一種超聲成像裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種超聲波診斷裝置，超聲波圖像處理裝置，以及醫(yī)用圖像診斷裝 置，尤其涉及到一種超聲波清晰成像裝置，以及使用該成像裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種不同的疾病，包括癌癥、高血壓和冠心病等，都會引起微循環(huán)系統(tǒng)中的病態(tài)， 如血管管徑、微血管密度以及血管內(nèi)血流速度等參數(shù)的變化。因此，血管成像對于各類疾病 尤其是惡性疾病的早期診斷和治療有著極其重要的作用。
[0003] 隨著醫(yī)學(xué)超聲的發(fā)展，利用超聲成像進(jìn)行醫(yī)學(xué)診療已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而且 已經(jīng)成為醫(yī)生診斷疾病的一個不可替代的方法。低頻超聲具有較小聲波衰減，實現(xiàn)更深層 次的成像，但其應(yīng)用仍受到較低空間分辨率的限制。高頻超聲成像可提高成像的分辨率，但 因生物組織的聲衰減，限制了高頻成像聲波透入的深度。
[0004] 近年來，超聲造影劑的發(fā)展和應(yīng)用，為高頻超聲成像提供了技術(shù)途徑，但是受造影 劑微泡大小的限制，很難應(yīng)用于頻率大于15MHz的超聲成像系統(tǒng)。因為"系統(tǒng)工作頻率在 微泡固有頻率附近時，能產(chǎn)生較強(qiáng)的基波和二次諧波的散射"，而常用的微泡造影劑直徑為 0. 8-4μm，其共振頻率為14-1. 5MHz。因此，需要提供一種新的超聲成像方法和成像設(shè)備，兼 顧成像的深度和成像分辨率，以適應(yīng)于更深層次的微血管成像。
[0005] 中國專利公布號CN102247171A公布了超聲波診斷裝置，超聲波圖像處理裝置，以 及醫(yī)用圖像診斷裝置，其通過思維成像，可高視覺識別度簡單地觀察動態(tài)的血流變化、微細(xì) 的血管構(gòu)筑等信息，其采用的方案是：超聲波診斷裝置內(nèi)包括數(shù)據(jù)取得單元，在整個規(guī)定期 間用超聲波掃描投入了造影劑的被檢體內(nèi)的三維區(qū)域，并在上述整個規(guī)定期間取得與上述 三維區(qū)域有關(guān)的超聲波數(shù)據(jù)，體數(shù)據(jù)生成單元，使用上述規(guī)定期間內(nèi)的整個解析期間的與 上述三維區(qū)域有關(guān)的超聲波數(shù)據(jù)，生成上述解析期間內(nèi)的各時相中的第一體數(shù)據(jù)，并且生 成表示針對上述解析期間的造影劑時間信息的第2體數(shù)據(jù)和表示上述解析期間的上述三 維區(qū)域的各位置的造影劑特征量的第3體數(shù)據(jù)，圖像生成單元，使用上述第2體數(shù)據(jù)與上述 第3體數(shù)據(jù)，生成投影圖像。該技術(shù)方案僅是解決了圖像成像的特點(diǎn)，其沒有解決圖像清晰 成像的缺陷。
[0006] 中國專利公布號CN1550217A公布了一種超聲診斷設(shè)備以及圖像處理設(shè)備，其通 過在增強(qiáng)超聲成像中的預(yù)定時刻切換，執(zhí)行高聲壓和低聲壓超聲傳播，并將在低聲壓下傳 播得到的，像電影一樣的實時傳播的補(bǔ)償圖像，與在剛要切換至高聲壓傳播的低聲壓超聲 傳播得到的，以靜止圖片方式顯示的預(yù)曝光圖像并行顯示，從而使操作者了解微細(xì)血管級 的結(jié)構(gòu)，另外，該設(shè)備還可以顯示任意時刻的低聲壓傳播得到的被選擇的圖像，而不是預(yù)曝 光圖像。該裝置的缺陷是不能清晰的顯示血管壁的影像。
[0007] 中國專利申請公布號CN103876776A披露了一種超聲造影成像方法及裝置，用于 對投放了造影劑氣泡的被檢測體進(jìn)行超聲造影顯影，其包括初始步驟，獲得N幀原始造影 圖像，N為顯像周期的總幀數(shù)，投影成像步驟，對所述N幀原始造影圖像進(jìn)行投影以得到所 述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，其中，對于所述N幀原始造影圖像中的第N幀原始造 影圖像，將第N組原始造影圖像以所述第N組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進(jìn)行 投影，獲得所述第N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，η為大于等于1且小于等于N的正整 數(shù)，所述第η組原始造影圖像為在投影周期內(nèi)并且包含所述第Ν幀原始造影圖像的若干幀 原始造影圖像，所述投影周期為小于所述顯像周期的固定值，顯示存儲步驟，顯示或存儲所 述Ν幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。一種實施例的超聲造影成像方法中，在執(zhí)行所述投 影成像步驟之前還包括：運(yùn)動配準(zhǔn)步驟，對所述Ν幀原始造影圖像中的每一幀圖像進(jìn)行運(yùn) 動配準(zhǔn)。
[0008] 上述方案還提供一種超聲造影成像裝置，包括原始圖像獲取模塊，用于向待檢測 對象發(fā)射超聲脈沖，接收待檢測目標(biāo)返回的超聲回波信號，對接收到的超聲回波信號進(jìn)行 信號處理后獲取Ν幀原始造影圖像，Ν為顯像周期的總幀數(shù)，投影成像模塊，用于對所述Ν 幀原始造影圖像中的第Ν幀原始造影圖像，將第η組原始造影圖像以所述第η組原始造影 圖像中的任意一幀為投影?？爝M(jìn)行投影，獲得所述第η幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，η 為大于等于1且小于等于Ν的正整數(shù)，所述第η組原始造影圖像為在預(yù)設(shè)投影周期內(nèi)并且 包含所述第η幀原始造影圖像的若干幀圖像原始圖像，所述預(yù)設(shè)投影周期為小于所述顯像 周期的固定值，顯示存儲模塊，用于顯示或存儲所述Ν幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，一 種實施例的超聲造影成像裝置還包括運(yùn)動配準(zhǔn)模塊，用于在執(zhí)行所述投影成像模塊之前對 所述Ν幀原始造影圖像中的每一頓圖像進(jìn)行運(yùn)動配準(zhǔn)。但該裝置成像的清晰度和分辨率較 低，不能滿足醫(yī)學(xué)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種超聲成像裝置及其方法，以提高組織 的成像信號強(qiáng)度，以及實現(xiàn)高分辨率的超聲成像。
[0010] 為了實現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明提供一種超聲成像裝置，其包括：
[0011] 運(yùn)動控制平臺，所述運(yùn)動控制平臺用于控制成像掃描路徑；
[0012] 調(diào)幅超聲發(fā)射系統(tǒng)，所述調(diào)幅超聲發(fā)射系統(tǒng)用于發(fā)射超聲激勵信號；
[0013] 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)用于接收和后端處理回波信號；
[0014] 計算機(jī)控制與成像系統(tǒng)，所述計算機(jī)控制與成像系統(tǒng)用于對反饋的回波信號進(jìn)行 重建成像；
[0015] 超聲換能器，所述超聲換能器用于發(fā)送和接收作用于仿體上的超聲波。
[0016] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述運(yùn)動控制平臺為伺服運(yùn)動控制平臺，所述伺服運(yùn)動控 制平臺為速度可控的3D控制臺。
[0017] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述3D控制臺通過夾具操作超聲換能器。
[0018] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述伺服運(yùn)動控制平臺包括伺服運(yùn)動控制卡、伺服電機(jī)，通 過所述伺服運(yùn)動控制卡控制和驅(qū)動伺服電機(jī)實現(xiàn)3D控制臺的運(yùn)動。
[0019] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述伺服運(yùn)動控制平臺通過運(yùn)動點(diǎn)位文件提供的坐標(biāo)值對 目標(biāo)仿體進(jìn)行掃描，所述運(yùn)動點(diǎn)位文件通過圖紙導(dǎo)入。
[0020] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述調(diào)幅超聲發(fā)射系統(tǒng)與超聲換能器之間還設(shè)有功率放大 器，通過所述功率放大器放大超聲激勵信號。
[0021] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述調(diào)幅超聲發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生的超聲激勵信號分為和頻高頻 超聲和差頻低頻超聲，所述和頻高頻超聲用于實現(xiàn)高分辨率的超聲成像，所述差頻低頻超 聲產(chǎn)生的輻射力用于提高血管壁的成像信號強(qiáng)度。
[0022] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述調(diào)幅超聲發(fā)射系統(tǒng)的超聲激勵信號的表達(dá)公式為 cosΔωtcosωt〇
[0023] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述調(diào)幅超聲發(fā)射系統(tǒng)以cosΔωtcosωt的調(diào)幅超聲 激勵信號激勵超聲換能器時，超聲換能器將會同時產(chǎn)生兩個超聲信號：4 和
如式（1和（2)。
[0024] 即由調(diào)制波：ν〇=V(jcosΔωt和載波Vfosωt(1)
[0025] 得到如下調(diào)幅波：
[0026]
⑵
[0027] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)內(nèi)置有采集卡。
[0028] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述超聲成像裝置作用的仿體內(nèi)有造影劑。
[0029] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述造影劑具有非線性散射，其產(chǎn)生頻率為2ω的和頻高 頻超聲和頻率為2Δω的差頻低頻超聲。
[0030] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述造影劑在待檢測的仿體內(nèi)會產(chǎn)生懸浮的氣泡，所述氣 泡在時域是非穩(wěn)態(tài)的，其在強(qiáng)的超聲波驅(qū)動下會產(chǎn)生振動，當(dāng)驅(qū)動的頗率和強(qiáng)度適當(dāng)時， 會形成共振，從而表現(xiàn)出非線性。
[0031] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述低頻超聲產(chǎn)生輻射力作用于血管壁上吸附微泡。
[0032] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，當(dāng)造影劑的微泡進(jìn)入聲壓為P(t)的聲場時，其將在超聲作 用下作受迫振動，它的半徑R(t)滿足RPNNP方程：
[0033] (3)
[0034] 式中：μ和P分別是液體的粘滯系數(shù)和密度；γ是泡內(nèi)氣體的多方指數(shù)。
[0035] 本發(fā)明還提供一種超聲成像方法，其中，所述成像方法包含的步驟有：
[0036] a)、輸入指令進(jìn)入計算機(jī)控制與成像系統(tǒng)；
[0037] b)、計算機(jī)控制與成像系統(tǒng)根據(jù)指令形成圖紙文件，由軟件算法識別圖紙文件確 定3D控制臺的掃描路徑；
[0038]c)、3D控制臺通過其上的夾具控制超聲換能器的運(yùn)功；
[0039] d)、通過超聲換能器發(fā)射和接收作用于仿體上的超聲波，用于顯示仿體的狀態(tài)；
[0040] e)、超聲換能器接收回波信號，再通過數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)采集回波信號，進(jìn)一步 反饋到計算機(jī)