一种基于超声基波和谐波的非线性成像方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超声波成像领域，特别涉及一种基于超声基波和谐波的非线性成 像方法和系统。
【背景技术】
[0002] 医学超声成像系统适用于人体诸如肝脏、肾脏、乳腺等器官的临床诊断。长期以 来，传统超声成像技术的理论基础往往都是基于简化后的线性声学物理模型。但是线性理 论是一种近似，它一方面忽略了非线性项；另一方面是假定介质中声压和密度的变化成正 t匕，但当介质不太符合线性关系，超声波的强度很大，或者我们需要进行精细分析时，基于 线性声学的传统超声成像技术就不能满足要求。
[0003] 研究者在利用非线性声学理论改进图像的同时，也在寻求一种使用非线性进行组 织定征的成像方法。使用非线性声学理论，将介质的声压P和密度P变化之间的关系用幂 级数的定义展开如下：
【主权项】
1. 一种基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 根据预设频率、相位连续发射检测脉冲波，并接收从待检测物体反射回的回波； (2) 对回波进行信号放大、模数转换、波束形成的处理，从而将回波处理为射频信号； (3) 将回波的射频信号经解调及包络检测处理，从而得到基波信号I1W及二次谐波信 号I2; (4) 将基波信号IJP二次谐波信号I2进行成像函数运算从而形成图像，成像函数Q为： Q ^ -log (IVl2)+Qtl;其中，Q q为常数。
2. 如权利要求1所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，连续发 射的检测脉冲波采用固定不变的预设频率、固定不变的相位；或者， 连续发射的检测脉冲波采用固定不变的预设频率，但相邻发射的检测脉冲波具有预设 的固定相位差，相位差的范围戈
3. 如权利要求1或2所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，步骤 (3)中还包括对基波信号IJP /或二次谐波信号12进行局部补偿的步骤；补偿方法为根据 线性传播条件下的基波包络信号和二次谐波包络信号的幅度比值对基波信号IJP /或二 次谐波信号I2进行调整。
4. 如权利要求3所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，步骤（4) 之后还包括对形成的图像进行噪声抑制、帧相关处理、图像增强处理的步骤。
5. 如权利要求4所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，帧相关 处理的公式为Ι'η= λΓ η_1+(1-λ)Ιη，其中λ为由两帧之间的运动情况决定，其取值范围 为0-1，I为帧相关处理前的图像数据，Γ为帧相关处理后的图像数据。
6. 如权利要求4所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，图像增 强处理为采用直方图均衡化法对图像进行拉伸；处理公式为：
-其中H和 H'分别为图像增强前后的非线性图像，η为用户可调参数控制图像的平均灰度等级，0前 面的负号代表非线性系数较大的区域映射的灰度值较大。
7. 如权利要求4所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在于，图像增 强处理为采用线性对比度增强方法，计算公式为Γ ' =a(J-y)+G，其中，J和J'分别为 图像增强前后的非线性图像，μ为增强前非线性图像均值，G为设定的显示图像灰度均值， a为用于调节对比度强弱的用户参数。
8. 如权利要求5至7任一项所述的基于超声基波和谐波的非线性成像方法，其特征在 于，根据成像函数值对应像素大小与非线性参量之间关系预定义的伪彩编码映射表将得到 的灰度图像转换为彩色图像，最终将伪彩非线性图像叠加于基波或谐波图像上予以显示。
9. 一种基于超声基波和谐波的非线性成像系统，其特征在于，包括依次连接的发射模 块、波束形成模块、回波信号处理模块、非线性参数计算模块、图像后处理模块以及显示模 块； 所述发射模块用于根据输入电压的不同而发射在介质中传播时产生非线性效应的脉 冲波或， 在介质中传播时不产生非线性效应的脉冲波； 所述波束形成模块用于接收经待检测物体反射回的回波信号，并将回波信号经过波束 形成处理生成射频信号； 所述回波信号处理模块用于将波束形成模块输出的射频信号经解调及包络检测处理 提取基波、谐波信号，并对其进行补偿处理； 所述非线性参数计算模块用于将基波、谐波信号按照成像函数计算并成像； 所述图像后处理模块用于对已成像图像进行噪声抑制、帧相关处理、图像增强处理； 所述显示模块用于对图像后处理模块处理过的图像进行伪彩编码并显示。
【专利摘要】本发明涉及一种超声波成像领域，特别涉及一种基于超声基波和谐波的非线性成像方法和系统。与传统的成像方法进采用基波信号而不涉及二次谐波相比，本发明充分利用二次谐波信号对待检测物体的非线性效应进行检测，其控制精度更高；同时，采用本发明提供的成像方法可有效区分非线性区域内B/A很微小的改变，从而非常适合增强非线性物质（如注入组织内的造影剂）的检测信号并对其进行定位。
【IPC分类】A61B8-00
【公开号】CN104757999
【申请号】CN201510159101
【发明人】石丹, 尹皓, 刘东权
【申请人】声泰特（成都）科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月7日