改进大体积三维超声成像制造技术

本发明专利技术涉及一种用于提供体积(50)的三维超声图像的方法以及一种超声成像系统(10)。具体而言，本发明专利技术应用于实况三维成像。为了改进对大体积的三维超声成像，考虑根据换能器阵列(26)的扫描线(59)的间距(60)，来调节信号处理器(34)的带通滤波器(35)的中心接收频率(70)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进大体积三维超声成像
本专利技术涉及一种用于提供体积的，例如患者的解剖部位的实况三维图像的超声系统和方法。本专利技术还涉及用于实施这种方法的计算机程序。
技术介绍
在三维超声成像或体积成像中，对三维图像的采集是通过执行切过感兴趣体积的许多二维扫描得以完成的。因此，采集到大量并排的二维图像。通过适当的图像处理，能够从大量二维图像构建感兴趣体积的三维图像。在显示器上以适当方式为超声系统的用户显示从大量二维图像采集的三维信息。此外，所谓的实况三维成像或4D成像通常用于临床应用。在实况三维成像中，能够采集体积的实时视图，使得用户能够观看解剖部位的移动部分，例如跳动的心脏或其他。在实况三维成像的临床应用中，有时需要对心脏的相对小的区域(例如单个瓣膜，或中隔缺损)进行成像，并且有时需要对心脏的大的区域(例如整个心室)进行成像。因此，所谓的感兴趣区域(ROI)以及其尺寸可能在实况三维超声成像的临床应用上改变。在利用矩阵换能器(即二维阵列换能器)对心脏进行的实况三维成像中，需要高体积采集速率，以能够适当地可视化心脏的动态结构。当前，达到高体积速率的一种手段是采用4X多线成像或所谓的并行接收波束成形。其中，同时在单一发射波束周围的对称图案中形成四个接收波束。这些图案中的多组跨体积进行扫描，以采集体积图像数据。该方法依赖于发射波束在区域中足够宽以照射围绕其的接收波束中的每个。由于体积速率是由每个体积中的声学扫描线的数目确定的，因此与针对每个发射波束的一条接收扫描线的简单情况相比，同时接收四条扫描线使体积速率增加四倍。实际上，利用声学成像并且甚至利用4X多线成像，声学线，特别是接收线在遇到问题之前仅能够分布开一定程度。第一个问题在于，随着所接收的波束移动分开，它们也远离照射那些接收波束的发射波束而移动。因此，图像降低了灵敏度并且变得暗淡。通常能够通过减小发射孔径和/或降低发射频率来增大发射波束的宽度，从而帮助解决该问题。另一种帮助解决该问题的常见方式是通过减小接收孔径来增大接收波束的宽度。两种技术均展现一些改进，但在感兴趣区域为大体积的情况下，缺乏足够的益处以维持足够高的体积速率以用于实况三维成像。当分布接收线时遇到的第二个问题在于，在某些点处存在各接收线之间的间隙，并且在各条线之间的(尤其是在更大深度处的)目标被丢失并且出现显著的空间混叠。通过减小接收孔径来扩大接收波束是有帮助的，但同样没有提供足够的益处。参考文献US4442713A公开了一种超声成像装置，其具有换能器元件的阵列，以在对象中发射超声信号，所述对象是要通过使用从所述对象反射并由该装置感测的发射信号而被分析的。建议调节具有由信号衰减产生的频率变化的发射和/或接收换能器的数目，以改进在更宽泛种类的使用条件下的图像分辨率。需要进一步改进这种三维超声系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的超声系统和方法。本专利技术的另一目标是提供一种用于实施这种方法的计算机程序。在本专利技术的第一方面中，提出一种用于提供体积的三维图像的超声成像系统。所述超声成像系统包括:换能器阵列，所述换能器阵列被配置为提供超声接收信号；波束成形器，所述波束成形器被配置为控制所述换能器阵列以沿大量扫描线扫描所述体积，并且还被配置为接收所述超声接收信号并提供图像信号；信号处理器，所述信号处理器被配置为接收所述图像信号并对所述图像信号执行在中心接收频率附近的带通滤波操作，其中，所述信号处理器还被配置为根据所述扫描线的间距调节所述中心接收频率，其中，所述信号处理器被配置为当所述间距增大时降低所述中心接收频率，其中，所述信号处理器还被配置为提供图像数据；图像处理器，所述图像处理器被配置为接收来自所述信号处理器的所述图像数据并提供显示数据；以及显示器，所述显示器被配置为接收所述显示数据并提供所述三维图像。在本专利技术的另一方面中，提出一种用于提供体积的三维图像的方法。所述方法包括以下步骤:利用换能器阵列沿大量扫描线扫描所述体积；接收来自所述换能器阵列的信号；通过对所述信号执行带通滤波操作处理所述信号以提供图像数据，其中，根据所述扫描线的间距调节所述带通滤波操作的中心接收频率，其中，当所述间距增大时降低所述中心接收频率；并且使用所述图像数据显示所述三维图像。在本专利技术的另一方面中，提出一种包括程序代码段的计算机程序，所述程序代码段用于当所述计算机程序在计算机上执行时，令计算机，尤其是超声成像系统执行这种方法的步骤。本专利技术的基本思想是根据增加的线间距，减小所述信号处理器的带通滤波器的所述中心接收频率。在实况三维成像的临床应用中，有时需要对心脏的相对小的区域(例如单个瓣膜，或中隔缺损)进行成像，并且有时需要对心脏的大区域(例如整个左心室)进行成像。在需要这两种情况时，需要维持足够高的体积速率，例如20Hz或至少24Hz。当在大区域情况与小区域情况之间变化时，临床医师希望在成像大区域时减小成像分辨率并在成像较小区域时增大分辨率。这种希望允许超声系统通过维持固定数目的声学线，以及因此固定的体积速率，在小区域成像和大区域成像两者上均维持高体积速率，而无论正被成像的体积的大小。已发现，如果当扩大要被检验的体积或感兴趣区域的大小时改变线间距以维持足够高的体积采集速率，则根据增大的线间距减小接收频率以及进一步地减小带宽允许各条线之间大得多的分离，而没有灵敏度的显著损失和空间混叠的增加。这在信号处理器中得以实施，以根据给定的线间距，偏移带通滤波器的接收频率以及进一步的带宽。所述线间距继而当改变要被检验的体积的大小时发生变化。在从属权利要求中限定本专利技术的优选实施例。应理解，要求保护的方法具有与要求保护的设备以及如在从属权利要求中所限定的相似和/或等同的优选实施例。在实施例中，所述信号处理器被配置为基于所述间距与所述中心接收频率之间的线性关系调节所述中心接收频率。作为选择，所述信号处理器被配置为基于所述间距与所述中心接收频率之间的非线性关系调节所述中心接收频率。已发现，如所述接收频率与所述线间距之间的线性关系一样简单的关系足以允许声学线的更大分离，敏而无灵敏度的损失和空间混叠。在另一实施例中，所述中心接收频率与所述间距之间的所述非线性关系为多项式函数。具体而言，在另一实施例中，所述多项式函数为以下形式的二阶多项式函数SF = 1-A.(LS-MLS)2，其中，SF为接收频率偏移因子，LS为以度为单位的所述间距，MLS为以度为单位的最小线间距，并且A为缩放参数。通过这样，能够提供偏移因子与线间距之间的二阶关系的相对简单的实施方式。具体而言，当所述线间距为最小线间距时，不发生偏移。然而，之后随着线间距增大，偏移因子以渐进的方式变得更低。在实践中已发现，如下的关系是良好有效的:接收频率的减小随着线间距增大而慢慢开始，并之后随着线间距增大而速率增加。在另一实施例中，所述中心接收频率与所述间距之间的所述非线性关系为指数函数。具体而言，所述指数函数为以下形式SF = 1-A.(LS-MLS).Bls,其中，SF为所述中心接收频率的偏移因子，LS为以度为单位的所述间距，并且MLS为以度为单位的最小线间距，A为缩放参数并且B为缩放参数。实践中已发现，如下的指数关系是良好有效的:接收频率的减小随着线间距增大而慢慢开始，之后随着线间距进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供体积(50)的三维图像的超声成像系统(10)，所述超声成像系统包括：换能器阵列(26)，其被配置为提供超声接收信号，波束成形器，其被配置为控制所述换能器阵列，以沿大量扫描线(59)扫描所述体积(50)，并且其还被配置为接收所述超声接收信号并提供图像信号，信号处理器(34)，其被配置为接收所述图像信号并对所述图像信号执行在中心接收频率(70)附近的带通滤波操作，其中，所述信号处理器(34)还被配置为根据所述扫描线(59)的间距(60)调节所述中心接收频率，其中，所述信号处理器被配置为当所述间距增大时降低所述中心接收频率，其中，所述信号处理器还被配置为提供图像数据，图像处理器(36)，其被配置为接收来自所述信号处理器(34)的所述图像数据并提供显示数据，以及显示器(18)，其被配置为接收所述显示数据并提供所述三维图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.10 US 61/557,9731.一种用于提供体积(50)的三维图像的超声成像系统(10)，所述超声成像系统包括: 换能器阵列(26)，其被配置为提供超声接收信号， 波束成形器，其被配置为控制所述换能器阵列，以沿大量扫描线(59)扫描所述体积(50)，并且其还被配置为接收所述超声接收信号并提供图像信号， 信号处理器(34)，其被配置为接收所述图像信号并对所述图像信号执行在中心接收频率(70)附近的带通滤波操作，其中，所述信号处理器(34)还被配置为根据所述扫描线(59)的间距(60)调节所述中心接收频率，其中，所述信号处理器被配置为当所述间距增大时降低所述中心接收频率，其中，所述信号处理器还被配置为提供图像数据， 图像处理器(36)，其被配置为接收来自所述信号处理器(34)的所述图像数据并提供显示数据，以及 显示器(18)，其被配置为接收所述显示数据并提供所述三维图像。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理器被配置为基于所述间距与所述中心接收频率之间的线性关系，来调节所述中心接收频率。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理器被配置为基于所述间距与所述中心接收频率之间的非线性关系，来调节所述中心接收频率。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述中心接收频率与所述间距之间的所述非线性关系为多项式函数。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述多项式函数为以下形式的二阶多项式函数SF = 1-A.(LS-MLS)2 其中，SF为接收频率偏移因子，LS为以度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·斯奈德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL