一種基于超聲基波和諧波的非線性成像方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超聲波成像領(lǐng)域，特別涉及一種基于超聲基波和諧波的非線性成 像方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)適用于人體諸如肝臟、腎臟、乳腺等器官的臨床診斷。長(zhǎng)期以 來(lái)，傳統(tǒng)超聲成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)往往都是基于簡(jiǎn)化后的線性聲學(xué)物理模型。但是線性理 論是一種近似，它一方面忽略了非線性項(xiàng)；另一方面是假定介質(zhì)中聲壓和密度的變化成正 t匕，但當(dāng)介質(zhì)不太符合線性關(guān)系，超聲波的強(qiáng)度很大，或者我們需要進(jìn)行精細(xì)分析時(shí)，基于 線性聲學(xué)的傳統(tǒng)超聲成像技術(shù)就不能滿足要求。
[0003] 研究者在利用非線性聲學(xué)理論改進(jìn)圖像的同時(shí)，也在尋求一種使用非線性進(jìn)行組 織定征的成像方法。使用非線性聲學(xué)理論，將介質(zhì)的聲壓P和密度P變化之間的關(guān)系用冪 級(jí)數(shù)的定義展開(kāi)如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 根據(jù)預(yù)設(shè)頻率、相位連續(xù)發(fā)射檢測(cè)脈沖波，并接收從待檢測(cè)物體反射回的回波； (2) 對(duì)回波進(jìn)行信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、波束形成的處理，從而將回波處理為射頻信號(hào)； (3) 將回波的射頻信號(hào)經(jīng)解調(diào)及包絡(luò)檢測(cè)處理，從而得到基波信號(hào)I1W及二次諧波信 號(hào)I2; (4) 將基波信號(hào)IJP二次諧波信號(hào)I2進(jìn)行成像函數(shù)運(yùn)算從而形成圖像，成像函數(shù)Q為： Q ^ -log (IVl2)+Qtl;其中，Q q為常數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，連續(xù)發(fā) 射的檢測(cè)脈沖波采用固定不變的預(yù)設(shè)頻率、固定不變的相位；或者， 連續(xù)發(fā)射的檢測(cè)脈沖波采用固定不變的預(yù)設(shè)頻率，但相鄰發(fā)射的檢測(cè)脈沖波具有預(yù)設(shè) 的固定相位差，相位差的范圍戈
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，步驟 (3)中還包括對(duì)基波信號(hào)IJP /或二次諧波信號(hào)12進(jìn)行局部補(bǔ)償?shù)牟襟E；補(bǔ)償方法為根據(jù) 線性傳播條件下的基波包絡(luò)信號(hào)和二次諧波包絡(luò)信號(hào)的幅度比值對(duì)基波信號(hào)IJP /或二 次諧波信號(hào)I2進(jìn)行調(diào)整。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，步驟（4) 之后還包括對(duì)形成的圖像進(jìn)行噪聲抑制、幀相關(guān)處理、圖像增強(qiáng)處理的步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，幀相關(guān) 處理的公式為Ι'η= λΓ η_1+(1-λ)Ιη，其中λ為由兩幀之間的運(yùn)動(dòng)情況決定，其取值范圍 為0-1，I為幀相關(guān)處理前的圖像數(shù)據(jù)，Γ為幀相關(guān)處理后的圖像數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求4所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，圖像增 強(qiáng)處理為采用直方圖均衡化法對(duì)圖像進(jìn)行拉伸；處理公式為：
-其中H和 H'分別為圖像增強(qiáng)前后的非線性圖像，η為用戶可調(diào)參數(shù)控制圖像的平均灰度等級(jí)，0前 面的負(fù)號(hào)代表非線性系數(shù)較大的區(qū)域映射的灰度值較大。
7. 如權(quán)利要求4所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，圖像增 強(qiáng)處理為采用線性對(duì)比度增強(qiáng)方法，計(jì)算公式為Γ ' =a(J-y)+G，其中，J和J'分別為 圖像增強(qiáng)前后的非線性圖像，μ為增強(qiáng)前非線性圖像均值，G為設(shè)定的顯示圖像灰度均值， a為用于調(diào)節(jié)對(duì)比度強(qiáng)弱的用戶參數(shù)。
8. 如權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在 于，根據(jù)成像函數(shù)值對(duì)應(yīng)像素大小與非線性參量之間關(guān)系預(yù)定義的偽彩編碼映射表將得到 的灰度圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像，最終將偽彩非線性圖像疊加于基波或諧波圖像上予以顯示。
9. 一種基于超聲基波和諧波的非線性成像系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的發(fā)射模 塊、波束形成模塊、回波信號(hào)處理模塊、非線性參數(shù)計(jì)算模塊、圖像后處理模塊以及顯示模 塊； 所述發(fā)射模塊用于根據(jù)輸入電壓的不同而發(fā)射在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生非線性效應(yīng)的脈 沖波或， 在介質(zhì)中傳播時(shí)不產(chǎn)生非線性效應(yīng)的脈沖波； 所述波束形成模塊用于接收經(jīng)待檢測(cè)物體反射回的回波信號(hào)，并將回波信號(hào)經(jīng)過(guò)波束 形成處理生成射頻信號(hào)； 所述回波信號(hào)處理模塊用于將波束形成模塊輸出的射頻信號(hào)經(jīng)解調(diào)及包絡(luò)檢測(cè)處理 提取基波、諧波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償處理； 所述非線性參數(shù)計(jì)算模塊用于將基波、諧波信號(hào)按照成像函數(shù)計(jì)算并成像； 所述圖像后處理模塊用于對(duì)已成像圖像進(jìn)行噪聲抑制、幀相關(guān)處理、圖像增強(qiáng)處理； 所述顯示模塊用于對(duì)圖像后處理模塊處理過(guò)的圖像進(jìn)行偽彩編碼并顯示。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲波成像領(lǐng)域，特別涉及一種基于超聲基波和諧波的非線性成像方法和系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的成像方法進(jìn)采用基波信號(hào)而不涉及二次諧波相比，本發(fā)明充分利用二次諧波信號(hào)對(duì)待檢測(cè)物體的非線性效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，其控制精度更高；同時(shí)，采用本發(fā)明提供的成像方法可有效區(qū)分非線性區(qū)域內(nèi)B/A很微小的改變，從而非常適合增強(qiáng)非線性物質(zhì)（如注入組織內(nèi)的造影劑）的檢測(cè)信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行定位。
【IPC分類(lèi)】A61B8-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104757999
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510159101
【發(fā)明人】石丹, 尹皓, 劉東權(quán)
【申請(qǐng)人】聲泰特（成都）科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日