[发明专利]改进大体积三维超声成像

说明书

技术领域

本发明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。本发明还涉及用于实施这种方法的计算机程序。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的超声系统和方法。本发明的另一目标是提供一种用于实施这种方法的计算机程序。

在本发明的第一方面中，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。

在本发明的另一方面中，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。

在本发明的另一方面中，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。