專利名稱：利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及超聲成像。更特別地，本發(fā)明涉及一種利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法和設備。
背景技術：
空間合成是一種先進的超聲成像技術。在空間合成中，在不同方向上發(fā)射和接收超聲束。這些方向可以包括直線方向(如在傳統(tǒng)超聲成像中通常執(zhí)行的那樣)和可以在圖像平面中朝向直線方向的任意一側的偏轉(steered)方向。來自每一個方向的圖像(也就是幀)在配準后被不相干地求和，以形成合成的圖像?？臻g合成技術具有若干優(yōu)點，包括減小散斑、增強邊界和提高對比度分辨率。
不過，這種技術的一個缺點是偏轉幀的圖像質量通常比直線幀的圖像質量差。因為偏轉幀和直線幀使用基本相同的權重被一起求和，所以偏轉幀中較差的圖像質量導致合成圖像的分辨率下降。
偏轉幀的較差的圖像質量部分是由于換能器元件的方向性。為了表示方向性的特征，定義了方向角。元件的方向角至少部分地基于與元件表面垂直的方向和超聲束傳播路徑之間的夾角。在和元件表面垂直的方向上，換能器元件能夠發(fā)射最大聲壓，并且能夠最有效地接收聲信號。當射束傳播路徑被偏轉時，該發(fā)射和接收效率將迅速減小。對于固定孔徑，與直線束相比，邊緣處的元件對于偏轉束可以具有明顯更大的方向角。因此，對于固定孔徑，射束被偏轉時的信噪比要低于射束是直線時的信噪比。
柵瓣(grating lobe)偽像是偏轉束的另一個問題。柵瓣是由于元件節(jié)距小于半波長所引起的云狀偽像。當射束被偏轉時，也就是當元件具有更大方向角時，這些偽像明顯加重。
在空間合成中，通常對直線幀和偏轉幀應用相同的發(fā)射、接收孔徑和變跡(apodization)。但是，對于對比度分辨率來說，這不是最佳的。例如，在直線幀中提供最優(yōu)空間分辨率的孔徑設置可能在某些偏轉幀中導致過多的柵瓣和噪聲。另一方面，在偏轉幀中針對柵瓣和噪聲抑制的最優(yōu)的孔徑設置可能在直線幀中導致較差的空間分辨率。
因此，需要一種利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法和設備。通過對于空間合成的圖像的每一幀上應用不同的孔徑控制，這種方法和設備能夠改善所有幀的圖像質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法。該方法包括為超聲換能器陣列的元件確定兩個方向角，阻止元件發(fā)射和/或接收，和組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。兩個方向角和空間合成的圖像的兩幀對應。如果對應于一幀的元件的方向角超出了閾值角，則將阻止該元件針對該幀進行發(fā)射和/或接收。
本發(fā)明也提供了一種用于使用加權變跡來進行超聲空間合成成像的方法。該方法包括為超聲換能器陣列的元件確定兩個方向角，計算兩個超聲信號加權變跡，將每一個加權變跡和標準變跡合并以創(chuàng)建最終變跡，將每一個最終變跡應用到超聲信號，和組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。兩個方向角和空間合成的圖像的兩幀對應。加權變跡和最終變跡也和該圖像的兩幀對應。
本發(fā)明也提供一種用于利用涉及F數(shù)的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法。這種方法包括為換能器陣列確定兩個F數(shù)，為換能器陣列確定兩個孔徑尺寸，至少創(chuàng)建兩幀，和至少將所述兩幀組合以形成空間合成的圖像。兩個F數(shù)和圖像的兩幀對應。兩個孔徑尺寸和圖像的兩幀對應，并且至少部分地基于這兩個F數(shù)。通過使用至少所述兩個孔徑尺寸來創(chuàng)建這兩幀。
本發(fā)明也提供了用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的設備。這種設備包括換能器陣列、孔徑方向角處理器、孔徑元件控制和合成處理器。換能器陣列包括至少一個元件，該元件能夠為空間合成的圖像中的一幀或多幀發(fā)射和/或接收超聲束。針對圖像的至少兩幀中的每一幀，孔徑方向角處理器為陣列的至少一個元件確定方向角。如果針對上述幀的上述元件的方向角超出了閾值，則孔徑元件控制阻止該元件發(fā)射和/或接收對應于該幀的超聲束。合成處理器組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。
本發(fā)明也提供了利用使用了加權變跡的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的設備。這種設備包括換能器陣列、孔徑方向角處理器、孔徑變跡計算處理器、孔徑變跡合并處理器、孔徑變跡應用處理器和合成處理器。換能器陣列包括至少一個元件，該元件能夠發(fā)射和/或接收針對空間合成的圖像中的一幀或多幀的超聲束。針對圖像的至少兩幀中的每一幀，孔徑方向角處理器為陣列的至少一個元件確定方向角?？讖阶冔E計算處理器計算兩個超聲信號加權變跡，每一個至少部分基于各自的方向角?？讖阶冔E合并處理器將每一個加權變跡和標準信號變跡合并以針對每一幀創(chuàng)建最終變跡?？讖阶冔E應用處理器將該最終變跡應用到在至少一幀期間發(fā)射和/或接收的超聲信號。合成處理器組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。
本發(fā)明也提供了用于利用涉及F數(shù)的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的設備。這種設備包括換能器陣列、孔徑F數(shù)處理器、孔徑尺寸處理器和合成處理器。換能器陣列包括至少一個元件，該元件能夠發(fā)射和/或接收針對空間合成的圖像中的一幀或多幀的超聲束?？讖紽數(shù)處理器為該陣列確定和該圖像的至少兩幀對應的至少兩個F數(shù)。孔徑尺寸處理器至少部分地基于對應的F數(shù)為相應幀確定換能器陣列的孔徑尺寸。合成處理器組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。


圖1說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的超聲成像系統(tǒng)的邏輯部件圖。
圖2說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的超聲成像系統(tǒng)的換能器。
圖3說明了根據本發(fā)明一個實施例的用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法的流程圖。
圖4說明了根據本發(fā)明一個實施例的用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法的流程圖。
圖5說明了根據本發(fā)明一個實施例的利用使用了加權變跡的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法的流程圖。
圖6說明了根據本發(fā)明一個實施例的用于利用涉及F數(shù)的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法的流程圖。
圖7說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的超聲成像系統(tǒng)的邏輯部件圖。
圖8說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的與幀相關的發(fā)射孔徑控制的邏輯部件圖。
圖9說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的與幀相關的接收孔徑控制的邏輯部件圖。
圖10說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的發(fā)射孔徑控制的邏輯部件圖。
圖11說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的接收孔徑控制的邏輯部件圖。
圖12說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的發(fā)射孔徑控制的邏輯部件圖。
圖13說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的接收孔徑控制的邏輯部件圖。
結合附圖閱讀時將更好地理解前面的概述以及后面本發(fā)明某些實施例的詳細描述。為了說明本發(fā)明，某些實施例被顯示在附圖中。但是應當理解，本發(fā)明不受附圖中所示結構和手段的限制。
具體實施例方式
圖1說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的超聲成像系統(tǒng)100的邏輯部件圖。超聲成像系統(tǒng)100包括超聲換能器110、換能器控制器130和顯示器140。超聲換能器110包括換能器元件121的陣列120。
超聲換能器110和換能器控制器130進行通信。換能器控制器130和顯示器140進行通信。超聲換能器110和陣列120中的一個或多個元件121進行通信。
換能器控制器130可以包括任何能夠和換能器110進行數(shù)字和/或模擬通信的處理器。例如，換能器控制器130可以包括具有內嵌軟件的微處理器。作為另一個實例，換能器控制器130可以完全由硬件實現(xiàn)，完全由在計算機或微處理器中運行的軟件實現(xiàn)，或由軟硬件的某種組合實現(xiàn)。
換能器控制器130也可以包括具有輸入裝置的計算機，用于由系統(tǒng)100的用戶輸入成像規(guī)范或其它信息。例如，輸入的成像規(guī)范可以包括超聲束的一個或多個偏轉角、焦距或焦點、頻率、閾值角或F數(shù)。例如，用戶能夠輸入10度的偏轉角、10cm的焦距、3MHz的頻率、30度的閾值角和值為2的F數(shù)。此外，換能器控制器130可以具有圖像處理的能力。
在操作中，超聲成像規(guī)范在換能器控制器130和超聲換能器110之間傳送。例如，超聲成像規(guī)范能夠以數(shù)字或模擬信號的形式進行傳送。超聲成像規(guī)范可以包括針對陣列120中的一個或多個元件121的所發(fā)射的超聲束的偏轉角、焦距、發(fā)射波形、頻率、發(fā)射指示符和接收指示符中的一個或多個。例如，發(fā)射指示符可以包括令一個或多個元件121發(fā)射超聲波形的指示。同樣，接收指示符例如可以包括令一個或多個元件121接收超聲波形的指示。
此外，超聲發(fā)射孔徑尺寸可以從換能器控制器130傳送到換能器110。同樣，超聲接收孔徑尺寸可以從換能器控制器130傳送到換能器110。發(fā)射和接收孔徑尺寸表示陣列120的哪些元件121將被分別用于發(fā)射和接收超聲束。例如，第一孔徑尺寸可以包括陣列120的所有元件121的80％，而第二孔徑尺寸可以包括陣列120的所有元件121的60％。
接收到的超聲信號可以在換能器110和換能器控制器130之間傳送。接收到的超聲信號可以基于一個或多個超聲束的至少一個強度，所述超聲束在陣列120中的一個或多個元件121處被接收或由陣列120中的一個或多個元件121測量。
換能器控制器130也可以和顯示器140通信。從換能器陣列120的一個或多個元件121中接收到的超聲信號能夠被換能器控制器130使用來產生空間合成的圖像的幀。通過對兩幀或多幀的組合，換能器控制器130形成了空間合成的圖像。一個或多個單獨幀和/或空間合成的圖像可以從換能器控制器130傳送到顯示器140。
在本發(fā)明的另一個實施例中，換能器控制器130可以和諸如硬盤驅動器、磁帶驅動器或光驅這樣的數(shù)據存儲介質(未示出)通信或包括這些數(shù)據存儲介質。在這種結構中，一個或多個單獨幀和/或空間合成的圖像信息可以由所述數(shù)據存儲介質存儲，用于之后的顯示或處理。
在本發(fā)明的另一個實施例中，換能器控制器130可以和網絡接口控制器(未示出)通信或包括網絡接口控制器，以便在諸如以太網、異步傳輸模式(ATM)、或其它電、光或無線聯(lián)網介質之類的網絡上通信。在這種實施例中，一個或多個單獨幀和/或空間合成的圖像信息可以被發(fā)送到網絡上的另一個裝置，用于存儲、處理、顯示或其它用途。
圖2顯示了根據本發(fā)明一個實施例使用的超聲成像系統(tǒng)100的換能器110。特別是，第一元件221被示出以說明某些概念。元件221與換能器110的換能器元件陣列120中的任一個元件121類似。
在操作中，換能器110指示陣列120的一個或多個元件121來發(fā)射和/或接收一個或多個超聲束。例如，超聲束可以是直線束230或偏轉束240。直線束230可以是通常沿換能器110的主軸方向發(fā)射的超聲束。偏轉束240可以是在和直線束230不同的方向上發(fā)射的超聲束。例如，偏轉束240具有偏離直線束230的傳播路徑10度的傳播路徑。
一個或多個元件121向焦點發(fā)射一個或多個超聲束。例如，源自元件221的直線束230可以具有和偏轉束240的焦點241不同的焦點231。通常，焦點231、241位于超聲圖像中的感興趣點上。
元件221的方向角可以基于至少一個角度，該角度就是在與元件221的發(fā)射或接收表面垂直的方向和由元件221發(fā)射或接收的超聲束的傳播路徑之間形成的夾角。例如，傳播路徑能夠包括元件221和超聲束的焦點之間的路徑。例如，對于具有焦點231的直線超聲束230，方向角261包括方向250(表示和元件221垂直的方向)和路徑251之間的夾角，所述路徑251位于元件221和焦點231之間。在另一個實例中，對于具有焦點241的偏轉超聲束240，方向角262包括方向250和路徑252之間的夾角，所述路徑252位于元件221和焦點241之間。在空間合成的圖像的兩幀中，單個元件221的各方向角可以不同。
圖7說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的超聲成像系統(tǒng)100的邏輯部件圖。如圖8所示，換能器控制器130包括掃描控制810、與幀相關的發(fā)射孔徑控制820、發(fā)射射束形成處理器830、與幀相關的接收孔徑控制850、接收射束形成處理器860和合成處理器870。
掃描控制810和與幀相關的發(fā)射孔徑控制820以及與幀相關的接收孔徑控制850進行通信。與幀相關的發(fā)射孔徑控制820和發(fā)射射束形成處理器830進行通信。發(fā)射射束形成處理器830和換能器110進行通信。換能器110和接收射束形成處理器860進行通信。與幀相關的接收孔徑控制850也和接收射束形成處理器860進行通信。接收射束形成處理器860和合成處理器870進行通信。合成處理器870能夠和顯示器140進行通信。
在操作中，另參考圖2，掃描控制810為空間合成的圖像的一幀或多幀確定一個或多個超聲束的方向。例如，超聲束可以是直線束230或偏轉束240。掃描控制810可以將超聲束信息傳送給與幀相關的發(fā)射和接收孔徑控制820、850中的至少一個。例如，超聲束信息可以包括換能器陣列120中要被使用的元件121和/或超聲束的偏轉角。
如下所述，在本發(fā)明的一個或多個實施例中，與幀相關的發(fā)射和接收孔徑控制820、850能夠執(zhí)行多種操作。通常，與幀相關的發(fā)射和接收孔徑控制820、850能夠包括一個或多個處理器。孔徑控制820、850可以針對由換能器110發(fā)射和/或接收到的一個或多個超聲束為換能器110提供不同的孔徑尺寸和/或變跡(如下所述)。這些處理器可以用軟件或硬件實現(xiàn)，并可以作為被集成到一個或多個應用程序和/或裝置中的單獨的應用程序和/或裝置而存在。
發(fā)射射束形成處理器830產生被傳送給陣列120中的一個或多個元件121的信號。例如，所述信號可以包括換能器110的發(fā)射孔徑尺寸和/或針對一個或多個元件121的超聲束方向角。如上所述，至少基于這些信號，換能器110發(fā)射超聲束。
如上所述，換能器110也能夠接收超聲束。一旦換能器110已接收到一個或多個超聲束，換能器110就將一個或多個圖像信號傳送給接收射束形成處理器860。例如，圖像信號能夠包括基于至少一個或多個接收到的超聲束的數(shù)據。例如，接收射束形成處理器860可組合多個圖像信號以形成射束。
在接收圖像信號之后，接收射束形成處理器860組合多個信號以形成射束。例如，通?？梢孕纬梢话賯€或更多個平行束。然后，射束形成處理器860將這些射束傳送給合成處理器870。
合成處理器870至少根據由接收射束形成處理器860傳送給它的射束來產生空間合成的圖像。然后，該空間合成的圖像可以被傳送給顯示器140。顯示器140能夠向用戶可視化地顯示空間合成的圖像。
圖8說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的與幀相關的發(fā)射孔徑控制820的邏輯部件圖。該與幀相關的發(fā)射孔徑控制820可以包括孔徑方向角處理器920和孔徑元件控制處理器930。
掃描控制810和孔徑方向角處理器920進行通信。孔徑方向角處理器920和孔徑元件控制處理器930進行通信。孔徑元件控制處理器930和發(fā)射射束形成處理器830進行通信。
在操作中，孔徑方向角處理器920針對空間合成的圖像的幀計算元件(諸如元件221)的方向角。如上所述，該方向角能夠至少基于從掃描控制810中傳送的超聲束信息。該方向角被傳送給孔徑元件控制處理器930。
孔徑控制處理器930接收方向角，并將該角度和一個或多個閾值角作比較。如果孔徑元件控制處理器930確定該方向角超出閾值角，那么可以阻止諸如221這樣的元件進行針對該幀的發(fā)射。例如，通過指示換能器110使元件斷電或阻止元件221發(fā)射超聲束，孔徑元件控制處理器930可以阻止元件進行發(fā)射。
閾值角可以用多種方式規(guī)定，例如，通過用戶輸入或軟件協(xié)議來規(guī)定。此外，至少根據超聲換能器110的使用，閾值角可以被自動確定。例如，至少根據超聲束的頻率和/或焦深可以確定閾值角。例如，閾值角可以是0.5弧度或30度。
圖9說明了根據本發(fā)明一個實施例使用的與幀相關的接收孔徑控制850的邏輯部件圖。與幀相關的接收孔徑控制850可以包括孔徑方向角處理器1020和孔徑元件控制處理器1030。
掃描控制810和孔徑方向角處理器1020進行通信?？讖椒较蚪翘幚砥?020和孔徑元件控制處理器1030進行通信?？讖皆刂铺幚砥?030和接收射束形成處理器860進行通信。
在操作中，孔徑方向角處理器1020針對空間合成的圖像的幀計算元件(諸如元件221)的接收方向角。該接收方向角被傳送給孔徑元件控制處理器1030。
然后，孔徑元件控制處理器1030將接收方向角和一個或多個閾值角進行比較。如果孔徑元件控制處理器1030確定接收方向角超出了閾值角，那么可以阻止諸如221這樣的元件進行針對該幀的接收。例如，通過使元件斷電或忽略由元件提供的數(shù)據，孔徑元件控制處理器1030可以阻止元件進行接收。
圖10說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的發(fā)射孔徑控制820的邏輯部件圖。與幀相關的發(fā)射孔徑控制820可以包括孔徑方向角處理器1120、孔徑變跡計算處理器1130、孔徑變跡合并處理器1140和孔徑變跡應用處理器1150。
掃描控制810和孔徑方向角處理器1120進行通信。孔徑方向角處理器1120和孔徑變跡計算處理器1130進行通信。孔徑變跡計算處理器1130和變跡合并處理器1140進行通信。孔徑變跡合并處理器1140和孔徑變跡應用處理器1150進行通信。孔徑變跡應用處理器1150和發(fā)射射束形成處理器830進行通信。
在操作中，孔徑方向角處理器1120針對空間合成的圖像的幀計算元件(諸如元件221)的方向角。該方向角被傳送給孔徑變跡計算處理器1130。
孔徑變跡計算處理器1130計算針對所發(fā)射的超聲信號的加權變跡。該加權變跡可以至少基于從孔徑方向角處理器1120中傳送的方向角?？讖阶冔E計算處理器1130將加權變跡傳送給孔徑變跡合并處理器1140。
孔徑變跡合并處理器1140能夠將從孔徑變跡計算處理器1130接收到的加權變跡和標準變跡組合，以創(chuàng)建最終變跡。標準變跡能夠包括通常在發(fā)射和接收孔徑中使用的變跡窗。標準變跡能夠具有不同的圖形形狀，諸如高斯型、平坦型或哈明型。例如，最終變跡也可以是高斯變跡和基于接受角(acceptance angle)的變跡的組合或合并。最終變跡可以是不對稱的?？讖阶冔E合并處理器1140將最終變跡傳送給孔徑變跡應用處理器1150。
孔徑變跡應用處理器1150將最終變跡應用到被傳送給發(fā)射射束形成處理器830的所發(fā)射的超聲信號。在變跡被應用之前，孔徑中的每一個元件能夠被施加具有相同幅度的波形。在變跡被應用之后，孔徑中各元件的波形幅度能夠不相同。通常，幅度和/或加權在孔徑中心處最大而在孔徑邊緣處最小。
圖11說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的接收孔徑控制850的邏輯部件圖。與幀相關的接收孔徑控制850可以包括孔徑方向角處理器1220、孔徑變跡計算處理器1230、孔徑變跡合并處理器1240和孔徑變跡應用處理器1250。
掃描控制810和孔徑方向角處理器1220進行通信。孔徑方向角處理器1220和孔徑變跡計算處理器1230進行通信?？讖阶冔E計算處理器1230和變跡合并處理器1240進行通信。孔徑變跡合并處理器1240和孔徑變跡應用處理器1250進行通信。孔徑變跡應用處理器1250和接收射束形成處理器860進行通信。
在操作中，孔徑方向角處理器1220針對空間合成的圖像的幀計算元件(諸如元件221)的接收方向角。該接收方向角被傳送給孔徑變跡計算處理器1230。
孔徑變跡計算處理器1230針對接收到的超聲信號計算加權變跡。加權變跡至少可以部分基于從孔徑方向角處理器1220傳送的方向角?？讖阶冔E計算處理器1230將加權變跡傳送給孔徑變跡合并處理器1240。
和上面描述的類似，孔徑變跡合并處理器1240將從孔徑變跡計算處理器1230接收到的加權變跡和標準變跡合并以創(chuàng)建最終變跡。標準變跡可以是高斯變跡。最終變跡可以是不對稱的。孔徑變跡合并處理器1240將最終變跡傳送給孔徑變跡應用處理器1250。
和上面描述的類似，孔徑變跡應用處理器1250將最終變跡應用到所接收到的超聲信號?？臻g合成的圖像的幀至少基于將最終變跡應用到所接收到的超聲信號。然后，該幀被傳送給接收射束形成處理器860。
圖12說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的發(fā)射孔徑控制820的邏輯部件圖。與幀相關的發(fā)射孔徑控制820可以包括孔徑F數(shù)處理器1320和孔徑尺寸處理器1330。也可以存在孔徑變跡處理器1340。
掃描控制810和孔徑F數(shù)處理器1320進行通信?？讖紽數(shù)處理器1320和孔徑尺寸處理器1330進行通信?？讖匠叽缣幚砥?330可以和孔徑變跡處理器1340進行通信?？讖匠叽缣幚砥?330可以和發(fā)射射束形成處理器830進行通信?？讖阶冔E處理器1340可以和發(fā)射射束形成處理器830進行通信。
在操作中，孔徑F數(shù)處理器1320針對空間合成的圖像的幀確定用于超聲換能器110的陣列120的F數(shù)。F數(shù)能夠包括焦深和孔徑尺寸的比值。F數(shù)可以至少基于閾值接受角和對應于該幀的超聲束的偏轉角?？讖紽數(shù)處理器1320將F數(shù)傳送給孔徑尺寸處理器1330。
孔徑尺寸處理器1330至少基于F數(shù)來確定超聲換能器的陣列120的孔徑尺寸。該孔徑尺寸涉及陣列120中用于發(fā)射超聲束的元件121的數(shù)目。通過根據元件是否位于孔徑尺寸內來將發(fā)射指示符傳送給元件，孔徑尺寸處理器1330可以阻止該元件進行發(fā)射?？讖匠叽缈芍辽倩诔暿慕股?。
孔徑變跡最處理器1340將標準變跡應用到所發(fā)射的超聲信號。例如，標準變跡可以是高斯變跡或簡單的平坦變跡。至少基于該變跡，具有適當幅度的發(fā)射波形能夠被施加到孔徑中的每一個元件上。
圖13說明了根據本發(fā)明另一個實施例使用的與幀相關的接收孔徑控制850的邏輯部件圖。與幀相關的接收孔徑控制850可以包括孔徑F數(shù)處理器1420和孔徑尺寸處理器1430。也可以存在孔徑變跡處理器1440。
掃描控制810和孔徑F數(shù)處理器1420進行通信?？讖紽數(shù)處理器1420和孔徑尺寸處理器1430進行通信?？讖匠叽缣幚砥?430可以和孔徑變跡處理器1440進行通信?？讖匠叽缣幚砥?430可以和接收射束形成處理器860進行通信?？讖阶冔E處理器1440可以和接收射束形成處理器860進行通信。
在操作中，孔徑F數(shù)處理器1420針對空間合成的圖像的幀確定用于超聲換能器110的陣列120的F數(shù)?？讖紽數(shù)處理器1420將F數(shù)傳送給孔徑尺寸處理器1430。
孔徑尺寸處理器1430至少基于該F數(shù)來確定超聲換能器的陣列120的孔徑尺寸。該孔徑尺寸涉及陣列120中用于接收超聲束的元件121的數(shù)目。通過根據元件是否位于孔徑尺寸內來將接收指示符傳送給元件，孔徑尺寸處理器1430可以阻止該元件進行接收?？讖匠叽缈梢灾辽倩诔暿慕股睢?br> 孔徑變跡處理器1340將標準變跡應用到所發(fā)射的超聲信號。例如，標準變跡可以是高斯變跡或簡單的平坦變跡。根據該變跡，具有適當幅度的發(fā)射波形被施加到孔徑中的每一個元件上。
圖3說明了根據本發(fā)明一個實施例的用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法400的流程圖。如上所述，方法400包括配置換能器以發(fā)射和接收超聲束的步驟410、使用換能器產生幀的步驟420和組合幀以形成空間合成的圖像的步驟430。
在本發(fā)明的一個實施例中，首先執(zhí)行步驟410，然后執(zhí)行步驟420。這兩個步驟至少被重復一次以產生至少兩幀。然后，步驟430組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。如下所述，根據本發(fā)明，步驟410和420可以按不同方式執(zhí)行。
圖4說明了根據本發(fā)明一個實施例的用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法500的流程圖。如上所述，方法500包括確定方向角的步驟510、阻止元件針對幀進行發(fā)射和/或接收的步驟520和組合幀以形成空間合成的圖像的步驟530。
在本發(fā)明的一個實施例中，首先執(zhí)行步驟510，然后執(zhí)行步驟520。這些步驟至少能夠被再重復一次以產生至少兩幀。然后，步驟530組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。
在步驟510中，針對空間合成的圖像的給定幀，確定換能器陣列中的至少一個元件的方向角。例如，對于超聲換能器110的陣列120的元件221，可以確定包括261或262的方向角。
在步驟520中，如果針對所述幀的所述元件的方向角超出了閾值角，則將阻止該元件進行發(fā)射或接收。例如，如果方向角(例如262)超出了閾值角，則可以阻止陣列120的元件221進行發(fā)射或接收，或兩者全被阻止。例如，通過使元件斷電或禁止將信號傳送給元件，可以阻止元件221進行發(fā)射。例如，通過使元件斷電或忽略由元件提供的數(shù)據，可以阻止元件221進行接收。
在步驟530中，兩幀或多幀能夠被組合以形成空間合成的圖像。例如，合成處理器870可以組合兩個或多個從接收射束形成處理器860接收到的幀，以形成空間合成的圖像。
通過針對每一幀確定每一個元件的方向角，并且阻止那些超出閾值角的元件進行發(fā)射或接收，所有幀的圖像質量能夠被提升。這能夠進一步導致空間合成的圖像的對比度分辨率得到改善。
圖5說明了根據本發(fā)明一個實施例的利用使用了加權變跡的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法600的流程圖。方法600包括確定方向角的步驟610、至少根據方向角計算加權變跡的步驟620、將加權變跡和標準變跡合并的步驟630、將變跡應用到幀上的步驟640和組合幀以形成空間合成的圖像的步驟650。
在本發(fā)明的一個實施例中，首先執(zhí)行步驟610，然后執(zhí)行步驟620，緊接著執(zhí)行步驟630并然后執(zhí)行步驟640。這些步驟至少能夠被再重復一次以產生至少兩幀。然后，步驟650組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。
在步驟610中，針對空間合成的圖像的給定幀，換能器陣列的至少一個元件的方向角被確定。例如，對于超聲換能器110的陣列120的元件221，包括261或262的方向角可以被確定。
在步驟620中，根據方向角計算加權變跡。例如，包括261、262的方向角可以被用于計算加權變跡。作為另一個實例，方向角可以是由步驟610計算的一個方向角。
在步驟630中，將加權變跡和標準變跡合并以創(chuàng)建最終變跡。例如，在步驟620中計算的加權變跡可以和標準變跡合并。
在步驟640中，最終變跡被應用到幀上。例如，在步驟630中創(chuàng)建的最終變跡可以被應用到幀上。
在步驟650中，兩幀或多幀能夠被組合以形成空間合成的圖像。例如，合成處理器870可以組合從接收射束形成處理器860中接收到的兩幀或多幀以形成空間合成的圖像。
通過對每一幀應用最終變跡，能夠提高所有幀的圖像質量。這能夠使空間合成的圖像的對比度分辨率得到改善。
圖6說明了根據本發(fā)明一個實施例的用于利用涉及F數(shù)的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法700的流程圖。方法700包括確定幀的F數(shù)的步驟710、至少根據F數(shù)來確定孔徑尺寸的步驟720、使用孔徑尺寸創(chuàng)建幀的步驟730和組合幀以形成空間合成的圖像的步驟740。
在本發(fā)明的一個實施例中，先執(zhí)行步驟710，然后是步驟720，接著是步驟730。這些步驟至少被再重復一次以產生至少兩幀。然后，步驟740組合至少兩幀以形成空間合成的圖像。
在步驟710中，對于空間合成的圖像的給定幀確定F數(shù)。例如，使用方法700的用戶可以確定F數(shù)。用戶可以根據諸如分辨率、均勻度或柵瓣偽像的存在這樣的圖像質量因素來確定F數(shù)。F數(shù)也可以至少基于閾值接受角。例如，F(xiàn)數(shù)能夠足夠大，以致各個元件的大多數(shù)方向角小于閾值接受角。
在步驟720中，根據F數(shù)確定孔徑尺寸。例如，孔徑尺寸可基于在步驟710中確定的F數(shù)。
在步驟730中，使用該孔徑尺寸來發(fā)射和接收超聲束，以形成空間合成的圖像的幀?？讖匠叽缰辽倏梢圆糠只诔暿慕股?。例如，使用在步驟720中確定的一個或多個孔徑尺寸，空間合成的圖像的幀可以被創(chuàng)建。標準變跡也可以被應用到在此步驟中創(chuàng)建的幀上。
在步驟740中，兩幀或多幀能夠被組合以形成空間合成的圖像。例如，合成處理器870可以組合從接收射束形成處理器860中接收到的兩幀或多幀以形成空間合成的圖像。
通過確定每一幀的F數(shù)和孔徑尺寸，能夠提高所有幀的圖像質量。這能夠進一步使空間合成的圖像的對比度分辨率得到改善。
盡管參考特定實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領域技術人員能夠理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下可以做出各種改變和等效替換。此外，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以做出多種修改以使特定情況或材料適于本發(fā)明的教導。因此，本發(fā)明不受所公開的特定實施例的限制，本發(fā)明將包括落入所附權利要求書范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法，所述方法包括確定換能器陣列元件(121、221)的第一和第二方向角(262)，所述第一和第二角(262)分別和空間合成的圖像的第一和第二幀對應；當所述第一方向角(262)超出閾值角時以及當所述第二方向角(262)超出所述閾值角時，針對所述第一幀和所述第二幀中的至少一個，阻止所述元件(121、221)發(fā)射和/或接收超聲束(230、240)；和組合至少所述第一和第二幀以形成所述空間合成的圖像。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述閾值角基于所述射束(230、240)的發(fā)射和接收頻率中的至少一個或多個。
3.一種利用使用了加權變跡的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法，所述方法包括確定換能器陣列元件(121、221)的第一和第二方向角(262)，所述第一和第二角(262)分別和空間合成的圖像的第一和第二幀對應；計算第一和第二超聲信號加權變跡，所述第一加權變跡至少基于所述第一方向角(262)，所述第二加權變跡至少基于所述第二方向角(262)；將所述第一加權變跡和標準信號變跡合并以創(chuàng)建第一最終變跡，以及將所述第二加權變跡和所述標準信號變跡合并以創(chuàng)建第二最終變跡；將所述第一和第二最終變跡分別應用到至少基于在所述第一和第二幀期間被發(fā)射和/或被接收的超聲束(230、240)的超聲信號；和組合至少所述第一和第二幀以形成所述空間合成的圖像。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述第一和第二最終變跡中至少有一個是不對稱的。
5.一種用于利用涉及F數(shù)的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法，所述方法包括確定換能器陣列(120)的第一和第二F數(shù)，所述第一和第二F數(shù)分別和空間合成的圖像的第一和第二幀對應；分別針對所述第一和第二幀確定所述換能器陣列(120)的第一和第二孔徑尺寸，所述第一和第二孔徑尺寸至少基于所述第一和第二F數(shù)中的一個或多個；分別使用所述第一和第二孔徑尺寸來創(chuàng)建所述第一和第二幀；和組合至少所述第一和第二幀以形成所述空間合成的圖像。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述第一和第二F數(shù)中的至少一個至少基于超聲束(230、240)的閾值接受角和偏轉角。
7.一種用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的設備，所述設備包括包括至少一個元件(121、221)的換能器陣列(120)，所述元件(121、221)能夠針對空間合成的圖像中的第一和第二幀中的至少一個發(fā)射和/或接收超聲束(230、240)；孔徑方向角處理器(920、1020)，該處理器針對所述第一幀確定所述元件(121、221)的第一方向角(262)和針對所述第二幀確定所述元件(121、221)的第二方向角(262)；孔徑元件控制(930、1030)，當所述第一方向角(262)超出閾值角時以及當所述第二方向角(262)超出所述閾值角時，針對所述第一幀和所述第二幀中的至少一個，該孔徑元件控制阻止所述元件(121、221)發(fā)射和/或接收所述超聲束(230、240)；和組合至少所述第一和第二幀以形成空間合成的圖像的合成處理器(870)。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述閾值角基于所述射束(230、240)的發(fā)射和接收頻率中的至少一個或多個。
9.一種利用使用了加權變跡的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的設備，所述設備包括換能器陣列(120)，該陣列包括至少一個元件(121、221)，該元件能夠針對空間合成的圖像中的第一和第二幀中的至少一個發(fā)射和接收超聲束(230、240)；孔徑方向角處理器(920、1020)，該處理器針對所述第一幀確定所述元件(121、221)的第一方向角(262)和針對所述第二幀確定所述元件(121、221)的第二方向角(262)；計算第一和第二超聲信號加權變跡的孔徑變跡計算處理器(1130、1230)，所述第一加權變跡至少基于所述第一方向角(262)，所述第二加權變跡至少基于所述第二方向角(262)；孔徑變跡合并處理器(1140、1240)，該處理器將所述第一加權變跡和標準信號變跡合并以創(chuàng)建第一最終變跡，并且將所述第二加權變跡和所述標準信號變跡合并以創(chuàng)建第二最終變跡；孔徑變跡應用處理器(1150、1250)，該處理器將所述第一和第二最終變跡分別應用到至少基于在所述第一和第二幀期間被發(fā)射和/或被接收的超聲束(230、240)的超聲信號；和組合至少所述第一和第二幀以形成空間合成的圖像的合成處理器(870)。
10.一種用于利用涉及F數(shù)的可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的設備，所述設備包括包括至少一個元件(121、221)的換能器陣列(120)，所述元件(121、221)能夠針對空間合成的圖像的第一和第二幀中的至少一個發(fā)射和/或接收超聲束(230、240)；確定所述陣列(120)的第一和第二F數(shù)的孔徑F數(shù)處理器(1320、1420)，所述第一和第二F數(shù)與所述第一和第二幀對應；針對所述第一和第二幀分別確定所述換能器陣列(120)的第一和第二孔徑尺寸的孔徑尺寸處理器(1330、1430)，所述第一和第二孔徑尺寸至少基于所述第一和第二F數(shù)；和組合至少所述第一和第二幀以形成空間合成的圖像的合成處理器(870)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于利用可調節(jié)孔徑控制來進行超聲空間合成成像的方法和設備。通過對于空間合成的圖像的每一幀應用不同的孔徑控制，所述方法和設備能夠改善所有幀的圖像質量。發(fā)射和接收孔徑控制中的一個或二者可以包括阻止換能器陣列中的某個元件進行發(fā)射或接收，針對每一幀計算加權變跡以將其和標準變跡相組合，或者針對每一幀根據換能器陣列的F數(shù)來確定孔徑尺寸。
文檔編號G01S15/00GK1734286SQ200510091159
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權日2004年8月10日
發(fā)明者林峰, Q·Z·亞當斯 申請人:通用電氣公司