扇形扫描方式下基于非衍射波的三维超声成像方法技术

技术编号:10278692 阅读:212 留言:0更新日期:2014-08-02 18:56
本发明专利技术公开了扇形扫描方式下基于非衍射波的三维超声成像方法,在数据处理单元控制下,超声发射电路驱动超声传感器阵列发射非衍射超声波或平面超声波声场,并进行扇形旋转完成对成像目标扫描;数据处理单元对所有接收数据r(θ,zr,t)综合处理得到目标的图像f(x,y,z),这里,t为时间,(ε,θ,z)为柱坐标,(x,y,z)为空间直角坐标。本发明专利技术的成像方式对柱形扫描面的外侧和内侧均可成像,在目前所有3D超声成像方法中具有成像速度快,成像质量高的特点,具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于医学超声成像领域具体涉及一种。
技术介绍
:医学超声成像技术具有无辐射、无创伤、成本低等特点,在现代医学影像技术中有着不可替代的作用,如孕妇的产前检查等。当前,获得广泛应用的是B型超声成像系统。然而,随着技术的发展,人们对超声成像系统提出了更多的需求,传统的B型超声成像系统表现出一定的局限性。三维成像可以给出成像组织三维结构,提供比二维成像更加丰富的图像信息,有效提高临床诊断精度,并可以应用于手术导航等。因此,三维超声成像具有更高的临床应用价值。然而,目前3D超声成像技术存在许多不足,主要体现在成像系统的空间分辨率和时间分辨率(即帧率)难以满足不断增长的需求。当前, 3D超声成像方法从使用的传感器上来看主要分为两种:使用2D阵列传感器成像和使用ID传感器成像。由于2D传感器工艺十分复杂,尚未推广使用,目前主要使用ID传感器成像。使用ID传感器实现3D成像是基于现有的B-mode切片成像方式,即利用二维超声成像所采用的一维传感器阵列,按一定空间顺序采集一系列的人体断层图像,计算机对这些图像进行三维图像重建,并将结果在显示器上显示。这种成像方式具有成像系统简单,可基于现有B超系统进行成像的优点。其主要不足是:成像系统的分辨率较差,尤其是传感器移动方向的分辨率很差,其原因在于:当利用机械扫描的一维传感器的移动将2D切面图像转换成3D图像时,由于传感器的声场实际上并不能限制在一个切面内,传感器在不同切面处的接收信号不仅包含了该切面的图像信息,也包含了其他切面的图像信息。因此这种3D成像方式的空间分辨率自然不好,尤其体现在移动方向。此外,由于要获得高质量的切片图像,需要发射和接收多次才能完成一帧切面成像,这就使得实现一帧体成像需要非常大次数的发射和接收过程,从而降低了帧率。理论上,使用2D传感器可以获得具有较高的空间分辨率和帧率的3D成像,但由于2D传感器结构非常复杂,现有的工艺和技术水平很难完成高质量的2D传感器设计和生产。目前使用2D超声传感器的成像,主要是在帧率和分辨率之间进行平衡,在损失分辨率的前提下提闻帧率,或者在损失帧率的如提下提闻分辨率,难以同时提闻两个指标。为了解决以上技术问题,我们曾提出一种基于有限衍射波的高帧率超声成像方法,该成像方法采用一维传感器进行线性扫描,可以对组织区域进行立体矩形成像,具有成像分辨率高、成像速度快等优点,但这种方法扫描面是一平面而不是一个扇形面,不能满足某些医学成像的要求。鉴于上述技术存在的不足,特提出本专利技术。
技术实现思路
:本专利技术提出一种新的成像方法,该方法将现有基于非衍射波和合成孔径的3D成像方法由线性扫描方式扩展到扇形扫描方式,利用ID (One Dimension, ID)传感器进行扇形扫描,同时在传感器和传感器正前方即声束传播方向决定的平面内发射非衍射阵列波声场;扫描完成后,对整个目标区域的回波信号进行合成孔径处理,利用Fourier变换实现一种凸(凹)面阵传感器下具有高分辨率和快速成像特点的三维(Three Dimension, 3D)成像,以满足不同的医学成像需求。本专利技术采用的技术方案是:,其特征在于超声发射电路在数据处理单元控制下驱动超声传感器阵列发射非衍射阵列波或平面超声波声场,发射完毕后,超声传感器阵列转换为接收信号状态,发射的超声波在传播中进行扇形旋转完成对成像目标扫描,经成像目标反射后形成回波信号,再由超声传感器阵列转换为接收信号,该接收信号通过信号放大器和模数转换器转换成为数字信号并保存,然后超声传感器阵列在数据处理单元控制下旋转到下一位置,重复以上对成像目标的发射声场和接收回波信号的扫描过程;待超声传感器将成像目标扫描结束后,所有接收信号H Θ,ar, t)再通过数据处理单元进行Fourier变换和变量转换的成像处理,得到直角坐标系下目标的3D图像数据10^,7,2),这里,七为时间,(ε,θ,ζ)为柱坐标,(x,y,z)为空间直角坐标,最后将3D图像数据f (X,y, ζ)送给显示单元进行显示。所述的,其特征在于成像目标的成像区域可以是柱形扫描面的外侧,也可以是柱形扫描面的内侧。所述的,其特征在于数据处理单元对接收数据H Θ,ar, t)进行Fourier变换,得到扫描数据与目标函数的关系为本文档来自技高网
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【技术保护点】
扇形扫描方式下基于非衍射波的三维超声成像方法,其特征在于超声发射电路在数据处理单元控制下驱动超声传感器阵列发射非衍射阵列波或平面超声波声场,发射完毕后,超声传感器阵列转换为接收信号状态,发射的超声波在传播中进行扇形旋转完成对成像目标扫描,经成像目标反射后形成回波信号,再由超声传感器阵列转换为接收信号,该接收信号通过信号放大器和模数转换器转换成为数字信号并保存,然后超声传感器阵列在数据处理单元控制下旋转到下一位置,重复以上对成像目标的发射声场和接收回波信号的扫描过程;待超声传感器将成像目标扫描结束后,所有接收信号r(θ,zr,t)再通过数据处理单元进行Fourier变换和变量转换的成像处理,得到直角坐标系下目标的3D图像数据f(x,y,z),这里,t为时间,(ε,θ,z)为柱坐标,(x,y,z)为空间直角坐标,最后将3D图像数据f(x,y,z)送给显示单元进行显示。

【技术特征摘要】
1.扇形扫描方式下基于非衍射波的三维超声成像方法,其特征在于超声发射电路在数据处理单元控制下驱动超声传感器阵列发射非衍射阵列波或平面超声波声场,发射完毕后,超声传感器阵列转换为接收信号状态,发射的超声波在传播中进行扇形旋转完成对成像目标扫描,经成像目标反射后形成回波信号,再由超声传感器阵列转换为接收信号,该接收信号通过信号放大器和模数转换器转换成为数字信号并保存,然后超声传感器阵列在数据处理单元控制下旋转到下一位置,重复以上对成像目标的发射声场和接收回波信号的扫描过程;待超声传感器将成像目标扫描结束后,所有接收信号H Θ,zr, t)再通过数据处理单元进行Fourier变换和变量转换的成像处理,得到直角坐标系下目标的...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩志会于成龙李小锐彭虎郑驰超
申请(专利权)人:合肥工业大学
类型:发明
国别省市:安徽;34

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