專利名稱：利用超聲b型成像數(shù)據(jù)獲得解剖m型圖像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用超聲波技術(shù)的成像方法和裝置，尤其涉及在低幀率的超聲設(shè)備上在不降低B幀率的前提下提高M(jìn)型采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率從而獲得實(shí)時(shí)解剖M型圖像的方法和裝置。
背景技術(shù)：
解剖M型(anatomical M-mode)或任意M型(arbitrary M-mode)成像是超聲成像中一種較新的技術(shù)，最早由挪威的Vingmed sound公司(該公司在1998年被GE公司收購(gòu))在1996年提出。解剖M型成像和常規(guī)M型成像表現(xiàn)方式很類(lèi)似，都是在時(shí)間和深度平面上用灰度表達(dá)超聲回波信號(hào)的強(qiáng)度。但是從成像機(jī)制上看，二者差別較大。常規(guī)M型成像基于一條真實(shí)的超聲掃描線，而解剖M型成像基于二維超聲圖像序列上自定義的一條直線或一條曲線，是虛擬的M型(virtual M mode)。解剖M型成像本質(zhì)上是二維超聲圖像序列的另外一種表達(dá)形式，通過(guò)從每一幀B圖獲得的采樣線位置數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)間順序排列來(lái)獲得與常規(guī)M型同樣的距離-時(shí)間坐標(biāo)系的圖像數(shù)據(jù)。
盡管超聲B型成像能提供更完整的空間信息，但是臨床上采用常規(guī)M型成像進(jìn)行心腔大小和心功能的評(píng)價(jià)更為準(zhǔn)確。原因有四常規(guī)M型成像比B型成像有更高的時(shí)間分辨率；常規(guī)M型成像能夠在時(shí)間軸上精確觀察心臟運(yùn)動(dòng)，而B(niǎo)型成像不能夠精確觀察心臟運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的改變；M模式能夠更好的確認(rèn)組織邊界；M模式能夠在較高時(shí)間分辨率上比較不同解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。常規(guī)的M型成像也有其不足。首先，為了準(zhǔn)確測(cè)量心室的相關(guān)參數(shù)，掃描線需要與心室壁垂直。由于肺和肋骨的影響，在臨床上這種切面不容易獲得。其次，常規(guī)M型成像掃描線固定，心臟運(yùn)動(dòng)會(huì)使得掃描線基點(diǎn)有可能朝向或者遠(yuǎn)離掃描定點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。最后常規(guī)M型成像只能夠從一條取樣線方向觀察心臟，在空間上分析不全面。由于解剖M型成像的采樣線并不是一條實(shí)際的掃描線而是用戶自定義的，因此能夠部分的保留常規(guī)M型成像的優(yōu)點(diǎn)，又能夠改善其不足。
Philips公司在2003年就已遞交了名稱為“超聲成像系統(tǒng)上的實(shí)時(shí)任意M型(Real-Time Arbitrary M-Mode for Ultrasonic Imaging System)”的專利申請(qǐng)(US 6,589,175 B2)。該專利公開(kāi)了如圖1所示的裝置框圖，該裝置包括兩個(gè)保存掃描線數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩存，以及兩個(gè)保存轉(zhuǎn)換后的M線數(shù)據(jù)的圖像緩存。前端與內(nèi)存緩存合作，前端將波束形成的N條掃描線數(shù)據(jù)作為一組，交替的保存在兩個(gè)內(nèi)存緩存中，這N條掃描線就是采樣線經(jīng)過(guò)的掃描線；掃描轉(zhuǎn)換負(fù)責(zé)將內(nèi)存緩存的N條掃描線轉(zhuǎn)換生成一條M型數(shù)據(jù)線交替保存在圖像緩存中，圖像緩存與顯示合作進(jìn)行M圖顯示。
上述US 6,589,175專利的主要思想是通過(guò)將掃描一幀圖像過(guò)程分成多次進(jìn)行掃描，每次掃描若干條線，在相隔兩次的間隔掃描M采樣線經(jīng)過(guò)的掃描線，從而提高獲得M圖的頻率。Philips的技術(shù)方案將獲得B圖數(shù)據(jù)與解剖M型數(shù)據(jù)線分離開(kāi)來(lái)，其缺點(diǎn)在于以犧牲B圖幀率為代價(jià)來(lái)達(dá)到提高M(jìn)圖幀率的效果。我們進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算，便可知道Philips方案為了獲得特定幀率的解剖M數(shù)據(jù)所必須犧牲的B圖幀率，假設(shè)采樣線跨度為N條掃描線，掃描一條線需要0.25毫秒，一幀B圖有120條線，M圖的幀率要求達(dá)到F幀/秒，則可以計(jì)算不進(jìn)行解剖M型時(shí)B圖幀率為B圖原來(lái)幀率1000/(0.25·120)＝33幀/秒，1秒內(nèi)生成M線數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間N*F*0.00025，剩下用于生成B圖的時(shí)間(1-N*F*0.00025)。
很容易計(jì)算，如果F為60幀/秒，采樣線跨度N為20線，則B幀率剩下23幀/秒，B圖像幀率依賴于掃描線的跨度，而且由于B圖像幀率對(duì)N的依賴使得系統(tǒng)的幀率不可預(yù)測(cè)。
由于許多國(guó)外大公司普遍使用中高檔機(jī)器，幀率本來(lái)就很高，因此在實(shí)現(xiàn)解剖M型時(shí)不需要考慮幀率低對(duì)解剖M圖像的影響，本發(fā)明旨在解決如何在幀率不高的中低檔機(jī)器實(shí)現(xiàn)解剖M型成像的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種基于較低幀率的超聲B型成像系統(tǒng)，在不降低B圖幀率的前提下，通過(guò)對(duì)B圖數(shù)據(jù)進(jìn)行插值獲得模擬的高幀率M型圖像的方法和裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，該方法以超聲成像系統(tǒng)作為硬件基礎(chǔ)，其特征在于包括如下步驟a.主控制器控制探頭對(duì)準(zhǔn)受測(cè)機(jī)體組織以隔(K-1)列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，所述隔(K-1)列分組掃描的方式是指把掃描線分成K組，第i組由第i，K+i，2K+i，3K+i，......列掃描線所組成，所述探頭從第一組開(kāi)始，逐一按順序發(fā)射和接收各組的超聲波信號(hào)，第i-1組的超聲波信號(hào)比第i組的超聲波信號(hào)在時(shí)間上提前δt秒，其中i＝1，K，因此，一幀B圖數(shù)據(jù)被分成在時(shí)間序列上連續(xù)、但空間分辨率降低了K倍的K組數(shù)據(jù)；b.所述K組超聲回波掃描線信號(hào)依次進(jìn)入波束合成器，由波束合成器完成聚焦延時(shí)、加權(quán)和通道求和后被送入檢測(cè)器檢測(cè)，檢測(cè)器的輸出信號(hào)被保存在至少一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖中；c.B型掃描變換模塊(BDSC)調(diào)取所述數(shù)據(jù)緩沖中的K組數(shù)據(jù)，讓K組數(shù)據(jù)結(jié)合在一起形成一整幀B數(shù)據(jù)，該幀B數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在B圖像緩沖并由顯示器顯示B圖形；d.M型掃描變換模塊(MDSC)也從所述數(shù)據(jù)緩沖中調(diào)取K組數(shù)據(jù)，從每組數(shù)據(jù)中獲得一條M型數(shù)據(jù)線，形成沿用戶自定義掃描線的深度—時(shí)間坐標(biāo)系下的K個(gè)時(shí)間刻度解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)；e.通過(guò)在相鄰時(shí)間的兩條數(shù)據(jù)線之間進(jìn)行插值提高時(shí)間分辨率；f.經(jīng)過(guò)e步插值后的解剖M型數(shù)據(jù)更新儲(chǔ)存到M圖像緩沖并由所述顯示器顯示解剖M型圖；重復(fù)步驟a至步驟f獲得全部時(shí)空序列的解剖M型圖。
所述K的取值范圍為2至10，在本發(fā)明的實(shí)施例中，K取值2，即探頭以隔列分兩組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，所述插值方法采用線性插值或樣條插值，所述兩相鄰時(shí)間間隔的M型數(shù)據(jù)線之間需要插入Newfps/Orgfps根數(shù)據(jù)線，經(jīng)過(guò)插值后解剖M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為Newfps，其中Orgfps是M型數(shù)據(jù)的原始幀率，Newfps是根據(jù)解剖M型圖像顯示的需要所設(shè)定的目標(biāo)幀率。在多數(shù)情況下，所述Newfps/Orgfps不是整數(shù)，因此兩相鄰時(shí)間間隔的M型數(shù)據(jù)線之間的插值為等時(shí)間距離非整數(shù)倍插值。如果Newfps/Orgfps為整數(shù)，則兩相鄰時(shí)間的M型數(shù)據(jù)線之間的插值為等時(shí)間距離整數(shù)倍插值。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案還包括設(shè)計(jì)一種利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的裝置，包括一個(gè)前端組件，包括順序單向連接的探頭、波束合成器和檢測(cè)器，用于向受測(cè)機(jī)體組織發(fā)射超聲波和接收受測(cè)機(jī)體組織反射回來(lái)的超聲回波信號(hào)，該超聲回波信號(hào)由波束合成器完成聚焦延時(shí)、加權(quán)和通道求和后被送入檢測(cè)器檢測(cè)；一個(gè)主控制器，用于控制前端組件發(fā)射和接收超聲波的方式以及對(duì)裝置處理受測(cè)機(jī)體組織反射回來(lái)的超聲回波信號(hào)實(shí)施控制；至少一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖，用于儲(chǔ)存所述檢測(cè)器輸出的超聲回波數(shù)據(jù)供信號(hào)處理模塊調(diào)用；一個(gè)圖像處理及顯示模塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)緩沖中的M型數(shù)據(jù)分別進(jìn)行B型圖和解剖M型圖的處理和顯示，其特征在于所述主控制器通過(guò)控制探頭以隔K列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，使空間分辨率較高的一幀B圖數(shù)據(jù)被分成在時(shí)間序列上連續(xù)的數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)可以看作一空間分辨率較低的B圖數(shù)據(jù)；所述圖像處理模塊包括兩個(gè)互相獨(dú)立的解剖M型圖像處理單元和B型圖像處理單元，所述解剖M型圖像處理單元包括順序連接的M型掃描變換模塊(MDSC)、插值模塊和M圖像緩沖，用于把從數(shù)據(jù)緩沖中調(diào)出的M型數(shù)據(jù)通過(guò)掃描變換模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，形成沿用戶自定義掃描線的深度—時(shí)間坐標(biāo)系下K個(gè)時(shí)間刻度的解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后由插值模塊對(duì)解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值以進(jìn)一步提高解剖M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率，插值后的解剖M型數(shù)據(jù)更新儲(chǔ)存到M圖像緩沖并由顯示器顯示；所述B型圖像處理單元包括順序連接的B型掃描變換模塊(BDSC)和B圖像緩沖，用于把數(shù)據(jù)緩沖中的多組數(shù)據(jù)結(jié)合在一起形成一整幀B數(shù)據(jù)并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，該幀B圖被更新儲(chǔ)存在B圖像緩沖并由顯示器顯示B圖形。
作為一個(gè)具體實(shí)施例，所述主控制器通過(guò)控制探頭以隔列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，即K取值為2，所述數(shù)據(jù)緩沖有兩個(gè)，數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b，兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖各存放一組從檢測(cè)器輸出的數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法和裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)控制掃描方式和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非整數(shù)倍線性插值，在保證B圖像幀率不變的情況下，獲得更高的解剖M型幀率，使得在中低檔的B超機(jī)器上實(shí)現(xiàn)解剖M型成像成為可能。


圖1是現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)解剖M型圖像的超聲B型成像系統(tǒng)的原理框圖；圖2是現(xiàn)有超聲B型成像裝置的系統(tǒng)框圖；圖3是本發(fā)明利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的裝置的原理框圖；圖4是解剖M型圖像采樣線的示意圖；圖5是各隔列掃描發(fā)射控制的示意圖；圖6是MDSC模塊掃描發(fā)射控制的示意圖；圖7是非整數(shù)插值方法的示意圖；圖8是非整數(shù)插值方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及附圖所示之最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明裝置和方法作進(jìn)一步詳述。
先了解現(xiàn)有超聲成像系統(tǒng)將有助于理解認(rèn)識(shí)本發(fā)明裝置。圖2是現(xiàn)有超聲B型成像裝置的系統(tǒng)框圖，探頭向受測(cè)機(jī)體組織發(fā)射超聲波，之后，又接收從受測(cè)機(jī)體組織反射回來(lái)的超聲波；回波信號(hào)進(jìn)入波束合成器，由波束合成器完成聚焦延時(shí)、加權(quán)和通道求和。波束合成器的輸出信號(hào)由檢測(cè)器檢測(cè)，檢測(cè)器將信號(hào)送給DSC掃描變換器完成坐標(biāo)變換，最后送給顯示器顯示單幀圖像數(shù)據(jù)，超聲波成像裝置所有控制都由主控制器完成。
圖3是本發(fā)明利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的裝置的一個(gè)一個(gè)圖像處理及顯示模塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)緩沖中的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行B型圖和解剖M型圖的處理和顯示，它包括兩個(gè)互相獨(dú)立的解剖M型圖像處理單元和B型圖像處理單元。所述解剖M型圖像處理單元包括順序連接的M型掃描變換模塊(MDSC)、插值模塊和M圖像緩沖，用于交替的分別從數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b中獲得數(shù)據(jù)并通過(guò)掃描變換模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，形成沿用戶自定義掃描線的深度—時(shí)間坐標(biāo)系下的解剖M型兩個(gè)時(shí)間刻度的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后由插值模塊對(duì)解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非整數(shù)倍插值以進(jìn)一步提高解剖M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率，插值后的解剖M型數(shù)據(jù)更新儲(chǔ)存到M圖像緩沖并由顯示器顯示；所述B型圖像處理單元包括順序連接的B型掃描變換模塊(BDSC)和B圖像緩沖，用于把數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b中的兩組M型數(shù)據(jù)結(jié)合在一起獲得一整幀B數(shù)據(jù)并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，該幀B圖被更新儲(chǔ)存在B圖像緩沖并由顯示器顯示B圖形。
需要指出的是，雖然本發(fā)明的實(shí)施例(圖3)描述的是一個(gè)B|M模式下的系統(tǒng)框圖，但很容易把本發(fā)明裝置推廣延伸到在其它模式下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解剖M型圖。
以圖3所示的超聲成像系統(tǒng)作為硬件基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)明利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，該方法包括如下步驟步驟a.主控制器控制探頭對(duì)準(zhǔn)受測(cè)機(jī)體組織以隔(K-1)列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，所述隔(K-1)列分組掃描的方式是指把掃描線分成K組，第i組由第i，K+i，2K+i，3K+i，......列掃描線所組成，所述探頭從第一組開(kāi)始，逐一按順序發(fā)射和接收各組的超聲波信號(hào)，第i-1組的超聲波信號(hào)比第i組的超聲波信號(hào)在時(shí)間上提前δt秒，其中i＝1，K，因此，空間分辨率較高的一幀B圖數(shù)據(jù)被分成在時(shí)間序列上連續(xù)的K組數(shù)據(jù)，K的取值范圍為2至10。雖然理論上K越大，M幀率會(huì)越高，但是考慮到幀率與圖像質(zhì)量的平衡，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)圖像的要求確定適當(dāng)?shù)腒值。對(duì)于本實(shí)施例，K的取值為2，即是隔列掃描發(fā)射控制的實(shí)施例，如圖5所示。圖中L1～L8為掃描線，常規(guī)情況下發(fā)射順序是從L1到L8依次序掃描，本發(fā)明方法采用隔列掃描方法，先掃描奇線掃描線L1->L3->L5->L7，然后掃描偶線掃描線L2->L4->L6->L8，系統(tǒng)將掃描線數(shù)據(jù)分別保存于數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b，這樣數(shù)據(jù)緩沖a就保存了奇線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)緩沖b保存了偶線數(shù)據(jù)。圖中的例子是一幀圖由八條掃描線數(shù)據(jù)構(gòu)成，實(shí)際中掃描線數(shù)據(jù)會(huì)多得多，但掃描方法并沒(méi)有變化，這里進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化。對(duì)發(fā)射順序進(jìn)行改變是為了從一幀B圖像中獲得多條M圖像采樣線數(shù)據(jù)，因?yàn)锽圖像對(duì)空間分辨率的要求大于時(shí)間分辨率的要求，而解剖M型圖像相反，其對(duì)時(shí)間分辨率的要求更高；通過(guò)隔列掃描，奇偶數(shù)據(jù)線分別表達(dá)的是一幀掃描線減半的B圖，其空間分辨率降低了，但是從這兩組數(shù)據(jù)中我們可以獲得兩條時(shí)間上連續(xù)的采樣線數(shù)據(jù)，而對(duì)于B圖而言，奇偶線組結(jié)合起來(lái)，仍然是掃描線數(shù)沒(méi)有改變的B圖，而且掃描周期沒(méi)有變化，B幀率因此也沒(méi)有改變，通過(guò)這個(gè)方法，我們?cè)趻呙枰粠珺圖的時(shí)間周期內(nèi)，獲得多于一幀的解剖M型數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)。
步驟b.所述兩組超聲回波信號(hào)進(jìn)入波束合成器，由波束合成器完成聚焦延時(shí)、加權(quán)和通道求和后被送入檢測(cè)器檢測(cè)，檢測(cè)器的兩組輸出信號(hào)被分別保存在數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b中；步驟c.B型掃描變換模塊(BDSC)分別調(diào)取所述數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b中的兩組數(shù)據(jù)，讓兩組數(shù)據(jù)結(jié)合在一起形成一整幀B數(shù)據(jù)，該幀B數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在B圖像緩沖并由顯示器顯示B圖形；如圖4所示，左邊是進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(BDSC)前在數(shù)據(jù)緩沖中的B圖，右邊是進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(BDSC)后形成的B圖，如圖4右邊所示線段L是以P1P2為端點(diǎn)的采樣線，該采樣線的定義可以通過(guò)滑輪鼠標(biāo)或者其它方式由用戶進(jìn)行定義，另外，雖然該圖中顯示的線段為直線，但是本發(fā)明并不局限與直線段，也可以是曲線采樣線情況。圖中也顯示了L在BDSC變換前的數(shù)據(jù)緩沖中的對(duì)應(yīng)線條L’，P1對(duì)應(yīng)P1’，P2對(duì)應(yīng)P2’。
步驟d.M型掃描變換模塊(MDSC)也從所述數(shù)據(jù)緩沖中調(diào)取兩組數(shù)據(jù)并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，形成沿用戶自定義掃描線的深度—時(shí)間坐標(biāo)系下的兩個(gè)時(shí)間刻度解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)；圖6是MDSC模塊的作用示意，左邊的是數(shù)據(jù)緩沖a(b)中的掃描線數(shù)據(jù)，掃描線使用實(shí)線進(jìn)行表示，同時(shí)線條L’是用戶自定義的采樣線，MDSC模塊均勻的在L’上進(jìn)行采樣并且進(jìn)行排列，從數(shù)據(jù)緩沖a(b)中獲得一條采樣線數(shù)據(jù)I，采樣點(diǎn)數(shù)根據(jù)實(shí)際M圖顯示的需要決定。
步驟e.通過(guò)在相鄰時(shí)間的兩條數(shù)據(jù)線之間進(jìn)行插值提高時(shí)間分辨率；下面介紹如何進(jìn)行插值。
假設(shè)目標(biāo)幀率是解剖M型的顯示需要的幀率，而原始幀率是獲得M數(shù)據(jù)線的幀率，在常規(guī)M型中，由于只是一條掃描線數(shù)據(jù)，因此通常原始幀率會(huì)大大高于目標(biāo)幀率，通過(guò)幀相關(guān)可以獲得目標(biāo)幀率的圖像。但是對(duì)于解剖M型，由于多條掃描線才能獲得一線數(shù)據(jù)，因此如果目標(biāo)幀率大于原始幀率，就需要插值模塊插值來(lái)獲得需要的幀率。如果目標(biāo)幀率是原始幀率的整數(shù)倍，那么就是整數(shù)倍插值，對(duì)于整數(shù)倍插值，實(shí)際獲得的線數(shù)據(jù)是結(jié)果M圖像中的一條顯示數(shù)據(jù)線，每獲得兩線數(shù)據(jù)就在之間插一定數(shù)量的數(shù)據(jù)線從而構(gòu)成結(jié)果圖。
在實(shí)際中，原始幀率與目標(biāo)幀率都是固定的，而且一般不是整數(shù)倍關(guān)系，因此通過(guò)非整數(shù)倍插值方法獲得目標(biāo)幀率圖像。如果原始幀率是25幀/秒，目標(biāo)幀率是128幀/秒，那么倍數(shù)就是5.12倍了，假設(shè)顯示解剖M圖大小為512條數(shù)據(jù)線，那么每條數(shù)據(jù)線都對(duì)應(yīng)著一個(gè)時(shí)間刻度，而原始獲得的線數(shù)據(jù)基本上都不是對(duì)應(yīng)這個(gè)刻度，因此對(duì)于非整數(shù)倍插值，實(shí)際數(shù)據(jù)線一般不是實(shí)際顯示的數(shù)據(jù)線。圖7是非整數(shù)倍插值的示意圖。圖中的實(shí)線I1～I(xiàn)3為通過(guò)MDSC轉(zhuǎn)換后實(shí)際獲得的數(shù)據(jù)線，而虛線M1～M5為根據(jù)目標(biāo)幀率與原始幀率計(jì)算出的需要插值顯示的數(shù)據(jù)線，在兩條實(shí)線之間插入的線數(shù)有可能不一樣。
我們以時(shí)間刻度為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算插值線條數(shù)以及插值線的位置。假設(shè)Orgfps是原始幀率，Newfps為目標(biāo)幀率，所述兩相鄰時(shí)間間隔的M型數(shù)據(jù)線之間需要插入Newfps/Orgfps根數(shù)據(jù)線，如果插值前的M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為δt，則經(jīng)過(guò)插值后解剖M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為Newfps，對(duì)每相鄰兩條實(shí)際獲得的數(shù)據(jù)線計(jì)算其在要顯示的解剖M圖中X方向(代表時(shí)間)的坐標(biāo)線刻度iLf和iRt，那么[iLf，iRt]之間的整數(shù)就是這兩條實(shí)際數(shù)據(jù)線之間要插的數(shù)據(jù)線了，然后對(duì)屬于這個(gè)區(qū)間的數(shù)據(jù)線使用插值方案進(jìn)行插值。iLf與iRt可以通過(guò)下面公式求得iLf＝(i-1)*Newfps/OrgfpsiRt＝i*Newfps/Orgfps知道了需要插值的數(shù)據(jù)線與實(shí)際獲得的數(shù)據(jù)線的關(guān)系后就可以進(jìn)行插值了，插值方法可以根據(jù)需要使用各種插值算法，比如線性插值，樣條插值，或者自定義的插值算法等等。本發(fā)明實(shí)施例使用的是線性插值，因?yàn)榫€性插值算法簡(jiǎn)單，容易通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，能夠快速的進(jìn)行插值運(yùn)算。
非整數(shù)倍插線過(guò)程如圖8所示。在開(kāi)始時(shí)刻，賦值I＝0，iLf＝1，讀取第一根線的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行如下循環(huán)循環(huán)開(kāi)始賦I＝I+1，然后獲得第I根被插值線所在的時(shí)間刻度iRt，對(duì)[iLf，iRt]之間的整數(shù)線進(jìn)行插值，插值完成后令iLf＝iRt，又回到循環(huán)開(kāi)始位置進(jìn)行新一輪插值過(guò)程。
步驟f.經(jīng)過(guò)e步插值后的解剖M型數(shù)據(jù)更新儲(chǔ)存到M圖像緩沖并由所述顯示器顯示解剖M型圖；重復(fù)步驟a至步驟f獲得全部時(shí)空序列的解剖M型圖。
權(quán)利要求
1.一種利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，該方法以超聲成像系統(tǒng)作為硬件基礎(chǔ)，其特征在于包括如下步驟a.主控制器控制探頭對(duì)準(zhǔn)受測(cè)機(jī)體組織以間隔(K-1)列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，所述間隔(K-1)列分組掃描的方式是指把掃描線分成K組，第i組由第i，K+i，2K+i，3K+i，......列掃描線所組成，所述探頭從第一組開(kāi)始，逐一按順序發(fā)射和接收各組的超聲波信號(hào)，第i-1組的超聲波信號(hào)比第i組的超聲波信號(hào)在時(shí)間上提前δt秒，其中i＝1，…，K，因此，一幀B圖數(shù)據(jù)被分成在時(shí)間序列上連續(xù)、但空間分辨率降低了K倍的K組數(shù)據(jù)；b.所述K組超聲回波掃描線信號(hào)進(jìn)入波束合成器，由波束合成器完成聚焦延時(shí)、加權(quán)和通道求和后被送入檢測(cè)器檢測(cè)，檢測(cè)器的輸出信號(hào)被保存在至少一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖中；c.B型掃描變換模塊調(diào)取所述數(shù)據(jù)緩沖中的K組數(shù)據(jù)，讓K組數(shù)據(jù)結(jié)合在一起形成一整幀B數(shù)據(jù)，該幀B數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在B圖像緩沖中并由顯示器顯示；d.M型掃描變換模塊也從所述數(shù)據(jù)緩沖中調(diào)取K組數(shù)據(jù)并從每組數(shù)據(jù)中獲取一條M型數(shù)據(jù)線，形成沿用戶自定義掃描線的深度—時(shí)間坐標(biāo)系下的K個(gè)時(shí)間刻度解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)；e.通過(guò)對(duì)步驟d中相鄰時(shí)間的兩條數(shù)據(jù)線之間進(jìn)行插值提高時(shí)間分辨率；f.經(jīng)過(guò)步驟e插值后的解剖M型數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新值儲(chǔ)存到M圖像緩沖中并由所述顯示器實(shí)時(shí)更新顯示解剖M型圖；重復(fù)步驟a至步驟f獲得全部時(shí)空序列的解剖M型圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，其特征在于K的取值范圍為2至10，所述插值可以采用線性插值或樣條插值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，其特征在于在步驟e中，所述兩相鄰時(shí)間間隔的M型數(shù)據(jù)線之間需要插入Newfps/Orgfps根數(shù)據(jù)線，經(jīng)過(guò)插值后解剖M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為Newfps，其中Orgfps是M型數(shù)據(jù)的原始幀率，Newfps是根據(jù)解剖M型圖像顯示需要所設(shè)定的目標(biāo)幀率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，其特征在于所述Newfps/Orgfps不是整數(shù)，所述兩相鄰時(shí)間間隔的M型數(shù)據(jù)線之間的插值為等時(shí)間距離非整數(shù)倍插值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，其特征在于所述Newfps/Orgfps為整數(shù)，所述兩相鄰時(shí)間的M型數(shù)據(jù)線之間的插值為等時(shí)間距離整數(shù)倍插值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)緩沖有兩個(gè)，數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b，分別用來(lái)儲(chǔ)存第一組M型數(shù)據(jù)和第二組M型數(shù)據(jù)。
7.一種利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的裝置，包括一個(gè)前端組件，包括順序單向連接的探頭、波束合成器和檢測(cè)器，用于向受測(cè)機(jī)體組織發(fā)射超聲波和接收受測(cè)機(jī)體組織反射回來(lái)的超聲回波信號(hào)，該超聲回波信號(hào)由波束合成器完成聚焦延時(shí)、加權(quán)和通道求和后被送入檢測(cè)器檢測(cè)；一個(gè)主控制器，用于控制前端組件發(fā)射和接收超聲波的方式以及對(duì)裝置處理受測(cè)機(jī)體組織反射回來(lái)的超聲回波信號(hào)實(shí)施控制；至少一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖，用于儲(chǔ)存所述檢測(cè)器輸出的超聲回波數(shù)據(jù)供信號(hào)處理模塊調(diào)用；一個(gè)圖像處理及顯示模塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)緩沖中的M型數(shù)據(jù)分別進(jìn)行B型圖和解剖M型圖的處理和顯示，其特征在于所述主控制器通過(guò)控制探頭以間隔K列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，使空間分辨率較高的一幀B圖數(shù)據(jù)被分成在時(shí)間序列上連續(xù)的K組數(shù)據(jù)；所述圖像處理模塊包括兩個(gè)互相獨(dú)立的解剖M型圖像處理單元和B型圖像處理單元，所述解剖M型圖像處理單元包括順序連接的M型掃描變換模塊、插值模塊和M圖像緩沖，用于把從數(shù)據(jù)緩沖中調(diào)出的M型數(shù)據(jù)通過(guò)掃描變換模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，形成沿用戶自定義掃描線的深度—時(shí)間坐標(biāo)系下K個(gè)時(shí)間刻度的解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后由插值模塊對(duì)解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值以進(jìn)一步提高解剖M型數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率，插值后的解剖M型數(shù)據(jù)更新儲(chǔ)存到M圖像緩沖并由顯示器顯示；所述B型圖像處理單元包括順序連接的B型掃描變換模塊和B圖像緩沖，用于把數(shù)據(jù)緩沖中的多組數(shù)據(jù)結(jié)合在一起形成一整幀B數(shù)據(jù)并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，該幀B圖被更新儲(chǔ)存在B圖像緩沖并由顯示器顯示B圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的裝置，其特征在于所述主控制器通過(guò)控制探頭以隔列分組掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，即K取值為2，所述數(shù)據(jù)緩沖有兩個(gè)，即數(shù)據(jù)緩沖a和數(shù)據(jù)緩沖b，兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖各存放一組從檢測(cè)器輸出的數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種利用超聲B型成像數(shù)據(jù)獲得解剖M型圖像的方法和裝置，所述裝置包括主控制器、探頭、波束合成器、檢測(cè)器、數(shù)據(jù)緩沖以及由MDSC模塊、插值模塊、M圖像緩沖、BDSC模塊和B圖像緩沖所組成的圖像處理及顯示模塊。主控制器控制探頭以隔列掃描的方式發(fā)射和接收超聲波，使從空間分辨率較高的一幀B圖數(shù)據(jù)中可以獲得在時(shí)間上連續(xù)的一組以上的M型數(shù)據(jù)，MDSC模塊從掃描線緩沖中抽取數(shù)據(jù)變換成解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，該解剖M型的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)插值模塊進(jìn)一步提高其時(shí)間分辨率以滿足解剖M型圖像顯示的需要。本發(fā)明的方法和裝置在保證B圖像幀率不變的情況下，獲得更高的解剖M型幀率，使得在B幀率不高的中低檔的B超機(jī)器上實(shí)現(xiàn)解剖M型成像成為可能。
文檔編號(hào)G01N29/00GK1923145SQ20051003699
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者姚斌, 胡勤軍, 董劍, 黃勇 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司