改進(jìn)大體積三維超聲成像的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于提供體積(50)的三維超聲圖像的方法以及一種超聲成像系統(tǒng)(10)。具體而言，本發(fā)明應(yīng)用于實(shí)況三維成像。為了改進(jìn)對(duì)大體積的三維超聲成像，考慮根據(jù)換能器陣列(26)的掃描線(xiàn)(59)的間距(60)，來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)處理器(34)的帶通濾波器(35)的中心接收頻率(70)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】改進(jìn)大體積三維超聲成像
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提供體積的，例如患者的解剖部位的實(shí)況三維圖像的超聲系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施這種方法的計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在三維超聲成像或體積成像中，對(duì)三維圖像的采集是通過(guò)執(zhí)行切過(guò)感興趣體積的許多二維掃描得以完成的。因此，采集到大量并排的二維圖像。通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D像處理，能夠從大量二維圖像構(gòu)建感興趣體積的三維圖像。在顯示器上以適當(dāng)方式為超聲系統(tǒng)的用戶(hù)顯示從大量二維圖像采集的三維信息。
[0003]此外，所謂的實(shí)況三維成像或4D成像通常用于臨床應(yīng)用。在實(shí)況三維成像中，能夠采集體積的實(shí)時(shí)視圖，使得用戶(hù)能夠觀看解剖部位的移動(dòng)部分，例如跳動(dòng)的心臟或其他。在實(shí)況三維成像的臨床應(yīng)用中，有時(shí)需要對(duì)心臟的相對(duì)小的區(qū)域(例如單個(gè)瓣膜，或中隔缺損)進(jìn)行成像，并且有時(shí)需要對(duì)心臟的大的區(qū)域(例如整個(gè)心室)進(jìn)行成像。
[0004]因此，所謂的感興趣區(qū)域(ROI)以及其尺寸可能在實(shí)況三維超聲成像的臨床應(yīng)用上改變。
[0005]在利用矩陣換能器(即二維陣列換能器)對(duì)心臟進(jìn)行的實(shí)況三維成像中，需要高體積采集速率，以能夠適當(dāng)?shù)乜梢暬呐K的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，達(dá)到高體積速率的一種手段是采用4X多線(xiàn)成像或所謂的并行接收波束成形。其中，同時(shí)在單一發(fā)射波束周?chē)膶?duì)稱(chēng)圖案中形成四個(gè)接收波束。這些圖案中的多組跨體積進(jìn)行掃描，以采集體積圖像數(shù)據(jù)。該方法依賴(lài)于發(fā)射波束在區(qū)域中足夠?qū)捯哉丈鋰@其的接收波束中的每個(gè)。由于體積速率是由每個(gè)體積中的聲學(xué)掃描線(xiàn)的數(shù)目確定的，因此與針對(duì)每個(gè)發(fā)射波束的一條接收掃描線(xiàn)的簡(jiǎn)單情況相比，同時(shí)接收四條掃描線(xiàn)使體積速率增加四倍。實(shí)際上，利用聲學(xué)成像并且甚至利用4X多線(xiàn)成像，聲學(xué)線(xiàn)，特別是接收線(xiàn)在遇到問(wèn)題之前僅能夠分布開(kāi)一定程度。
[0006]第一個(gè)問(wèn)題在于，隨著所接收的波束移動(dòng)分開(kāi)，它們也遠(yuǎn)離照射那些接收波束的發(fā)射波束而移動(dòng)。因此，圖像降低了靈敏度并且變得暗淡。通常能夠通過(guò)減小發(fā)射孔徑和/或降低發(fā)射頻率來(lái)增大發(fā)射波束的寬度，從而幫助解決該問(wèn)題。另一種幫助解決該問(wèn)題的常見(jiàn)方式是通過(guò)減小接收孔徑來(lái)增大接收波束的寬度。兩種技術(shù)均展現(xiàn)一些改進(jìn)，但在感興趣區(qū)域?yàn)榇篌w積的情況下，缺乏足夠的益處以維持足夠高的體積速率以用于實(shí)況三維成像。
[0007]當(dāng)分布接收線(xiàn)時(shí)遇到的第二個(gè)問(wèn)題在于，在某些點(diǎn)處存在各接收線(xiàn)之間的間隙，并且在各條線(xiàn)之間的(尤其是在更大深度處的)目標(biāo)被丟失并且出現(xiàn)顯著的空間混疊。通過(guò)減小接收孔徑來(lái)擴(kuò)大接收波束是有幫助的，但同樣沒(méi)有提供足夠的益處。
[0008]參考文獻(xiàn)US4442713A公開(kāi)了一種超聲成像裝置，其具有換能器元件的陣列，以在對(duì)象中發(fā)射超聲信號(hào)，所述對(duì)象是要通過(guò)使用從所述對(duì)象反射并由該裝置感測(cè)的發(fā)射信號(hào)而被分析的。建議調(diào)節(jié)具有由信號(hào)衰減產(chǎn)生的頻率變化的發(fā)射和/或接收換能器的數(shù)目，以改進(jìn)在更寬泛種類(lèi)的使用條件下的圖像分辨率。[0009]需要進(jìn)一步改進(jìn)這種三維超聲系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的超聲系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種用于實(shí)施這種方法的計(jì)算機(jī)程序。
[0011]在本發(fā)明的第一方面中，提出一種用于提供體積的三維圖像的超聲成像系統(tǒng)。所述超聲成像系統(tǒng)包括:換能器陣列，所述換能器陣列被配置為提供超聲接收信號(hào)；波束成形器，所述波束成形器被配置為控制所述換能器陣列以沿大量掃描線(xiàn)掃描所述體積，并且還被配置為接收所述超聲接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)；信號(hào)處理器，所述信號(hào)處理器被配置為接收所述圖像信號(hào)并對(duì)所述圖像信號(hào)執(zhí)行在中心接收頻率附近的帶通濾波操作，其中，所述信號(hào)處理器還被配置為根據(jù)所述掃描線(xiàn)的間距調(diào)節(jié)所述中心接收頻率，其中，所述信號(hào)處理器被配置為當(dāng)所述間距增大時(shí)降低所述中心接收頻率，其中，所述信號(hào)處理器還被配置為提供圖像數(shù)據(jù)；圖像處理器，所述圖像處理器被配置為接收來(lái)自所述信號(hào)處理器的所述圖像數(shù)據(jù)并提供顯示數(shù)據(jù)；以及顯示器，所述顯示器被配置為接收所述顯示數(shù)據(jù)并提供所述三維圖像。
[0012]在本發(fā)明的另一方面中，提出一種用于提供體積的三維圖像的方法。所述方法包括以下步驟:利用換能器陣列沿大量掃描線(xiàn)掃描所述體積；接收來(lái)自所述換能器陣列的信號(hào)；通過(guò)對(duì)所述信號(hào)執(zhí)行帶通濾波操作處理所述信號(hào)以提供圖像數(shù)據(jù)，其中，根據(jù)所述掃描線(xiàn)的間距調(diào)節(jié)所述帶通濾波操作的中心接收頻率，其中，當(dāng)所述間距增大時(shí)降低所述中心接收頻率；并且使用所述圖像數(shù)據(jù)顯示所述三維圖像。
[0013]在本發(fā)明的另一方面中，提出一種包括程序代碼段的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼段用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，令計(jì)算機(jī)，尤其是超聲成像系統(tǒng)執(zhí)行這種方法的步驟。
[0014]本發(fā)明的基本思想是根據(jù)增加的線(xiàn)間距，減小所述信號(hào)處理器的帶通濾波器的所述中心接收頻率。
[0015]在實(shí)況三維成像的臨床應(yīng)用中，有時(shí)需要對(duì)心臟的相對(duì)小的區(qū)域(例如單個(gè)瓣膜，或中隔缺損)進(jìn)行成像，并且有時(shí)需要對(duì)心臟的大區(qū)域(例如整個(gè)左心室)進(jìn)行成像。在需要這兩種情況時(shí)，需要維持足夠高的體積速率，例如20Hz或至少24Hz。當(dāng)在大區(qū)域情況與小區(qū)域情況之間變化時(shí)，臨床醫(yī)師希望在成像大區(qū)域時(shí)減小成像分辨率并在成像較小區(qū)域時(shí)增大分辨率。這種希望允許超聲系統(tǒng)通過(guò)維持固定數(shù)目的聲學(xué)線(xiàn)，以及因此固定的體積速率，在小區(qū)域成像和大區(qū)域成像兩者上均維持高體積速率，而無(wú)論正被成像的體積的大小。已發(fā)現(xiàn)，如果當(dāng)擴(kuò)大要被檢驗(yàn)的體積或感興趣區(qū)域的大小時(shí)改變線(xiàn)間距以維持足夠高的體積采集速率，則根據(jù)增大的線(xiàn)間距減小接收頻率以及進(jìn)一步地減小帶寬允許各條線(xiàn)之間大得多的分離，而沒(méi)有靈敏度的顯著損失和空間混疊的增加。這在信號(hào)處理器中得以實(shí)施，以根據(jù)給定的線(xiàn)間距，偏移帶通濾波器的接收頻率以及進(jìn)一步的帶寬。所述線(xiàn)間距繼而當(dāng)改變要被檢驗(yàn)的體積的大小時(shí)發(fā)生變化。
[0016]在從屬權(quán)利要求中限定本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)理解，要求保護(hù)的方法具有與要求保護(hù)的設(shè)備以及如在從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或等同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0017]在實(shí)施例中，所述信號(hào)處理器被配置為基于所述間距與所述中心接收頻率之間的線(xiàn)性關(guān)系調(diào)節(jié)所述中心接收頻率。作為選擇，所述信號(hào)處理器被配置為基于所述間距與所述中心接收頻率之間的非線(xiàn)性關(guān)系調(diào)節(jié)所述中心接收頻率。已發(fā)現(xiàn)，如所述接收頻率與所述線(xiàn)間距之間的線(xiàn)性關(guān)系一樣簡(jiǎn)單的關(guān)系足以允許聲學(xué)線(xiàn)的更大分離，敏而無(wú)靈敏度的損失和空間混疊。
[0018]在另一實(shí)施例中，所述中心接收頻率與所述間距之間的所述非線(xiàn)性關(guān)系為多項(xiàng)式函數(shù)。具體而言，在另一實(shí)施例中，所述多項(xiàng)式函數(shù)為以下形式的二階多項(xiàng)式函數(shù)
[0019]SF = 1-A.(LS-MLS)2，
[0020]其中，SF為接收頻率偏移因子，LS為以度為單位的所述間距，MLS為以度為單位的最小線(xiàn)間距，并且A為縮放參數(shù)。通過(guò)這樣，能夠提供偏移因子與線(xiàn)間距之間的二階關(guān)系的相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)施方式。具體而言，當(dāng)所述線(xiàn)間距為最小線(xiàn)間距時(shí)，不發(fā)生偏移。然而，之后隨著線(xiàn)間距增大，偏移因子以漸進(jìn)的方式變得更低。在實(shí)踐中已發(fā)現(xiàn)，如下的關(guān)系是良好有效的:接收頻率的減小隨著線(xiàn)間距增大而慢慢開(kāi)始，并之后隨著線(xiàn)間距增大而速率增加。
[0021]在另一實(shí)施例中，所述中心接收頻率與所述間距之間的所述非線(xiàn)性關(guān)系為指數(shù)函數(shù)。具體而言，所述指數(shù)函數(shù)為以下形式
[0022]SF = 1-A.(LS-MLS).Bls,
[0023]其中，SF為所述中心接收頻率的偏移因子，LS為以度為單位的所述間距，并且MLS為以度為單位的最小線(xiàn)間距，A為縮放參數(shù)并且B為縮放參數(shù)。實(shí)踐中已發(fā)現(xiàn)，如下的指數(shù)關(guān)系是良好有效的:接收頻率的減小隨著線(xiàn)間距增大而慢慢開(kāi)始，之后隨著線(xiàn)間距進(jìn)一步增大而速率增加。
[0024]此外，所述關(guān)系是利用一組參數(shù)在所述信號(hào)處理器中實(shí)施的，所述一組參數(shù)提供對(duì)線(xiàn)間距與偏移因子之間的關(guān)系的用戶(hù)控制。
[0025]在另一實(shí)施例中，所述信號(hào)處理器還被配置為根據(jù)所述掃描線(xiàn)(特別是所述接收掃描線(xiàn))的所述間距，來(lái)調(diào)節(jié)所述帶通濾波操作的帶寬，其中，所述信號(hào)處理器被配置為當(dāng)所述間距增大時(shí)降低所述帶寬。已發(fā)現(xiàn)，不僅減小所述帶通濾波操作的所述中心接收頻率還減小所述帶寬進(jìn)一步增大了增加各掃描線(xiàn)之間的間距而無(wú)靈敏度的損失且不增加空間混疊的可能性。
[0026]在另一實(shí)施例中，所述信號(hào)處理器還被配置為以相同的偏移因子調(diào)節(jié)所述帶寬和所述中心接收頻率。這允許所述信號(hào)處理器的更為簡(jiǎn)單的配置，同時(shí)維持有利的技術(shù)效果。
[0027]在另一實(shí)施例中，所述帶通濾波器為正交帶通濾波器。這種帶通濾波器允許良好的信號(hào)處理，并且尤其地，允許所述中心接收頻率和所述帶寬的偏移的簡(jiǎn)單實(shí)施方式。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]本發(fā)明的這些以及其他方面將從下文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例變得顯而易見(jiàn)，并將參考下文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例得以闡明。在以下附圖中:
[0029]圖1示出根據(jù)實(shí)施例的超聲系統(tǒng)的示意性圖示；
[0030]圖2a示出感興趣區(qū)域相對(duì)于超聲探頭的示意性表示；
[0031]圖2b示出大量掃描線(xiàn)可以如何分布在圖2a中的體積上的示意性范例；
[0032]圖3a示出帶通濾波操作的圖示；
[0033]圖3b示出帶通濾波操作的頻率偏移的第一實(shí)施例；[0034]圖3c示出帶通濾波操作的頻率偏移的第二實(shí)施例；
[0035]圖4示出根據(jù)實(shí)施例的超聲系統(tǒng)的示意性框圖；
[0036]圖5示出以度為單位的線(xiàn)間距與偏移因子之間的關(guān)系的范例；
[0037]圖6a示出沒(méi)有頻率偏移的第一圖像的說(shuō)明性范例；
[0038]圖6b示出應(yīng)用頻率偏移的第二圖像的說(shuō)明性范例；并且
[0039]圖7示出根據(jù)實(shí)施例的方法的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]圖1示出根據(jù)實(shí)施例的超聲系統(tǒng)10 (具體而言，醫(yī)療超聲三維成像系統(tǒng))的示意性圖示。超聲系統(tǒng)10被應(yīng)用于檢驗(yàn)解剖部位(具體而言，患者12的解剖部位)的體積。超聲系統(tǒng)10包括具有至少一個(gè)換能器陣列的超聲探頭14，所述換能器陣列具有大量換能器元件以用于發(fā)射和/或接收超聲波。在一個(gè)范例中，所述換能器元件每個(gè)都能夠以特定脈沖持續(xù)時(shí)間的至少一個(gè)發(fā)射脈沖(具體而言，多個(gè)相繼的發(fā)射脈沖)的形式發(fā)射超聲波。所述換能器元件例如可以能夠被布置在一維的行中，例如用于提供能夠機(jī)械地移動(dòng)或繞軸旋轉(zhuǎn)的二維圖像。此外，所述換能器元件可以被布置在二維陣列中，具體而言用于提供多平面或三維圖像。具體而言，所述換能器陣列與并行接收波束成形一起使用，即由單個(gè)“寬厚的”發(fā)射波束照射大量接收波束。
[0041]大體上，可以以三種不同方式獲得大量二維圖像，其每幅均沿特定的聲學(xué)線(xiàn)或掃描線(xiàn)，具體而言?huà)呙杞邮站€(xiàn)。第一種，用戶(hù)可以經(jīng)由手動(dòng)掃描接收大量圖像。在該情況中，超聲探頭可以包括位置感測(cè)設(shè)備，所述位置感測(cè)設(shè)備能夠保持對(duì)掃描線(xiàn)或掃描平面的位置和取向的跟蹤。然而，目前這是不被考慮的。第二種，可以在超聲探頭內(nèi)自動(dòng)地以機(jī)械方式掃描所述換能器。這可以是使用一維換能器陣列時(shí)的情況。第三種并且優(yōu)選地，相控二維陣列的換能器位于超聲探頭內(nèi)，并且超聲束以電子方式被掃描。超聲探頭可以為由系統(tǒng)的用戶(hù)(例如醫(yī)務(wù)人員或醫(yī)生)手持。超聲探頭14被應(yīng)用于患者12的身體，從而提供患者12中的解剖部位的圖像。
[0042]此外，超聲系統(tǒng)10具有控制單元16，控制單元16控制經(jīng)由超聲系統(tǒng)10對(duì)三維圖像的提供。如將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)解釋的，控制單元16不僅控制經(jīng)由超聲探頭14的換能器陣列對(duì)數(shù)據(jù)的采集，還控制信號(hào)和圖像處理，所述信號(hào)和圖像處理從由超聲探頭14的換能器陣列接收的超聲束的回波形成三維圖像。
[0043]超聲系統(tǒng)10還包括顯示器18，顯示器18用于向用戶(hù)顯示三維圖像。此外，提供輸入設(shè)備20，其可以包括鍵或鍵盤(pán)22以及另外的輸入設(shè)備，例如跟蹤球24。輸入設(shè)備20可以被連接到顯示器18或被直接連接到控制單元16。
[0044]圖2a示出體積50相對(duì)于超聲探頭14的范例。由于超聲探頭14的換能器陣列被布置為相控二維電子掃描陣列，該范例中描繪的示范性體積50為扇形類(lèi)型的。因此，可以通過(guò)仰角52和側(cè)角54表達(dá)體積50的大小。體積50的深度56可以由所謂的線(xiàn)時(shí)間(以秒每線(xiàn)為單位)表達(dá)。其為掃描特定的掃描線(xiàn)所花費(fèi)的掃描時(shí)間。
[0045]圖2b示出可以如何將體積50劃分成大量切片58或二維圖像(其每幅均是沿大量所謂的掃描線(xiàn)59采集的)的說(shuō)明性范例。在圖像采集期間，由波束成形器以如下方式操作超聲探頭14的二維換能器陣列:相繼地沿大量的這些掃描線(xiàn)58掃描體積50。然而，在多線(xiàn)接收處理中，單個(gè)發(fā)射波束可以照射大量(例如四條)接收掃描線(xiàn)，信號(hào)是沿所述接收掃描線(xiàn)并行采集的。如果這樣，則之后在體積50上相繼地以電子方式掃描接收線(xiàn)的這種集
口 ο
[0046]因此，從所采集的二維圖像處理得到的三維圖像的分辨率取決于所謂的線(xiàn)密度，線(xiàn)密度繼而取決于兩個(gè)相鄰掃描線(xiàn)59之間的間距60。事實(shí)上，其為切片58內(nèi)的兩個(gè)相鄰掃描線(xiàn)59之間的距離，并且進(jìn)一步地為各切片58之間的距離。結(jié)果，在橫向延伸的方向中的線(xiàn)密度與在立向延伸的方向中的線(xiàn)密度相同。因此，線(xiàn)密度以度每線(xiàn)的形式被測(cè)量。
[0047]圖3a示出帶通濾波操作的圖示。帶通濾波操作發(fā)生在中心接收頻率70附近。帶通發(fā)生在上頻率71與下頻率72之間。對(duì)其提供帶通濾波操作的信號(hào)74僅在上頻率71與下頻率72之間通過(guò)。信號(hào)74中在上頻率71以上的部分和在下頻率72以下的部分被砍掉。因此，信號(hào)74僅在中心接收頻率70附近的帶寬76中通過(guò)。
[0048]圖3b示出所帶通濾波操作的頻率偏移的第一實(shí)施例。由箭頭77示意性地描繪頻率偏移。該實(shí)施例，僅中心接收頻率70被偏移到中心接收頻率70’。在所描繪的實(shí)施例中，中心接收頻率70被減半至中心接收頻率70。因此，信號(hào)74通過(guò)其中的帶寬從帶寬76改變到帶寬76’。
[0049]圖3c示出帶通濾波操作的頻率偏移的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，隨著線(xiàn)間距增大，不僅中心接收頻率70減小，而且?guī)捯矞p小。因此，中心接收頻率70減小一半至中心接收頻率70’。此外，帶寬76減小至帶寬76’，帶寬76’為帶寬76的一半。因此，以相同的偏移因子縮放中心接收頻率70和帶寬76。
[0050]圖4示出超聲系統(tǒng)10的示意性框圖。如已在上文中陳述的，超聲系統(tǒng)10包括超聲探頭(PR) 14、控制單元(CU) 16、顯示器(DI) 18以及輸入設(shè)備(ID) 20。如在上文中進(jìn)一步陳述的，探頭14包括相控二維換能器陣列26。大體上，控制單元(⑶)16可以包括中央處理單元，所述中央處理單元可以包括模擬和/或數(shù)字電子電路、處理器、微處理器等，以協(xié)調(diào)整體圖像的采集與提供。此外，控制單元16包括在本文中所謂的圖像采集控制器28。然而，必須理解，圖像采集控制器28不需要為超聲系統(tǒng)10內(nèi)單獨(dú)的實(shí)體或單元。其能夠?yàn)榭刂茊卧?6的一部分并且一般為硬件或軟件實(shí)施的。當(dāng)前的區(qū)別僅用于說(shuō)明的目的。
[0051]作為控制單元16的一部分的圖像采集控制器28可以控制波束成形器，并通過(guò)這樣，控制取得體積50的哪些圖像以及如何取得這些圖像。波束成形器30生成驅(qū)動(dòng)換能器陣列26的電壓，確定部分重復(fù)頻率，其可以?huà)呙琛⒕劢共⑶兄核l(fā)射的波束以及(一個(gè)或多個(gè))接收波束，并且可以進(jìn)一步放大濾波器并數(shù)字化由換能器陣列26返回的回波電壓流。進(jìn)一步地，控制單元16的控制器28可以確定總體掃描策略。這種總體策略可以包括如已在上文解釋的期望體積采集速率、體積的橫向延伸、體積的立向延伸、最大和最小線(xiàn)密度、掃描線(xiàn)時(shí)間以及線(xiàn)密度。
[0052]波束成形器30還接收來(lái)自換能器陣列26的超聲信號(hào)，并將它們作為圖像信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0053]此外，超聲系統(tǒng)10包括信號(hào)處理器34，信號(hào)處理器34接收所述圖像信號(hào)。信號(hào)處理器34大體上被提供用于對(duì)所接收的超聲回波或圖像信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波(例如帶通濾波)、以及檢測(cè)與壓縮(例如動(dòng)態(tài)范圍縮減)。所述信號(hào)處理器轉(zhuǎn)發(fā)圖像數(shù)據(jù)。具體而言，信號(hào)處理器34包括帶通濾波器35。帶通濾波器35可以為正交帶通濾波器。[0054]正交帶通濾波器35提供三種功能。第一種，對(duì)所述圖像信號(hào)的帶限制。第二種，產(chǎn)生掃描線(xiàn)數(shù)據(jù)的同相和正交對(duì)，以及第三種，將回波信號(hào)數(shù)字地解調(diào)至中間或基帶頻率范圍。所述正交帶通濾波器的特性由通過(guò)控制單元16輸入的參數(shù)確定。所述參數(shù)可以為經(jīng)由用戶(hù)接口 38輸入到控制單元16中的用戶(hù)輸入。這使得用戶(hù)能夠控制線(xiàn)間距與頻率偏移之間的關(guān)系。頻率偏移和帶寬與所述線(xiàn)間距之間的關(guān)系使得當(dāng)所述線(xiàn)間距增大時(shí)中心接收頻率和帶寬降低。以此方式，所述接收頻率和帶寬的減小隨著所述線(xiàn)間距增大而慢慢開(kāi)始，并之后隨著所述線(xiàn)間距增大速率增加?？赡艿姆独秊橐韵滦问降亩A多項(xiàng)式函數(shù)
[0055]SF = 1-A.(LS-MLS)2
[0056]其中，SF為接收頻率偏移因子，LS為以度為單位的所述間距，MLS為以度為單位的最小線(xiàn)間距并且A為縮放參數(shù)，以及以下形式的指數(shù)函數(shù)
[0057]SF = 1-A.(LS-MLS).Bls[0058]其中，SF為所述中心接收頻率的偏移因子，LS為以度為單位的所述間距，并且MLS為以度為單位的最小線(xiàn)間距，A為縮放參數(shù)并且B為可以應(yīng)用的縮放參數(shù)。
[0059]通過(guò)這樣，能夠應(yīng)用大的線(xiàn)間距，而沒(méi)有靈敏度的損失。因此，即使在所述體積大的情況下，所述大的線(xiàn)間距也允許維持要被檢驗(yàn)的體積內(nèi)掃描線(xiàn)的總數(shù)目。通過(guò)維持聲學(xué)線(xiàn)的總數(shù)目并增大各聲學(xué)線(xiàn)之間的間距，可以利用所述超聲系統(tǒng)檢驗(yàn)甚至更大的體積，同時(shí)維持體積采集速率，并且因此，使得采集速率足夠高，以提供實(shí)況三維超聲成像。
[0060]此外，超聲系統(tǒng)10包括圖像處理器36，圖像處理器36將從信號(hào)處理器34接收的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成最終在顯示器18上示出的顯示數(shù)據(jù)。具體而言，圖像處理器36接收所述圖像數(shù)據(jù)，處理所述圖像數(shù)據(jù)，并且可以將其存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器中。之后進(jìn)一步對(duì)這些圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，以提供經(jīng)由顯示器18對(duì)所述用戶(hù)最方便的圖像。在當(dāng)前的情況中，具體而言，圖像處理器36可以從沿每個(gè)切片58中的大量掃描線(xiàn)59采集的大量二維圖像形成三維圖像。
[0061]用戶(hù)接口總體上由附圖標(biāo)記38描繪，并且包括顯示器18和輸入設(shè)備20。其也可以包括另外的輸入設(shè)備，例如鼠標(biāo)或甚至可以被提供在超聲探頭14自身上的另外的按鈕。
[0062]可以應(yīng)用本發(fā)明的三維超聲系統(tǒng)的具體范例為由 申請(qǐng)人:銷(xiāo)售的CX50CompactXtreme超聲系統(tǒng)，具體而言與 申請(qǐng)人:的X7_2t TEE換能器或 申請(qǐng)人:的另一種使用xMATRIX技術(shù)的換能器一起。大體上，如出現(xiàn)在Philips iE33系統(tǒng)上的矩陣換能器系統(tǒng)或例如出現(xiàn)在Philips iU22和HD15系統(tǒng)上的機(jī)械3D/4D換能器技術(shù)可以應(yīng)用本發(fā)明。
[0063]圖5示出范例圖表80，其具有示出以度為單位的線(xiàn)間距的X軸和示出對(duì)應(yīng)的偏移因子的y軸。該圖以最小線(xiàn)間距開(kāi)始(在該情況中為0.75度)，并且結(jié)束于最大線(xiàn)間距(在該情況中為3度)。這種圖能夠用于實(shí)施線(xiàn)間距與中心接收頻率70之間的關(guān)系。偏移因子的減小從所述最小線(xiàn)間距慢慢開(kāi)始，并隨著所述線(xiàn)間距增大而增大速率。提供對(duì)應(yīng)的圖的可能的二階多項(xiàng)式能夠?yàn)?br> [0064]SF = 1-0.051.(LS-0.75)2。
[0065]此外，以下指數(shù)關(guān)系能夠用于提供類(lèi)似的圖:
[0066]SF = 1-0.00574.(LS-0.75).eLS。
[0067]圖6a示出第一顯示器的示例性范例。所述第一顯示器示出無(wú)頻率偏移的情況下采集的第一圖像90。如由附圖標(biāo)記92示出的，可以經(jīng)由顯示器18提供對(duì)話(huà)框92，使得用戶(hù)可以選擇性地啟用或禁用接收頻率偏移。此外，能夠經(jīng)由輸入設(shè)備20輸入第二參數(shù)，例如指數(shù)函數(shù)的底，線(xiàn)間距與偏移因子之間的關(guān)系的其他參數(shù)。此外，可以由用戶(hù)輸入最小線(xiàn)間距和最大線(xiàn)間距。
[0068]相反，圖6b示出第二顯示器94，其利用根據(jù)本發(fā)明啟用的中心接收頻率偏移提供相同體積的第二圖像96。如清楚可見(jiàn)的，圖片的質(zhì)量得到顯著提升。
[0069]圖7示出方法的實(shí)施例。在所述方法已開(kāi)始之后，利用換能器陣列26沿大量掃描線(xiàn)59 (尤其是大量接收掃描線(xiàn))掃描體積。在進(jìn)一步的步驟S2中，接收來(lái)自換能器陣列26的信號(hào)。具體而言，換能器陣列26可以將超聲信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到波束成形器30。波束成形器30繼而將所述超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，所述圖像信號(hào)之后被轉(zhuǎn)發(fā)到信號(hào)處理器34。
[0070]在步驟S3中，確定線(xiàn)間距被改變。若沒(méi)有改變，則在步驟S5中，對(duì)信號(hào)應(yīng)用帶通濾波操作，以提供圖像數(shù)據(jù)，并且進(jìn)一步地，在步驟S6中，使用所述圖像數(shù)據(jù)顯示三維圖像。
[0071]然而，如果在步驟S3中確定線(xiàn)間距被改變，則所述方法繼續(xù)至步驟S4，在其中，根據(jù)掃描線(xiàn)的間距調(diào)節(jié)所述帶通濾波操作的中心接收頻率70。具體而言，能夠根據(jù)上文給出的關(guān)系或公式中的一個(gè)執(zhí)行調(diào)節(jié)。此外，可以以相同的偏移因子降低所述帶通濾波操作的帶寬76。
[0072]之后，再一次在步驟S5中，執(zhí)行所述帶通濾波操作，以提供圖像數(shù)據(jù)，并在步驟S6中，使用所述圖像數(shù)據(jù)顯示該三維圖像。
[0073]最后，在步驟S7中，確定掃描操作是否結(jié)束。若是，則所述方法結(jié)束。若否，則所述方法在步驟SI重新開(kāi)始。
[0074]盡管已在附圖和前文的描述中詳細(xì)說(shuō)明并描述了本發(fā)明，但這樣的說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)，能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的其他變型。
[0075]在權(quán)利要求書(shū)中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且量詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)元件或其他單元可以履行權(quán)利要求書(shū)中記載的幾個(gè)項(xiàng)目的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載了特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0076]計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)/分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，所述介質(zhì)例如是與其他硬件一起提供或作為其他硬件的一部分提供的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但計(jì)算機(jī)程序也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或者其他有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。
[0077]權(quán)利要求書(shū)中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供體積(50)的三維圖像的超聲成像系統(tǒng)(10)，所述超聲成像系統(tǒng)包括: 換能器陣列(26)，其被配置為提供超聲接收信號(hào)， 波束成形器，其被配置為控制所述換能器陣列，以沿大量掃描線(xiàn)(59)掃描所述體積(50)，并且其還被配置為接收所述超聲接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)， 信號(hào)處理器(34)，其被配置為接收所述圖像信號(hào)并對(duì)所述圖像信號(hào)執(zhí)行在中心接收頻率(70)附近的帶通濾波操作，其中，所述信號(hào)處理器(34)還被配置為根據(jù)所述掃描線(xiàn)(59)的間距(60)調(diào)節(jié)所述中心接收頻率，其中，所述信號(hào)處理器被配置為當(dāng)所述間距增大時(shí)降低所述中心接收頻率，其中，所述信號(hào)處理器還被配置為提供圖像數(shù)據(jù)， 圖像處理器(36)，其被配置為接收來(lái)自所述信號(hào)處理器(34)的所述圖像數(shù)據(jù)并提供顯示數(shù)據(jù)，以及 顯示器(18)，其被配置為接收所述顯示數(shù)據(jù)并提供所述三維圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器被配置為基于所述間距與所述中心接收頻率之間的線(xiàn)性關(guān)系，來(lái)調(diào)節(jié)所述中心接收頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器被配置為基于所述間距與所述中心接收頻率之間的非線(xiàn)性關(guān)系，來(lái)調(diào)節(jié)所述中心接收頻率。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述中心接收頻率與所述間距之間的所述非線(xiàn)性關(guān)系為多項(xiàng)式函數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述多項(xiàng)式函數(shù)為以下形式的二階多項(xiàng)式函數(shù)
SF = 1-A.(LS-MLS)2 其中，SF為接收頻率偏移因子，LS為以度為單位的所述間距(60)，MLS為以度為單位的最小線(xiàn)間距，并且A為縮放參數(shù)。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述中心接收頻率與所述間距之間的所述非線(xiàn)性關(guān)系為指數(shù)函數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述指數(shù)函數(shù)為以下形式
SF = 1-A.(LS-MLS).Bls 其中，SF為所述中心接收頻率的偏移因子，LS為以度為單位的所述間距(60)，并且MLS為以度為單位的最小線(xiàn)間距，A為縮放參數(shù)并且B為縮放參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器(34)還被配置為根據(jù)所述掃描線(xiàn)(59)的所述間距(60)，來(lái)調(diào)節(jié)所述帶通濾波操作的帶寬，其中，所述信號(hào)處理器被配置為當(dāng)所述間距增大時(shí)降低所述帶寬。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器(34)還被配置為以相同的偏移因子調(diào)節(jié)所述帶寬和所述中心接收頻率。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述帶通濾波器為正交帶通濾波器。
11.一種用于提供體積(50)的三維超聲圖像的方法，所述方法包括以下步驟: 利用換能器陣列(26)沿大量掃描線(xiàn)(59)掃描(SI)所述體積， 接收(S2)來(lái)自所述換能器陣列(26)的信號(hào)，通過(guò)對(duì)所述信號(hào)執(zhí)行帶通濾波操作處理(S5)所述信號(hào)以提供圖像數(shù)據(jù)，其中，根據(jù)所述掃描線(xiàn)(59)的間距(60)調(diào)節(jié)所述帶通濾波操作的中心接收頻率(70)，其中，當(dāng)所述間距增大時(shí)降低所述中心接收頻率，并且 使用所述圖像數(shù)據(jù)顯示(S6)所述三維圖像。
12.一種包括程序代碼段的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼段用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求11所述的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103917891SQ201280054842
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】R·A·斯奈德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司