流动成像的制作方法
【专利摘要】本发明题为流动成像。公开一种系统，所述系统用于减少诸如管壁、血管、组织结构等系统中的声学边界发出的静态或缓慢移动回波，以便更清晰地对诸如水、油、血液等流动的或随时间变化的介质的图像进行成像。系统包括：模数转换器，用于对从检测器接收的模拟信号加以数字化；装置，用于数字化地分离所述数字信号的静态或缓慢移动分量；数模转换器，用于提供所述信号的所述被分离静态或缓慢移动分量的模拟版本；以及减法器，用于从来自检测器的模拟信号减去所述信号的所述静态或缓慢移动分量的所述模拟版本，得到与所述信号的剩余流动分量对应的模拟信号。上述系统的实例提供与流动介质对应的具有较高信噪比的图像，从而提供更高分辨率的图像。
【专利说明】流动成像
【技术领域】
[0001]本发明涉及流动成像，具体来说，涉及抑制图像的静止或缓慢移动反射的回波。
【背景技术】
[0002]通过将诸如超声波等波发射到导管中并且检测流动介质及周围结构的回波，可以对介质流过导管进行成像，例如，流体流过管道或者血液流过血管。但是，此类成像存在一个问题，即系统中的静止或缓慢移动反射声学边界，例如管壁、血管、组织结构等发生的回波远强于诸如水、油、血液等流动或随时间变化介质发出的回波。例如，静止或缓慢移动回波可以比流动介质回波大100倍，因此十分难以精确确定流动介质的数据。
[0003]为了更精确地确定流动介质的数据，通常通过在数字上从数字化输入信号中减去静态或缓慢移动元素来在数字域中取消静态或缓慢移动反射的信号，例如如EP O 947 853中所示。在，由于静态或缓慢移动反射信号与流动介质信号之间的强度差异十分大，例如100: 1，因此模数转换器的分辨率中只有一小部分用于数字化输入信号中与目标流动介质相关的输入信号，例如I %。此外，组合模拟信号能够在模数转换之前放大的程度受限于不省略静态元素的需求，静态元素上叠加了目标流动数据，因此数据不会丢失。某些情况下使用高分辨率模数转换器，但是这可能十分昂贵，通常包括可能的采样率。
[0004]需要能够减少或者消除图像中与静态或缓慢移动反射声学边界相关的信号部分，同时克服或者减少上述一个或多个问题。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种适用于减少图像中的静态或缓慢移动回波的系统，所述系统包括:
[0006]模数转换器，用于数字化从检测器接收的模拟信号；
[0007]分离装置，用于在数字上分离所述数字信号的静态或缓慢移动分量；
[0008]数模转换器，用于提供所述信号的经分离静态或缓慢移动分量的模拟版本；以及
[0009]减法器，用于用从检测器接收的模拟信号减去所述信号的所述静态或缓慢移动分量的所述模拟版本，得到与所述信号的剩余流动分量对应的模拟信号。
[0010]在模拟域中用输入的测定信号减去所述静态或缓慢移动分量能够得到与目标流动介质对应的模拟差异信号。随后，可以将与目标流动介质对应的此模拟信号放大到较大程度，而不被所述模数转换器省略，从而大幅提高后续处理和显示的信号的信噪比。
[0011]优选地，可以提供具有可控增益的放大器，以接收与所述信号的所述流动分量对应的已扣减模拟信号，以便信号的放大程度取决于其增益设置。控制所述放大器的增益能够更充分地利用所述模数转换器的输入范围，以提高结果的精确度。
[0012]可以提供一种成像系统，其中包括传感器阵列、发射器、接收器、显示器的输出端以及本发明第一方面中所述的用于减少图像中的静态和缓慢移动回波的系统。例如，所述系统可以设置在所述接收器中，或者形成所述成像系统的控制器的一部分。
[0013]根据本发明的第二方面，提供了一种用于减少图像中的静态或缓慢移动回波的方法，所述方法包括:数字化从检测器接收的输入模拟信号；分离经数字化的信号的静态或缓慢移动分量；将分离的静态或缓慢移动分量转换成模拟信号；以及用从检测器接收的模拟信号减去所述静态或缓慢移动分量的模拟版本，得到与所述图像的流动分量对应的模拟信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]现在将以仅示例方式相对于附图描述本发明的实例，在附图中:
[0015]图1示出了流过导管的介质流；
[0016]图2不出了可用于本发明一个实例中的一种成像系统的实例；
[0017]图3示出了说明本发明的一种系统的实例，其用于减少图像中的静态或缓慢移动回波；
[0018]图4示出了说明本发明的一种系统的更详细实例；
[0019]图5示出了从现有技术成像系统接收到的典型信号的实例；
[0020]图6示出了使用本发明的一种系统的实例接收到的信号的实例；
[0021]图7是说明本发明的一种方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]图1示出了导管1，例如，所述导管可以是管路或管道，例如管线、水管、血管或动脉的一部分。导管I布置成输送流动的或随时间变化的介质，例如水、油、气体或其混合物或者血液等体液。当使用成像系统的发射/接收传感器3形成流动介质的图像时，流动介质内的颗粒或气泡2产生回波。但是，导管I的管壁发出的回波会产生时间静态或缓慢移动(例如，基于导管内的温度变化)回波，此回波远大于流动介质2产生的回波。导管I发出的回波甚至可能更大，因为导管I内会发生多次反射。这些静态或缓慢移动回波通常可能比流动介质发出的回波大100倍，因此流动介质2产生的任何成像只能以极低分辨率查看。
[0023]图2示出了成像系统10的实例，所述成像系统适用于产生流动介质2的图像。在此实例中，成像系统10使用超声波，但是也可以使用任意合适的信号，例如磁波、光波、热波、电阻抗波、声波或微波。此实例中的成像系统10具有传感器阵列11，其中包括多个传感器元件12，每个传感器元件可以单独驱动，并且当发射器13产生的脉冲波形向每个传感器元件供能时，其产生超声能脉冲。接收传感器元件14将从诸如图1中所示介质等流动介质反射回传感器阵列11的超声能转换成电信号，所述接收传感器元件可以位于同一发射传感器阵列11中或者位于单独的接收传感器中。接收传感器元件14发出的电信号通过一组发射/接收开关16施加到接收器15。发射/接收开关16通常是半导体，用于保护电子设备免受发射电子设备产生的高压影响。所述发射信号触发半导体保护以限制发送到接收器15的信号。发射器13和接收器15可以在同步控制器17的控制下运作。
[0024]可以通过获取一系列回波来执行扫描，其中发射器13瞬时选通，以向每个发射传感器元件12供能，并且每个接收传感器元件产生的后续回波信号施加到接收器15。接收器15将每个传感器元件发出的各个回波信号相加，得到单个回波信号，用于产生能够提供在显示监视器18上的图像中的线条。
[0025]图3示出了说明本发明的一种系统的实例，其用于减少或实质上消除图像中的静态或缓慢移动回波。系统20包括模数转换器21，用于调整通过节点Rx从检测器11接收的模拟信号。装置22用于在数字上分离模数转换器21发出的经数字化信号中的静态或缓慢移动分量。可以使用任意适当的分离器22，例如低通滤波器、抽选滤波器，或者使用适当处理器等中的适当软件功能来提供信号的静态或缓慢移动分量。数模转换器23用于接收信号的经分离静态或缓慢移动分量，并且提供所述信号的经分离静态或缓慢移动分量的模拟版本。随后，使用减法器24从传感器从节点Rx提供的模拟输入中减去数模转换器23提供的信号的静态或缓慢移动分量的模拟版本，得到与信号的剩余流动分量对应的模拟信号。所得信号代表流动介质2发出的回波，并且进行数字化21并且可以显示18。由于在模拟域中减去输入测定信号的静态或缓慢移动分量，能够产生与目标流动介质对应的模拟差异信号，其信噪比得到大幅提高。随后可以对信噪比得到大幅提高的信号进行处理，以提供流动介质2的远远较高分辨率的测量和图像。
[0026]系统21、22、23、24的一个或多个部件，例如数模转换器23优选地布置成在适当的抽样率下工作，以便在适当的时间点或采集窗口求取样本值，从而在模数转换器21处获得净零静态或缓慢移动信号。可以使用特定算法来分离信号的静态或缓慢移动分量。所述算法可以适应于并依赖于电路中的其他相关部件的处理时间，尤其是分离器22、数模转换器23和减法器24，以克服任何延迟偏移问题或者基于时间的回波漂移。
[0027]图4示出了图3中的系统的更详细实例，其中包括放大器25。在本实例中，可以通过输入标记的Rx增益来控制放大器25的增益。放大器25的增益可以通过操作员手动控制，或者可以通过控制器控制，以更完全利用模数转换器21的输入范围，从而提高结果精确度，尽管与流动分量对应的模拟信号的峰值间大小或量级可能不同。这提供了进一步强化的信噪比，从而得到更精确的结果。放大器的功能可以包含在系统的另一部件中，例如模数转换器21。
[0028]图5示出了可以通过传统现有技术成像系统接收的信号的实例。如图所示，信号受导管壁发出的回波所产生的静态或缓慢移动元素支配。在图5中，第一静态或缓慢移动正弦波30与图1中的近壁I发出的回波对应，而下一静态或缓慢移动正弦波31与远壁发出的回波对应。可以看出，导管内的流动或随时间变化介质发出的回波叠加在静态或缓慢移动信号上，仅占总信号幅度的极小部分。
[0029]相反，图6示出了说明书中的图3或图4所示实例中的减法器24输出的模拟信号的实例。从图中可以清楚地看出，从图5中除去缓慢移动或静态元素30能够得到信噪比大幅提升的与导管内的流动或随时间变化介质对应的信号，在显示时，所述信号提供流动分量的精度更高图像。
[0030]图7示出了一种方法的流程图，所述方法用于减少或消除信号中的静态或缓慢移动回波，尤其是在静态或缓慢移动回波远大于要显示的信号部分时。在步骤100中，数字化从检测器接收的输入模拟信号。在步骤200中，分离经数字化信号的静态或缓慢移动分量。所述分离可以通过任意适当方式执行，例如，通过使用低通滤波器、抽选滤波器或者处理器。在步骤300中，将信号的经分离静态或缓慢移动分量转换成模拟信号。在步骤400中，用从检测器接收的模拟信号减去所述信号的静态或缓慢移动分量的模拟版本，得到与所述信号的流动分量对应的模拟信号。随后可以将所得的已扣减信号进行放大、数字化或者可以进一步进行处理，然后显示。可以根据减除后信号的量级改变任意放大增益，以更完全地利用模数转换器的输入范围。
[0031]上述实例能够提供与导管内的流动或随时间变化流体对应的信号，所述信号更清楚和精确，而无需使用大型昂贵部件。
[0032]可以对上述实例做出许多修改，同时仍然在本发明的范围内。例如，图2、图3和图4中所示的部件可以通过设置在处理器或计算机等上的任意适当电子硬件或软件提供。此夕卜，分离器22可以通过诸如低通滤波器或抽选滤波器等任意适当部件提供，或者通过使用适当处理器或计算机中的适当软件功能提供。
【权利要求】
1.一种适用于减少图像中的静态或缓慢移动回波的系统，所述系统包括: 模数转换器，用于将从检测器接收的模拟信号数字化； 装置，用于数字化地分离所述数字信号的静态或缓慢移动分量； 数模转换器，用于提供所述信号的所述被分离静态或缓慢移动分量的模拟版本；以及减法器，用于从来自检测器的模拟信号减去所述信号的所述静态或缓慢移动分量的所述模拟版本，得到与所述信号的剩余流动分量对应的模拟信号。
2.根据权利要求1所述的系统，包括具有可控增益的放大器，用于接收与所述信号的所述流动分量对应的所述模拟信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述放大器的所述增益根据所接收信号的量级进行控制。
4.根据任一前述权利要求所述的系统，用于数字化地分离所述数字信号的静态或缓慢移动分量的装置根据所述系统中的其他部件的处理时间受控制。
5.—种成像系统,其包括传感器阵列， 一个或多个发射器， 一个或多个接收器，以及 根据任一前述权利要求所述的系统，所述系统用于减少图像中的静态或缓慢移动回波。
6.根据权利要求5所述的成像系统，进一步包括显示器的输出端。
7.一种用于减少图像中的静态或缓慢移动回波的方法，所述方法包括: 将从检测器接收的输入模拟信号数字化； 分离所述数字化信号的静态或缓慢移动分量； 将所述被分离静态或缓慢移动分量转换成模拟信号；以及 从来自检测器的模拟信号减去所述静态或缓慢移动分量的所述模拟信号，得到与所述图像的流动分量对应的模拟信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中对所述减除后信号进行放大。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述放大的增益根据所述减除后信号的量级可变。
10.一种大体如说明书中相对于附图所述的适用于减少图像中的静态或缓慢移动回波的系统。
11.一种大体上如说明书中相对于附图所述的成像系统。
12.—种大体上如说明书中相对于附图所述的用于减少图像中的静态或缓慢移动回波的方法。
【文档编号】G01S7/537GK104237893SQ201410264359
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】R. 沃德 J. 申请人:通用电气公司