用于处理超声图像的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于生成超声图像的方法和系统。在一种方法中，对超声图像的所述生成包括：获得通道数据，所述通道数据定义成像点的集合；对于每个成像点：对所述通道数据进行隔离；对所隔离的通道数据执行谱估计；并且对谱估计通道数据进行选择性地衰减，由此生成滤波后的通道数据；并且对所述滤波后的通道数据求和，由此形成滤波后的超声图像。在一些示例中，所述方法包括孔径外推。所述孔径外推改善所述超声图像的横向分辨率。在其他示例中，所述方法包括发射外推。所述发射外推改善所述图像的对比度。另外，所述发射外推改善帧率并减少所述超声图像中的运动伪影。在另外的示例中，所述孔径外推和所述发射外推可以被组合。

Methods and systems for ultrasonic image processing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理超声图像的方法和系统相关申请本申请要求于2017年6月15日提交的美国临时申请No.62/520,233的权益和优先权，其整体通过引用并入本文。
本专利技术涉及超声成像领域，更具体地涉及超声图像滤波领域。
技术介绍
超声成像正越来越多地用于各种不同的应用中。重要的是，由超声系统产生的图像应尽可能清晰和准确，以便向用户给出对正在扫描的对象的现实解读。当所讨论的对象是接受医学超声扫描的患者时，尤其如此。在这种情况下，医生做出准确诊断的能力取决于由超声系统产生的图像质量。离轴杂波是超声中图像退化的重要原因。诸如最小方差(MV)波束成形的自适应波束成形技术已被开发并应用于超声成像，以实现图像质量的改善。然而，由于图像的每个像素都需要空间协方差矩阵的求逆，因此MV波束成形的计算量很大。此外，虽然MV波束成形主要是为了空间分辨率的改善而开发的，并且对于减少离轴杂波并不理想，但通常仍需要通过减小子阵列尺寸来牺牲其在改善空间分辨率方面的性能。否则，由于信号抵消，图像伪影可能会出现在斑点中。已经提出自适应加权技术，例如：相干因子(CF)；广义相干因子(GCF)；相位相干因子(PCF)；以及短滞后空间相干(SLSC)，但是其都需要访问每个通道的数据以计算要应用于图像的加权掩码。此外，这些方法将仅适用于利用聚焦发射波束的传统成像，而不适用于仅涉及少数发射的平面波成像(PWI)或发散波成像(DWI)。另外，超声图像中的空间分辨率(特别是横向分辨率)通常不是最佳的。焦深处的-6dB横向波束宽度由以下公式确定：其中λ是波长，z是发射焦深，D是孔径尺寸。波长越小(或中心频率越高)，横向分辨率就越好；然而，较小的波长是以穿透深度为代价获得的。另一方面，需要较大的孔径尺寸D来实现更好的横向分辨率；然而，孔径尺寸通常受人体解剖学、硬件考虑和系统成本的限制。自适应波束成形技术(例如前面提到的最小方差(MV)波束成形)已经成为积极研究的主题。这些方法是依赖于数据的波束形成方法，其想要自适应地估计得到超出衍射极限的横向分辨率的切趾函数。除了标准的超声成像技术外，在相控阵列的情况下，平面波成像(PWI)或发散波成像(DWI)是相对新的成像技术，它有可能以高于1kHz以及可能若干kHz的非常高的帧率进行成像。这些技术还为不同的应用开辟了许多新的可能的成像模式，这在以前利用传统聚焦发射波束是无法实现的。出于这个原因，它们已成为近年来学术界最活跃的研究主题。PWI/DWI可以通过对从不同角度的宽发射波束获得的图像进行相干地复合来实现高帧率。由于通常已知PWI/DWI中的空间分辨率仅比利用聚焦发射波束的传统成像稍差或与之相当，因此其主要缺点是图像对比度的降低，这与发射角度的数量直接相关。对于PWI/DWI中的小数量的发射角度，图像对比度通常较低；因此，需要许多发射角度来维持与利用聚焦发射波束的传统成像的图像质量相当的图像质量。PWI/DWI还遭受运动伪影的影响，尤其是在对诸如心脏的快速移动器官进行成像时，因为个体图像像素是根据来自不同发射波束的信号构建的。随着发射角度的数量的增加，运动的影响变得更加严重；因此，PWI/DWI系统中的困境很明显：需要更多的发射角度才能实现高图像对比度，但同时也会导致降低图像质量的更多运动伪影。此外，不管发射角度的数量如何，PWI/DWI都不会减少混响杂波，混响杂波是基本B模式超声图像中的图像质量降低的主要来源之一。
技术实现思路
本专利技术提供了能够执行离轴杂波滤波、改善空间分辨率和改善图像对比度的系统和方法。在某些方面，本专利技术提出了一种基于线性预测方案的发射平面波的外推技术，该技术允许极高的帧率，同时显著改善图像对比度。本专利技术的额外益处是可以在不显著增加超声系统的计算负担的情况下实现这些益处。根据本专利技术的一方面的示例，提供了一种用于在超声图像中执行离轴杂波滤波的方法，所述方法包括：从超声探头获得定义成像点的集合的通道数据，其中，所述超声探头包括换能器元件的阵列；对于感兴趣区域中的每个成像点：对与所述成像点相关联的通道数据进行隔离；执行对所隔离的通道数据的谱估计；并且基于所述谱估计通过衰减系数对所隔离的通道数据进行选择性地衰减，由此生成滤波后的通道数据；并且对所述滤波后的通道数据求和，由此生成滤波后的超声图像。该方法在超声图像中执行离轴杂波滤波。通过执行对通道数据的谱估计，能够识别通道数据的频率组成。通常，离轴杂波信号将具有高空间频率，其可以在对通道数据的谱估计中被识别出。以这种方式，能够对具有高空间频率的信号进行选择性地衰减，由此减少和/或消除最终超声图像中的离轴杂波信号。在实施例中，对通道数据的隔离包括处理成像点的多个观察。以这种方式，能够对已经在多次测量上平均的通道数据执行谱估计。以这种方式，提高了通道数据的准确性以及最终超声图像的准确性。在一布置中，谱估计包括将通道数据分解为复指数的有限和。通过将通道数据分解为复指数的有限和，可以简单识别具有高空间频率的分量，由此使得能够更容易地对超声图像中的离轴杂波信号进行衰减。在另一布置中，复指数包括：第一模型参数；以及第二模型参数。在另一实施例中，第一模型参数是复数。在又一实施例中，第二模型参数与在超声探头的相邻换能器元件之间的距离成反比。第一模型参数和第二模型参数可以用于描述通道数据的性质。在第一模型参数是复数的情况下，虚分量与信号的相位有关，而模数(其可以是正实数)与信号的幅度有关。第二模型参数可以与信号的空间频率有关。在又一布置中，第一模型参数和第二模型参数通过谱估计来估计。在一些设计中，衰减系数是高斯。以这种方式，可以容易地实施对于接近较高空间频率的信号的衰减。可以通过改变所使用的高斯的宽度来调谐滤波的激进度。在实施例中，衰减系数是依赖于深度的。通过使衰减系数依赖于深度，能够控制针对不同深度的离轴杂波信号滤波的量。在一布置中，衰减系数依赖于第二模型参数。以这种方式，衰减系数可以直接依赖于信号的空间频率，这意味着衰减系数可以在个体的基础上适应信号，而不需要来自用户的输入。在一些实施例中，衰减系数适于将通道数据衰减到接收波束图案的宽度的一半。以这种方式，既能够改善横向分辨率，又能够减少滤波后的超声图像中的离轴杂波。在一些布置中，谱估计是基于自回归模型的。根据本专利技术的另一方面的示例，提供了一种包括计算机程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码单元适于实施上述方法。根据本专利技术的另一方面的示例，提供了一种用于控制对超声图像中的离轴杂波的滤波的控制器，其中，所述控制器适于：从定义成像点的集合的超声探头获得通道数据；对于感兴趣区域中的每个成像点：对与所述成像点相关联的通道数据进行隔离；对所隔离的通道数据执行谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成超声图像的方法，所述方法包括：/n通过超声探头获得波束求和数据，其中，所述波束求和数据包括多个转向角；/n对于所述波束求和数据的每个转向角，基于所述波束求和数据的轴向成像深度对所述波束求和数据进行分段；/n对于经分段的波束求和数据的每个分段：/n基于所述经分段的波束求和数据来估计外推滤波器，所述外推滤波器具有滤波器阶数；并且/n基于所述外推滤波器通过外推因子对所述经分段的波束求和数据进行外推，由此生成外推的波束求和数据；并且/n跨所有分段对所述外推的波束求和数据进行相干地复合，由此生成所述超声图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170615 US 62/520,2331.一种用于生成超声图像的方法，所述方法包括：
通过超声探头获得波束求和数据，其中，所述波束求和数据包括多个转向角；
对于所述波束求和数据的每个转向角，基于所述波束求和数据的轴向成像深度对所述波束求和数据进行分段；
对于经分段的波束求和数据的每个分段：
基于所述经分段的波束求和数据来估计外推滤波器，所述外推滤波器具有滤波器阶数；并且
基于所述外推滤波器通过外推因子对所述经分段的波束求和数据进行外推，由此生成外推的波束求和数据；并且
跨所有分段对所述外推的波束求和数据进行相干地复合，由此生成所述超声图像。


2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
对于所述波束求和数据的每个轴向分段，对所述波束求和数据的轴向分段应用傅立叶变换；并且
对所述外推的波束求和数据执行傅立叶逆变换。


3.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，其中，通过平面波成像和发散波成像中的至少一种来获得所述波束求和数据。


4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述轴向分段的深度少于4个波长，例如少于或等于2个波长。


5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述多个转向角包括少于20个角，例如少于或等于10个角。


6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述滤波器阶数少于或等于转向角的数量的一半。


7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述外推因子少于或等于10x，例如少于或等于8x。


8...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·沈，F·G·G·M·维尼翁，M·阮，JL·FM·罗伯特，
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