特定区域， 如图 11的虚线框区域 103， 该区域是需要 进行增强显示的区域， 例如需要穿刺针穿过或到达的区域， 或包含有需要增强 显示的原生组织。 当用户选定区域后， 发射 /接收控制电路根据用户在超声图像 上选定的区域确定第二超声波的多个不同发射角度， 从而可更准确地发射偏转 超声波。
[0112] 由于选定了需要增强的区域， 使得超声探头 110发出超声波的角度可以减少， 提高了帧率， 节约了计算吋间。 进一步的， 超声探头 110以第二部分发射角度发 射的超声波可以仅涵盖用户在超声图像上选定的区域， 进一步提高帧率。
[0113] 在其中一个实施例中， 根据多数人的操作习惯， 通常是左手操作超声探头， 右 手操作穿刺针， 因此， 通常穿刺针位于探头端面法线的右侧， 为了减少偏转图 像的数量， 减少数据处理量， 在本实施例中， 在发射第二超声波吋， 可以在端 面法线的单侧发射和双侧发射之间进行适应性变换， 例如， 根据能否检测到穿 刺针 101来确定在超声探头 110端面法线的哪一侧发射多个不同角度的第二超声 波。
[0114] 如图 13所示， 第二超声图像的处理流程包括以下步骤：
[0115] 步骤 20， 在超声探头 110端面法线的一侧发射第二超声波并接收回波。 例如， 发射 /接收控制电路 120先控制超声探头先向超声探头 110端面法线的左侧发射多 个不同角度的第二超声波， 如图 6所示。 当然， 也可以先在超声探头 110端面法 线的右侧发射多个不同角度的第二超声波。 同吋超声探头接收第二超声波的回 波。
[0116] 步骤 21， 根据回波生成第二超声图像。
[0117] 步骤 22， 穿刺针检测。 穿刺针检测方法可采用上述方法或已有技术中的其它方 法。
[0118] 步骤 23， 数据处理器 130判断在第二超声图像中是否检测到待增强显示对象 （ 穿刺针 101) ， 如果在第二超声图像中检测到待增强显示对象， 则继续执行步骤 20， 发射 /接收控制电路 120控制超声探头 110继续向超声探头 110端面法线的同一 侧发射多个不同角度的第二超声波。 如果检测不到穿刺针， 则执行步骤 24。
[0119] 步骤 24， 如果检测不到待增强显示对象， 则发射 /接收控制电路 120控制超声探 头 110向超声探头 110端面法线的两侧发射多个不同角度的第二超声波， 并接收 回波。 如图 7所示。
[0120] 步骤 25， 根据回波生成第二超声图像。
[0121] 步骤 26， 数据处理器 130判断待增强显示对象位于第二超声图像中的位置， 如 果待增强显示对象位于第二超声图像的左侧， 则执行步骤 27， 发射 /接收控制电 路 120控制超声探头 110只向超声探头 110端面法线的左侧发射多个不同角度的第 二超声波。 如果待增强显示对象位于第二超声图像的右侧， 则执行步骤 28， 发 射 /接收控制电路 120控制超声探头 110只向超声探头 110端面法线的右侧发射多个 不同角度的第二超声波。
[0122] 在后续实吋穿刺过程中， 数据处理器 130检测不到待增强显示对象， 说明此吋 不知道穿刺针 101的插入方向， 系统恢复在探头端面法线的两侧均进行偏转发射 ， 直到系统能检测到穿刺针吋， 超声探头 110再次恢复到在探头端面法线的一侧 发射多个不同角度的第二超声波。 重复上述过程， 直到穿刺结束为止。
[0123] 当然， 也可以在最幵始吋， 不向超声探头 110端面法线的一侧发射， 而先向超 声探头 110端面法线的两侧发射多个不同角度的超声波， 待检测到穿刺针并确定 穿刺针相对于探头的位置后， 再确定向探头端面法线的哪一侧发射第二超声波
[0124] 本实施例中， 第一超声图像的成像过程可以不变， 待第二超声图像生成后， 可 按照实施例一中方法进行图像合成。
[0125] 上述实施例中， 第一超声波和第二超声波可以是同吋发射的不同波束， 因此第 一回波信号可以看作是超声回波信号中发射角度较小的第一部分， 第二回波信 号可以看作是超声回波信号中发射角度较大的第二部分， 根据第一部分的超声 回波信号生成第一超声图像， 根据第二部分的超声回波信号生成第二超声图像 。 例如：
[0126] 发射 /接收控制电路 120控制超声探头 110向生物组织中的感兴趣目标发射超声 波， 并接收超声波的回波， 获得回波信号， 所述超声波中包括多个不同发射角 度的超声波。 对超声波发射方向的控制在上述实施例中已详细阐述， 在此不再 赘述。
[0127] 数据处理器 130获取所述回波信号中发射角度较小的第一部分生成第一超声图 像， 获取所述回波信号中除第一部分之外的第二部分生成多帧第二超声图像， 第二超声图像中包括待增强显示对象， 根据所述第二超声图像与第一超声图像 获得感兴趣目标的合成图像。
[0128] 其中， 本实施例中的超声探头 110， 显示器 140以及数据处理器 130对第一超声 图像和第一超声图像的处理、 合成在上述实施例中已详细阐述， 在此不再赘述
[0129] 基于前述第二超图像和合成图像的获得过程， 在本发明的其中一个实施例中还 包括以下步骤： 数据处理器 130根据前述第二超声图像或前述获得的合成图像， 识别待增强显示对象 （例如穿刺针或介入导管） 的空间位置角度； 和生成角度 标记并将角度标记输出至显示器进行显示， 此角度标记用于展示该空间位置角 度。 本文提到的空间位置角度是指待增强显示对象的轴向直线与另一直线的夹 角， 另一直线包括在显示界面上绘制出来的线、 合成图像边界或者合成图像中 用于表示探头发射平面的边界， 而角度标记至少包括表征待增强显示对象轴向 直线的直线。 具体可以参加下文中关于图 14、 图 15、 图 16的相关说明。
[0130] 此外， 在其中一个实施例中， 根据不同吋刻的合成图像， 识别所述空间位置角 度的变化， 当空间位置角度变化吋同吋改变角度标记。 也就是说， 在图像上显 示的角度标记不是静止不变的， 可以跟随吋间的变化或者超声图像的实吋播放 而发生变化。 例如， 当穿刺针轴向直线方向变化吋， 直线 105的方向也随之改变 。 图 14中， 夹角 β=40°， 当穿刺针继续刺入组织吋， 穿刺针的刺入方向发生了变 化， 如图 15所示， 直线 105和直线 106的夹角变小， 如图 15所示， 夹角 β=21°。
[0131] 基于上述实施例提供的超声成像设备， 本发明还提供一种超声引导穿刺显示方 法， 包括以下步骤：
[0132] 发射 /接收控制电路 100利用超声探头 110向刺入生物组织中的穿刺针发射超声 波， 获得超声回波信号。 可采用上述实施例中的超声波发射方式和已有的各种 发射方式。
[0133] 数据处理器 130根据超声回波信号中的至少一部分， 获得包含穿刺针在内的超 声图像。 例如， 获取所述回波信号中发射角度较大的部分生成包含待增强显示 对象的超声图像。
[0134] 数据处理器 130还根据超声图像识别穿刺针的空间位置角度。 空间位置角度是 指穿刺针的轴向直线与另一直线的夹角， 另一直线包括在显示界面上绘制出来 的线、 超声图像的边界或者超声图像中用于表示探头发射平面的边界。 对应穿 刺针的识别方法可参见前文所述方法或者其他方式。
[0135] 数据处理器 130还生成角度标记， 角度标记用于展示所述空间位置角度， 并将 角度标记输出至显示器的显示界面进行显示。 如图 14、 15所示， 在超声图像 104 中， 对感兴趣区域 103进行增强显示， 检测穿刺针 101在感兴趣区域 103中的图像 ， 根据穿刺针 101的图像生成角度标记， 角度标记至少包括表征穿刺针轴向直线 的直线 105， 较优的实施例中， 角度标记包括表征穿刺针轴向直线的直线 105、 另一直线和夹角 。 如图 14、 15中， 直线 105与穿刺针 101轴向直线平行， 直线 10 6表示探头发射平面的边界， 夹角 β为直线 105和直线 106的夹角。
[0136] 数据处理器还可以根据不同吋刻的超声图像， 识别空间位置角度的变化， 当空 间位置角度变化吋同吋改变角度标记。 例如， 当穿刺针轴向直线方向变化吋， 直线 105的方向也随之改变。 图 14中， 夹角 β=40°， 当穿刺针继续刺入组织吋， 穿刺针的刺入方向发生了变化， 如图 15所示， 直线 105和直线 106的夹角变小， 如图 15所示， 夹角 β=21°。
[0137] 在另外的实施例中， 也可以不绘制另一直线， 而采用超声图像的边界表示另一 直线， 角度标记包括表征穿刺针轴向直线的直线、 超声图像的边界以及两者的 夹角， 如图 16所示， 图 16中穿刺针为 1612， 角度标记 1611， 角度标记至少包括 的表征待增强显示对象轴向直线的直线为 1613， 当根据不同吋刻的超声图像进 行播放， 或者随吋间变化穿刺针发生移动吋， 角度标记 1611上的直线 1613沿半 弧虚线发生变化， 从而导致 21度的角度文本注释也随之改变。
[0138] 采用本实施例的引导， 可直观地看到穿刺针的刺入倾斜角， 一方面以便于调整 超声波的发射角度， 使至少部分超声波和穿刺针尽可能垂直， 另一方面穿刺针 的刺入倾斜角通过显示器实吋显示出来， 便于对穿刺针穿刺位置和方向进行判 断和调整。
[0139]
[0140] 本领域技术人员可以理解， 上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通 过程序来指令相关硬件完成， 该程序可以存储于一计算机可读存储介质中， 存 储介质可以包括： 只读存储器、 随机存储器、 磁盘或光盘等。 例如， 将程序存 储在分析仪的存储器中， 当需要进行增强图像显示效果吋， 通过处理器执行存 储器中程序， 即可实现上述步骤。 尤其是在本发明实际实施过程中， 上述实施 例中的步骤还可编写成独立的程序， 该程序可存储在服务器、 磁盘、 光盘、 闪 存盘上， 通过下载保存到本地设备的存储器中， 或通过下载对本地系统进行版 本更新， 当需要进行增强图像显示效果吋， 通过处理器执行存储器中程序， 即 可实现上述功能。
[0141] 以上应用了具体个例对本发明进行阐述， 只是用于帮助理解本发明， 并不用以 限制本发明。 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想， 可以对上述具 体实施方式进行变化。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种超声成像设备,其特征在于， 包括：
超声探头；
发射 /接收控制电路， 用于控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣 目标发射第一超声波， 并接收第一超声波的回波， 获得第一回波信号 ， 以及用于控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射第二超 声波， 并接收第二超声波的回波， 获得第二回波信号， 所述第一超声 波用于检测感兴趣目标的内部组织结构， 第二超声波用于检测刺入生 物组织中的待增强显示对象， 所述第二超声波中包括多个不同发射角 度的超声波， 且至少部分波束的发射角大于第一超声波的发射角； 数据处理器， 用于根据所述第一回波信号生成第一超声图像， 根据所 述第二回波信号生成多帧第二超声图像， 根据所述第二超声图像与第 一超声图像获得感兴趣目标的合成图像；
显示器， 其与数据处理器通信连接， 用于显示合成图像。
[权利要求 2] 如权利要求 1所述超声成像设备， 其特征在于， 数据处理器从多帧第 二超声图像中获得特定图像， 根据所述特定图像与第一超声图像获得 感兴趣目标的合成图像， 所述特定图像中包括待增强显示对象。
[权利要求 3] 如权利要求 2所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器从所 述特定图像中分割出待增强显示对象， 将所述待增强显示对象与第一 超声图像进行融合， 获得所述合成图像。
[权利要求 4] 如权利要求 2所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器采用 以下方式实现所述根据所述特定图像与第一超声图像获得感兴趣目标 的合成图像：
通过所述特定图像检测所述待增强显示对象的位置；
根据检测获得的位置， 将所述第二超声图像与所述第一超声图像进行 合成， 获得所述合成图像。
[权利要求 5] 如权利要求 2所述超声成像设备， 其特征在于， 所述特定图像为从多 帧第二超声图像中选择的图像， 或由多帧第二超声图像中的部分或者 全部经过图像复合得到的图像。
[权利要求 6] 如权利要求 2所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器通过 灰度对比的方法从多帧第二超声图像中获得特定图像。
[权利要求 7] 如权利要求 2所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器分别 在多帧第二超声图像中检测待增强显示对象， 然后根据检测到的待增 强显示对象从多帧第二超声图像中选择特定图像。
[权利要求 8] 如权利要求 2所述超声成像设备， 其特征在于， 待增强显示对象包括 组织内部的原生组织或介入物。
[权利要求 9] 如权利要求 8所述超声成像设备， 其特征在于， 原生组织包括血管、 骨骼和肌肉中的至少一种， 介入物包括穿刺针、 引流管、 输液管和药 品中的至少一种。
[权利要求 10] 如权利要求 1所述超声成像设备， 其特征在于， 所述第二超声波向超 声探头端面法线的一侧或两侧偏转。
[权利要求 11] 如权利要求 10所述超声成像设备， 其特征在于， 发射 /接收控制电路 控制所述超声探头先向超声探头端面法线的一侧发射多个不同发射角 度的第二超声波， 所述数据处理器判断在第二超声图像中是否检测到 待增强显示对象， 如果检测到待增强显示对象， 则发射 /接收控制电 路控制超声探头继续向超声探头端面法线的一侧发射多个不同发射角 度的第二超声波， 如果检测不到待增强显示对象， 则发射 /接收控制 电路控制超声探头向超声探头端面法线的两侧发射多个不同发射角度 的第二超声波。
[权利要求 12] 如权利要求 1所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器根据 超声探头接收的感兴趣目标的超声回波生成超声图像， 所述第二超声 波的多个不同发射角度基于用户在超声图像上选定的区域而确定。
[权利要求 13] 如权利要求 1所述超声成像设备， 其特征在于， 所述第一超声波和 /或 第二超声波选自于平面波及其变形、 聚焦波及其变形和散射波及其变 形中的任一种。
[权利要求 14] 如权利要求 1所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器将第 二超声图像合成到第一超声图像中， 以使第二超声图像和第一超声图 像的交集部分得到显示效果的增强。
[权利要求 15] 如权利要求 1所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器将合 成图像中第一超声图像和第二超声图像的交集部分和所述交集部分以 外的区域进行区分标记。
[权利要求 16] 如权利要求 15所述超声成像设备， 其特征在于， 所述数据处理器将合 成图像中第一超声图像和第二超声图像的交集部分和 /或所述交集部 分以外的区域对应的图像数据处理成伪彩方式的图像数据。
[权利要求 17] —种超声图像增强方法,其特征在于包括：
控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射第一超声波， 并接 收第一超声波的回波， 获得第一回波信号， 以及控制所述超声探头向 生物组织中的感兴趣目标发射第二超声波， 并接收第二超声波的回波 ， 获得第二回波信号， 所述第一超声波用于检测感兴趣目标的内部组 织结构， 第二超声波用于检测刺入生物组织中的待增强显示对象， 所 述第二超声波中包括多个不同发射角度的超声波， 且至少部分波束的 发射角大于第一超声波的发射角；
根据所述第一回波信号生成第一超声图像， 根据所述第二回波信号生 成多帧第二超声图像；
根据所述第二超声图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像； 显示合成图像。
[权利要求 18] 如权利要求 17所述的方法， 其特征在于， 从多帧第二超声图像中获得 特定图像， 根据所述特定图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成 图像， 所述特定图像中包括待增强显示对象。
[权利要求 19] 如权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 所述数据处理器从所述特定 图像中分割出待增强显示对象， 将所述待增强显示对象与第一超声图 像进行融合， 获得所述合成图像。
[权利要求 20] 如权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述特定图像与第 一超声图像获得感兴趣目标的合成图像包括： 通过所述特定图像检测所述待增强显示对象的位置；
根据检测获得的位置， 将所述第二超声图像与所述第一超声图像进行 合成， 获得所述合成图像。
如权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 所述特定图像为从多帧第二 超声图像中选择的图像， 或由多帧第二超声图像中的部分或者全部经 过图像复合得到的图像。
如权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 待增强显示对象包括组织内 部的原生组织或介入物。
如权利要求 22所述的方法， 其特征在于， 原生组织包括血管、 骨骼和 肌肉中的至少一种， 介入物包括穿刺针、 引流管、 输液管和药品中的 至少一种。
如权利要求 17所述的方法， 其特征在于， 所述第二超声波向超声探头 端面法线的一侧或两侧偏转。
如权利要求 17所述的方法， 其特征在于， 控制所述超声探头向生物组 织中的感兴趣目标发射第二超声波包括：
控制所述超声探头先向超声探头端面法线的一侧发射第二超声波； 判断在第二超声图像中是否检测到待增强显示对象；
如果检测到待增强显示对象， 则控制超声探头继续向超声探头端面法 线的一侧发射多个不同发射角度的第二超声波， 如果检测不到待增强 显示对象， 则控制超声探头向超声探头端面法线的两侧发射多个不同 发射角度的第二超声波。
如权利要求 17所述的方法， 其特征在于还包括：
根据超声探头接收的感兴趣目标的超声回波生成超声图像； 检测用户在超声图像上的选定操作；
根据用户在超声图像上选定的区域确定第二超声波的多个不同发射角 度。
如权利要求 17所述的方法， 其特征在于， 在显示合成图像吋将合成图 像中的第一超声图像和第二超声图像的交集部分和所述交集部分以外 的区域进行区分标记。
一种超声引导穿刺显示方法， 其特征在于， 所述方法包括： 利用超声探头向刺入生物组织中的穿刺针发射超声波， 获得超声回波 信号；
根据超声回波信号中的至少一部分， 获得包含穿刺针在内的超声图像 根据所述超声图像， 识别所述穿刺针的空间位置角度； 和
生成角度标记并将角度标记输出至显示器进行显示， 所述角度标记用 于展示所述空间位置角度。
如权利要求 28所述的方法， 其特征在于， 所述空间位置角度是指穿 刺针的轴向直线与另一直线的夹角， 另一直线包括在显示界面上绘制 出来的线、 超声图像的边界或者超声图像中用于表示探头发射平面的 边界， 所述角度标记至少包括表征穿刺针轴向直线的直线。
如权利要求 28所述的方法， 其特征在于还包括， 根据不同吋刻的超声 图像， 识别所述空间位置角度的变化， 当空间位置角度变化吋同吋改 变角度标记。
如权利要求 28所述的方法， 其特征在于还包括， 获取所述回波信号中 发射角度较大的部分生成包含待增强显示对象的超声图像。
一种超声成像设备， 其特征在于包括：
超声探头， 用于向生物组织内的感兴趣区域发射超声波， 并接收所述 超声波的回波；
发射 /接收控制电路， 用于产生发射序列和 /或接收序列， 并将发射序 列和 /或接收序列输出至超声探头， 控制超声探头向感兴趣区域发射 超声波并接收所述超声波的回波；
存储器， 用于存储程序；
数据处理器， 用于通过执行所述存储器存储的程序以实现如权利要求 17-31中任一项所述的方法。
一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 包括程序， 所述程序能够被 数据处理器执行以实现如权利要求 17-31中任一项所述的方法。
一种超声成像设备,其特征在于， 包括：
超声探头；
发射 /接收控制电路， 用于控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣 目标发射超声波， 并接收超声波的回波， 获得回波信号， 所述超声波 中包括多个不同发射角度的超声波； 数据处理器， 用于获取所述回波信号中发射角度较小的第一部分生成 第一超声图像， 获取所述回波信号中除第一部分之外的第二部分生成 多帧第二超声图像， 第二超声图像中包括待增强显示对象， 根据所述 第二超声图像与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像； 显示器， 其与数据处理器通信连接， 用于显示合成图像。
如权利要求 34所述的设备， 其特征在于， 还包括， 所述第二部分为所 述回波信号中除第一部分之外的全部或者部分。
如权利要求 34所述的设备， 其特征在于， 所述回波信号中所述发射角 度较小的第一部分为： 所述回波信号中对应的超声波发射方向位于超 声探头端面法线附近。
如权利要求 34所述的设备， 其特征在于， 所述数据处理器还用于执行 以下过程：
根据所述第二超声图像或合成图像， 识别所述待增强显示对象的空间 位置角度； 和
生成角度标记并将角度标记输出至显示器进行显示， 所述角度标记用 于展示所述空间位置角度。
如权利要求 37所述的设备， 其特征在于， 所述空间位置角度是指待增 强显示对象的轴向直线与另一直线的夹角， 另一直线包括在显示界面 上绘制出来的线、 合成图像边界或者合成图像中用于表示探头发射平 面的边界， 所述角度标记至少包括表征待增强显示对象轴向直线的直 线。
如权利要求 37所述的设备， 其特征在于， 所述数据处理器还用于根据 不同吋刻的合成图像， 识别所述空间位置角度的变化， 当空间位置角 度变化吋同吋改变角度标记。
[权利要求 40] 如权利要求 37所述的设备， 其特征在于， 所述待增强显示对象为穿刺 针， 或者介入导管。
[权利要求 41] 如权利要求 37所述的设备， 其特征在于， 所述数据处理器还用于从多 帧第二超声图像中获得特定图像， 根据所述特定图像与第一超声图像 获得感兴趣目标的合成图像， 所述特定图像中包括待增强显示对象。
[权利要求 42] —种超声图像增强方法，其特征在于， 所述方法包括：
控制所述超声探头向生物组织中的感兴趣目标发射超声波， 并接收超 声波的回波， 获得回波信号， 所述超声波中包括多个不同发射角度的 超声波；
获取所述回波信号中发射角度较小的第一部分生成第一超声图像， 获 取所述回波信号中除第一部分之外的第二部分生成多帧第二超声图像 ， 第二超声图像中包括待增强显示对象， 根据所述第二超声图像与第 一超声图像获得感兴趣目标的合成图像； 和，
显示合成图像。
[权利要求 43] 如权利要求 42所述的方法， 其特征在于， 所述第二部分为所述回波信 号中除第一部分之外的全部或者部分。
[权利要求 44] 如权利要求 42所述的方法， 其特征在于， 所述回波信号中所述发射角 度较小的第一部分为： 所述回波信号中对应的超声波发射方向位于超 声探头端面法线附近。
[权利要求 45] 如权利要求 42所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括：
根据所述第二超声图像或合成图像， 识别所述待增强显示对象的空间 位置角度； 和
生成角度标记并将角度标记输出至显示器进行显示， 所述角度标记用 于展示所述空间位置角度。
[权利要求 46] 如权利要求 45所述的方法， 其特征在于， 所述空间位置角度是指待增 强显示对象的轴向直线与另一直线的夹角， 另一直线包括在显示界面 上绘制出来的线、 合成图像边界或者合成图像中用于表示探头发射平 面的边界， 所述角度标记至少包括表征待增强显示对象轴向直线的直
[权利要求 47] 如权利要求 45所述的方法， 其特征在于， 根据不同吋刻的合成图像， 识别所述空间位置角度的变化， 当空间位置角度变化吋同吋改变角度 标记。
[权利要求 48] 如权利要求 45所述的方法， 其特征在于， 所述待增强显示对象为穿刺 针， 或者介入导管。
[权利要求 49] 如权利要求 42所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述第二超声图像 与第一超声图像获得感兴趣目标的合成图像包括： 从多帧第二超声图像中获得特定图像， 根据所述特定图像与第一超声 图像获得感兴趣目标的合成图像， 所述特定图像中包括待增强显示对
[权利要求 50] 如权利要求 49所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述特定图像与第 一超声图像获得感兴趣目标的合成图像包括：
通过所述特定图像检测所述待增强显示对象的位置；
根据检测获得的位置， 将所述第二超声图像与所述第一超声图像进行 合成， 获得所述合成图像。
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