[发明专利]一种基于超声波方向性的自适应超声波束合成方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于超声波方向性的自适应超声波束合成方法和系统，能够消除镜面反射产生的影响，降低成像操作复杂度，并提高成像效率和成像质量。该方法包括：进行多次超声波发射，获取第一通道数据；进行第一次波束合成；对第一次波束合成的信号，依次执行信号解调、包络检测、扫描转换、和图像后处理，生成第一图像；进行图像边缘提取，获取图像边缘的取向；进行镜面反射识别，获取镜面反射像素的空间位置和方向角信息；获取第二通道数据；基于第二通道数据进行第二次波束合成；对第二次波束合成的信号，生成第二图像，并存储或显示所生成的第二图像。

技术领域

本发明涉及超声波成像技术领域，尤其涉及一种基于超声波方向性的自适应超声波束合成方法和系统。

背景技术

在医疗超声成像系统中，从超声探头发射超声波到最后显示出图像，要经过发射接收电路，模拟信号到数字信号转化，波束合成，信号基带处理，数字扫描变换器及图像后处理等环节。其中，超声成像系统的波束合成质量高低对最终成像效果有着至关重要的影响。对通道数据进行波束合成的主要处理方式包括传统的硬件波束合成与随通用处理器能力发展而兴起的软件波束合成，其涉及的相关技术有电子聚焦与扫描线控制，变迹，变孔径等。无论是硬件还是软件波束合成，其目的都是为了获得具有良好指向性的超声波束。

超声波的反射主要有漫反射和镜面反射两大类。漫反射会产生没有指向性且各向同性的反射模式，不同方向很容易互相抵消，传统波束合成在发射与接收都基于各向同性反射的假设。但是，如图1所示，在不同介质的交界面会发生镜面反射，依据反射规律，反射角等于入射角，这样的反射具有很强的指向性。对于镜面反射产生的强指向性往往采用变迹的方式进行抑制，而这无法从根本上消除镜面反射带来的影响。因此，不同介质之间交界面、组织边界、穿刺针和其它引起镜面反射的地方都会非常难以观察，尤其是在入射波束角度很大时。

解决边缘模糊的传统方法是通过空间合成和图像后处理来实现边缘增强。其中空间合成需要进行多个不同角度的发射和接收波束合成，波束合成后的数据被转换为包络数据或图像数据进行加和或者加权和，但由于使用N个方向发射会使帧率降低N倍，因此空间合成所使用的角度个数会受到极大限制，一般仅为3或5。同时，传统的硬件波束合成通常缺乏灵活性，接收角度也会受到限制，某一帧角度也通常是固定的，而无法灵活适用所有情况，也无法完全消除镜面反射带来的影响(除非有很多很多不同角度进行合成)，其图像后处理的边缘增强方式是基于图像结构本身，在增强组织结构边缘的同时，也往往将伪影产生的假边缘也进行增强。

传统的硬件波束合成受电路设计的限制，如FPGA等，无法使用相对比较复杂的信号处理算法在源头上对回波信号进行有效的噪声抑制和精确的发射接收聚焦及信号修正。并且，传统硬件波束合成需要预定义发射与接收延迟曲线，无法实现发射逐点聚焦，更加无法实现波束合成的自适应调整。对于超声波通过不同介质或者在一定角度交界面发生镜面反射所引起的成像模糊和组织难以辨识问题，往往只能通过空间合成和图像后处理改进，或者要求医生从不同角度观察尽可能让入射角减小。

现有相关软件波束合成技术主要使用多次发射的追溯法，通过保存多次发射得到的通道数据，再使用软件进行合成(使用一定的加权)，对镜面反射的问题往往采用控制接收变迹的方式，然而，其仍无法解决组织不同取向产生的强镜面反射所引起的成像模糊和组织难以辨识问题，医生在成像时需要用不同切入角度来观察由于镜面反射造成的模糊不清区域，导致成像操作复杂，成像质量和成像效率较低。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种基于超声波方向性的自适应超声波束合成方法和系统，能够消除镜面反射产生的影响，使得超声成像不再受组织镜面反射影响，降低成像操作复杂度，并提高成像效率和成像质量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种基于超声波方向性的自适应超声波束合成方法，其包括：