0080]例如，在一些实施例中备选的算法可以包括通过相干相加形成所有第二级和第三级图像层。在另一实施例中，可以通过非相干相加形成所有第二级和/或第三级图像层。在其他实施例中，可以仅相干地组合第二级图像的选定组合以形成第三级图像。在其他实施例中，可以仅相干地组合第一级图像层的选定组合以形成第二级图像层。
[0081 ] 在一些实施例中，第一级图像层也可以通过对于每个接收孔径元件求和同相和正交回声数据而形成(也即求和具有回声1/4波长延迟的每个回声)。在大多数实施例中，由单个接收孔径的元件所接收的回声通常相干地组合。在一些实施例中，可以改变接收孔径的数目和/或每个接收孔径的尺寸，以便于使得图像质量度量的一些期望组合最大化，诸如横向分辨率、声速变化容差、斑点噪声减小等等。在一些实施例中，可以由用户选择这些备选的元件对孔径的分组设置。在其他实施例中，可以由成像系统自动地选择或开发这些设置。
[0082]—旦通过从子图像或较低级的图像层的非相干组合形成图像层(在任何级别)，来自较低级图像以及来自组合的图像层的任何相位信息永远不会遗失。因此，使用由非相干求和形成的图像层的任何后续图像层自身将必需非相干地组合。因此，在一些实施例中，只要在图像层组合方法中需要，可以保持相位信息。
[0083]如上所述，在波束成形期间通常假设平均声速值以便于基于发送时刻与接收时刻之间的时间延迟而确定感兴趣区域内特定点与对应的像素的位置。在柔软人体组织中，声速通常假设为约1540m/s。然而，已知声速在患者之间以及在单个患者的不同类型软体组织之间以差不多10%或更大的比例而改变。在假定的声速与对于特定散射体路径的真实数值之间的变化可以引起波束成形期间的临时误差，这可以接着引起图像中的模糊效应。因此，在一些实施例中，可以配置多孔径超声成像系统以允许对于一些或所有散射体路径自动和/或手动调整假定的声速数值。
[0084]在一些实施例中，多孔径成像系统可以包括“粗略”声速调整，其对于所有散射体路径(也即对于发送孔径和接收孔径的所有组合)增大或减小用于波束成形的声速的假定数值。在一些情形中，这种调整也可以提供用于单孔径超声成像体统。粗略的声速调整可以是手动的(例如转盘、滑块或任何其他物理或虚拟用户界面设备)以允许超声波检验师或其他用户直接增大或减小假定的声速数值，直至系统产生对于用户可接受的结果。在其他实施例中，“粗略”声速调整可以由成像控制系统自动地控制。因此，粗略声速调整可以施加应用单个调整至所有图像层。
[0085]也可以提供“精细”声速调整的各个实施例。在一些实施例中，可以配置精细声速调整以调整对于单个接收孔径的假定声速数值。在其他实施例中，可以配置精细声速调整以调整对于单个发送孔径的假定声速数值。在其他实施例中，可以配置精细声速调整以对于发送孔径和接收孔径的一个或多个具体组合而调整假定的声速数值。因此，可以配置精细声速控制以有效地施加应用调整至具体的第一级或第二级图像层。如同采用粗略声速调整，精细声速调整可以是手动的、自动的或者两者的组合。
[0086]在一些实施例中，可以由用户手动地进行粗略声速调整，并且可以由超声成像控制系统自动地进行精细声速调整。在其他实施例中，粗略和精细声速调整均可以自动地控制。在一些实施例中，可以配置超声成像控制系统以计算不同的粗略和/或精细声速数值，直至得到的图像(或多个图像)的期望图像质量度量(例如边缘或点的锐度、最大对比度、最大动态范围等)超过阈值。备选地可以应用任何其他“自动聚焦”算法以调整声速数值，直至改进或优化图像质量度量。例如，可以使用任何各种误差最小化优化方法。
[0087]具有原始数据存储器架构的超声系统
[0088]图3是示出了可以包括在超声成像系统的一些实施例中的部件的结构图。图3的结构图包括数个子系统:发送控制子系统204、探头子系统202、接收子系统210、图像产生子系统230、以及视频子系统240。不同于大多数超声系统，图3的系统提供了配置用于存储用于稍后的检索和处理的原始未波束成形回声数据的存储器设备。
[0089]如在此使用的，短语“回声数据”、“原始回声数据”和“原始数据”可以指代描述在波束成形之前任何级别处理下的、接收到的超声回声(RX数据)的所存储的回声信息。在各个实施例中，接收到的回声数据可以存储在纯模拟回声信号，直至完全处理的数字图像或偶校验数字视频之间的各个级处。例如，可以使用诸如模拟磁带的模拟记录媒介存储纯原始模拟信号。在处理的稍微更高级别处，可以在模拟信号穿过模拟至数字转换器之后立即存储数字数据。可以对于数字化的回声数据执行进一步增量处理，诸如带通滤波、插值、向下采样、向上采样、其他滤波等等，并且可以在这些额外的滤波或处理步骤之后存储“原始”的输出数据。随后可以波束成形这些原始数据以确定对于每个接收到回声的像素位置，由此形成图像。单个的静止图像可以被组合作为帧以形成移动视频。在此所述的系统和方法的一些实施例中，期望在执行非常少处理之后(例如在数字化回声数据的一些滤波和调节之后，但是在执行任何波束成形或图像处理之前)存储数字化的回声数据。一些超声系统存储波束成形的回声数据或者完全处理的图像数据。
[0090]除了接收的回声数据之外，也可以期望存储关于产生回声数据的特定集合的一个或多个发送的超声信号。例如，当采用如上所述的多孔径声脉冲超声方法成像时，需要关于产生回声的特定集合的发送声脉冲的信息。该信息可以包括一个或多个发送元件的标识和/或位置，以及频率、幅度(振幅)、脉冲长度(历时)、波形(形状)或描述发送的超声信号的其他信息。发送数据可以共同地在此称作“TX数据”。在一些实施例中，该TX数据可以明确地存储在其中存储原始回声数据的相同原始数据存储器设备中。例如，描述发送的信号的TX数据可以存储作为在由发送信号产生的一组原始回声数据之前的页眉或者之后的页脚。在其他实施例中，TX数据可以明确地存储在对执行波束成形方法的系统也能够访问的分立存储器设备中。在其中明确存储发送数据的实施例中，短语“原始回声数据”或“原始数据”也可以包括这些明确存储的TX数据。
[0091]TX数据也可以隐含地存储。例如，如果配置成像系统以一致或已知的序列发送一致限定的超声信号(例如一致的幅度、波形形状、频率、脉冲长度等)，则可以在波束成形过程期间假设这些信息。在这些情形下，与回声数据相关联所需的信息仅是发送换能器的位置(或标识)。在一些实施例中，这些信息可以基于原始数据存储器中原始回声数据的组织而隐含地存储并提取。
[0092]例如，可以配置系统以在每个声脉冲之后存储固定数目的回声记录。在这些实施例中，来自第一声脉冲的回声可以存储在存储器位置O至“η”处(其中“η”是对于每个声脉冲的所存储的记录的数目)，并且来自第二声脉冲的回声可以存储在存储器位置η+1至2η+1处。在其他实施例中，可以在回声集合之间留下一个或多个空的或具体编码的记录。在一些实施例中，可以使用各种存储器交叉存取技术来存储接收到的回声数据，以隐含在发送的声脉冲与接收到的回声数据点(或回声群组)之间的关系。通常，对应于由单个接收元件所接收的单个发送声脉冲回声的回声记录的集合可以在此称作单个“回声串”。完整的回声串可以涉及由接收元件接收的单个声脉冲的所有回声，其中局部串可以涉及由接收元件接收的单个声脉冲的所有回声的子集。
[0093]类似的，假设以一致的已知的采样速率对数据采样，可以从存储器中该数据点位置推断何时接收到每个回声数据点。在一些实施例中，相同技术也可以用于隐含地在单个原始数据存储器设备中存储来自多个接收信道的数据。
[0094]在其他实施例中，原始数据存储器设备220中的原始回声数据可以为期望的任何其他结构，只要检索回声数据的系统能够确定哪个回声信号对应于哪个接收换能器元件、以及对应于哪个发送声脉冲。在一些实施例中，描述每个接收换能器元件位置的位置数据连同可以链接至由相同元件接收的回声数据的信息可以存储在校准存储器设备238中。类似的，描述每个发送换能器元件位置的位置数据连同可以链接至描述每个发送声脉冲的TX数据的信息可以存储在校准存储器设备238中。
[0095]在一些实施例中，原始数据存储器设备220中的每个回声串可以与描述接收回声的接收换能器元件位置的位置数据、以及描述发送产生回声的声脉冲的发送孔径的一个或多个发送元件的位置的数据相关联。每个回声串也可以与描述发送的声脉冲的特性的TX数据相关联。这些关联可以使用任何合适的数据结构执行。
[0096]如图3所示，超声成像系统200可以包括超声探头202，其可以包括多个超声换能器元件，其中一些可以指定作为发送元件，而另外一些可以指定作为接收元件。在一些实施例中，每个探头换能器元件可以将超声振动转换为随时间改变的电信号，反之亦然。在一些实施例中，探头202可以包括以任何期望配置的任意数目的超声换能器阵列。与在此所述系统和方法结合使用的探头202可以是期望的任何配置结构，包括单孔径和多孔径探头。
[0097]可以由发送控制器204控制超声信号从探头202的元件的传输。在基于声脉冲的成像系统中，超声信号可以发送作为区分的、未聚焦声脉冲，具有选择以便尽可能声穿透宽阔区域的特性。这样，可以控制每个发送的声脉冲的特性。这些特性可以包括频率、幅度、脉冲长度、波形(形状)和其他。在一些实施例中，在成像阶段期间发送的所有声脉冲可以具有基本上相同的特性，而一些可以从不同的发送孔径发送。在一些其他实施例中。
[0098]在一些实施例中，当声脉冲重复频率(也即单位时间发送的声脉冲数目)等于往返旅行时间的倒数(inverse)(也即超声波从发送换能器传播至距离换能器期望距离处的反射体所需的时间，加上回声从反射体沿着相同或不同路径返回至接收换能器的时间)时，可以达到使用基于声脉冲成像技术的成像系统的最大帧速率。
[0099]在一些实施例中，可以需要在已经接收了第一声脉冲的所有回声之前发送第二声脉冲，该情形可以称作“重叠声脉冲”。发送重叠声脉冲可以在成像情形中是需要的，诸如多普勒成像或者超高帧速率成像，其中可以需要实现比在另外允许的成像媒介中声波的往返传播时间更快的声脉冲重复速率(每单位时间发送声脉冲的数目)。在一些实施例中，重叠声脉冲可以使用编码激励或其他方法而相互区分。例如，如果发送第一和第二声脉冲而具有使得成像系统正确地区分由第一或第二声脉冲得到的回声的特性，可以在接收了所有来自第一声脉冲的回声之前发送第二声脉冲。数个编码激励技术对于本领域技术人员是已知的，其中任何技术可以用于点源多孔径成像探头。例如，可以通过以第一频率发送第一声脉冲并且以第二(更高或更低)频率发送第二声脉冲而对声脉冲进行频率编码。随后可以通过采用调节以提取第一频率和第二频率以便于将第一声脉冲的回声与第二声脉冲的回声隔离的频率带通滤波器，来处理接收到的回声从而区分这些声脉冲的回声。
[0100]一旦接收发送信号的回声，探头元件可以产生对应于接收到的超声振动的随时间变化的电信号。表示接收到回声的信号可以从探头202输出，并且发送至接收子系统210。在一些实施例中，接收子系统可以包括多个信道，每个信道包括模拟前端设备(“AFE”)212和模拟至数字转换设备(ADC) 214。
[0101]在一些实施例中，接收子系统210的每个信道也可以在ADC 214之后包括未示出的各种类型的数字调节器和/或数字滤波器(例如有限脉冲响应(FIR)和/或无限脉冲响应(IIR)滤波器，实数和/或复数滤波器，具有一个或多个中心频率、带通宽度、止带衰减率的低通、带通和/或高通滤波器，等等)。在一些实施例中，也可以在ADC214之前提供模拟滤波器。每个ADC 214的输出可以被引导至原始数据存储器设备220中。在一些实施例中，可以对于探头202的每个接收换能器元件提供接收子系统210的独立信道。在其他实施例中，两个或多个换能器元件可以共用共同的接收信道。在另外其他实施例中，单个换能器元件可以使用两个或更多接收信道，其输出可以存储作为原始数据存储器中两个或更多分立的记录集合。例如，原始数据存储器可以包含与单个接收元件相关联并且代表重叠时间周期的两个或多个区分不同的回声串。
[0102]在一些实施例中，模拟前端设备212 (AFE)可以在信号传至模拟至数字转换设备214(ADC)之前执行某些滤波过程。可以配置ADC 214以将接收到的模拟信号以一些预设的采样速率转换为一系列数字数据点。不同于大多数超声系统，图3的超声成像系统的一些实施例可以随后在执行任何进一步波束成形、滤波、图像层组合或其他图像处理之前，在原始数据存储器设备220中存储表示由每个单独接收元件接收到的超声回声信号的时间、相位、幅度和/或频率的数字数据。
[0103]为了将捕捉到的数字采样转换为图像，可以由图像产生子系统230从原始数据存储器220检索数据。如所示，图像产生子系统230可以包括可以由波束成形回声数据形成图像层的波束成形组块232，以及可以根据期望算法组合图像层的图像层组合(“ILC”)组块234。在一些实施例中，波束成形器232可以与包含探头校准数据的校准存储器238通信。探头校准数据可以包括关于精确的声学位置、操作质量的信息，和/或关于单个探头换能器元件的其他信息。校准存储器238可以物理地位于探头内，成像系统内，或者在位于探头和成像系统外部的位置处。
[0104]在一些实施例中，在经过图像产生组块230之后，图像数据随后可以存储在图像缓冲器存储器236中，其可以存储波束成形的以及(在一些实施例中)层组合的图像帧。视频子系统240内的视频处理器242随后可以从图像缓冲器检索图像帧，并且可以将图像处理为可以显示在视频显示器244上和/或存储在视频存储器246中作为数字视频剪辑的视频流，例如在本领域中称作“电影循环”。图像处理器可以在实际显示或存储之前对于静止和/或移动的图像执行一个或多个调节或信息叠加(overlay)操作，例如均值或高斯滤波、钝化(unsharp)掩模或边缘探测、中位或椒盐滤波(salt-and-pepper filtering)、多帧平均(本领域中也称作暂留平均)、数据注释等等。
[0105]在一些实施例中，发送控制器204可以包括用于控制探头202的换能器元件的模拟和数字部件的任何组合，以根据期望成像算法从选定的发送孔径以期望频率和间隔发送未聚焦超声声脉冲。在一些实施例中，可以配置发送控制器204以在超声频