[发明专利]接收孔径可调整的数字化超声波束合成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及用超声波作医学测量以及观测人体血流量和多普勒成像的方法和装置，特别是涉及接收孔径任意可调整的超声波束合成方法及装置

背景技术

现有技术超声成像系统中，提高图像质量、提高成像帧率和降低产品成本是设计者追求的重要目标。降低成本将使产品更具竞争力。不过，低成本产品中，图像质量和帧率经常会相互制约，因此，在图像质量和帧率不能兼顾的情况下，需要根据不同的应用场合，采取灵活措施，解决其中的主要矛盾。

本申请人于2004年12月15日递交的名称为”基于双波束及合成孔径的接收方法及其装置”的中国专利申请CN 1788685A公开了一种波束合成的方法和装置，能在不降低帧率或图像质量的情况下，降低接收电路成本。但是所述专利申请CN 1788685A公开的技术仅支持双波束接收，并且每次扫描，接收孔径只能处于扫描线的左侧或右侧。在所述专利申请CN1788685A中，只有经过合成孔径才能得到波束合成的结果，要提高帧率只能借助于减少扫描深度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种接收孔径任意可调整的数字化超声波束合成方法和装置，它可以支持单个或多个波束的合成，并且可以结合不同的应用场合，灵活地改变接收孔径的最大数目和接收孔径在探头上的位置。在观测静态组织结构时，发射器在同一物理扫描位置扫描两次，第一次发射时，中心位于扫描线一侧的接收孔径的回波信号进入波束合成环节，得到多波束各自的半波束合成结果；第二次发射时，中心位于扫描线另一侧的接收孔径的回波信号进入波束合成环节，得到多波束各自的另外半波束的合成结果。然后使用两次的半波束进行合成孔径，这时接收孔径数为物理通道数的两倍。接收孔径数的增加有助于提高图像的信噪比和横向分辨率，对静态组织成像质量有明显的改善作用。当观测高速运动的组织，或者进行血流的多普勒成像时，高帧率对于系统更为重要。在形成一帧图像的过程中，发射器在同一物理扫描位置只扫描一次，接收孔径的中心靠近发射线或者和发射线重合，接收孔径的回波信号直接合成多个波束，不再作为半波束等待合成孔径。相对于前一种工作方式，此时的帧率可提高一倍。另外，本发明方法和装置也可以通过改变接收子阵中心相对扫描线的位置，灵活选择接收子阵，通过选择更多较强回波信号进行波束合成以提高信噪比，进而优化图像质量。

本发明解决所述技术问题是通过采用以下技术方案来实现的：提出一种接收孔径可调整的数字化超声波束合成方法，用于k波束和n条接收处理通道即物理通道的超声成像系统的波束合成，此处k和n都是自然数，k＝1，2，3，...t；n＝1，2，3，...m；从探头上任意选择n个阵元用于接收回波的，称作子阵，被选中的阵元构成接收孔径；所述方法包括步骤

A.发射器激励探头上n个阵元的换能器发射超声波，换能器组在下次发射前，接收肌体组织反射回来的超声波并转化成电信号，此即接收孔径内的回波信号；

B.所述接收孔径内的回波信号经由阵元选择装置，通常是模拟开关，进入到放大器；由该放大器放大的回波信号通过模数转换器进行抽取和量化，变为数字信号；

E.n条通道的数字信号在波束合成环节同时进入各自的数据存储器，在聚焦延时电路的控制下，再根据通道间不同的延时，按照不同的读地址读出各条通道的数据，从而令各通道信号的延时精度达到一个采样周期；之后在聚焦延时电路控制下，每条通道按照各自的插值系数完成插值处理，信号的延时精度得到进一步提高；n通道的信号在完成聚焦延时后，再乘以不同的权重进行变迹处理，用于削弱声束旁瓣造成的伪像；完成聚焦和变迹后，n通道的信号进行求和；

F.n通道的信号求和后变为一路信号，其数据进入选择输出单元；

尤其是，在所述步骤B之后、步骤E之前，还包括步骤：

C.借助控制软件选择，如果是观测静态组织结构，发射器在同一物理位置扫描两次，此时须判断是否为合成孔径的第一次扫描，如果是，中心位于扫描线一侧接收孔径的回波信号进入波束合成环节，得到k波束各自的半波束合成结果，存储到半波束数据存储器中；如果是合成孔径的第二次扫描，中心位于扫描线另一侧接收孔径的回波信号进入波束合成环节，得到k波束各自的另外半波束的合成结果；读取前一次扫描存储在半波束数据存储器中的数据，和第二次得到的半波束数据进行求和处理，即使用两次的半波束进行合成孔径，这时接收孔径数为物理通道数的两倍；