彩色流速超声波成象中提高分辨率和灵敏度的方法和装置的制作方法

专利名称：彩色流速超声波成象中提高分辨率和灵敏度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及医疗诊断用的人体解剖的超声波成象。具体地说，本发明涉及一种通过检测从运动着的流体和组织反射的超音速回波的多普勒频移对在人体中移动着流体或组织进行成象的方法和装置。
传统的超声波扫描器建立一种其中象素亮度基于返回的回波强度的组织的二维B方式图象。在彩色流速成象中，可以使血液流动或组织的运动成象。利用多普勒效应测量心脏和血管中的血流已广为人知。来自组织和血液的反向散射的超声波的频移可以用来测量反射体的速度。当血液流向换能器时反向散射频率的变化或者频移增大，而当血液流离换能器时反向散射频率的变化或频移减小。可以利用不同的颜色代表流动的速度和方向来显示多普勒频移。彩色流速方式同时显示成千个相邻采样体积，对所有采样体积进行颜色编码以便描述每一采样体积的速度。功率多普勒成象(PDI)是一种彩色流速方式，其中显示流动信号的幅度而非速度。彩色流速图象可叠加在B方式图象上。
本发明被结合到一种包括四个主要的子系统的超声波成象系统中，所述子系统是波束形成器2(参见

图1)、处理器4(每一种不同的方式包括单独的处理器)、扫描转换/显示控制器6和核心8。系统控制集中在核心8，它通过操作员接口10接受操作员的输入并控制各种各样的子系统。主控制器12完成系统级控制功能。它通过操作员接口10接受操作员的输入以及系统状态的变化(例如，方式的改变)，而系统直接或者通过扫描控制器作出适当的系统改变。系统控制总线14提供从主控制器到子系统的接口。扫描控制定序器16向波束形成器2、系统定时发生器24、处理器4和扫描换能器6提供实时(声学矢量速率)控制输入。扫描控制定序器16是由主机为声帧采集而用矢量序列和同步选项编程的。这样，所述扫描控制定序器控制波束分布和波束密度。扫描换能器通过扫描控制总线18向子系统播送由主机确定的波束参数。
主数据通道是从换能器到波束形成器的数字化射频输入端开始的。参见图2，传统的超声波成像系统包括换能器阵列36，后者又包括多个单独驱动的换能器元件38，当其被发射器(未示出)用脉冲波形激励时产生超音速能量的脉冲串。从被研究的对象往回反射到换能器阵列36的超音速能量由每一个接收换能器元件38转换成为电信号并被单独地加在波束形成器2上。
由每一个超音速能量脉冲串产生的回波信号从位于沿着超音速的波束方向连续排列的位置上的对象反射回来。该回波信号被每一个换能器元件38单独地检测，而在特定时间点上的回波信号的幅值代表在特定范围内发生的反射量。但是，由于在反射超声波采样体积和每一换能器元件38之间的传播路径上的差异，这些回波信号将不会同时地被检测到，而且它们的振幅将不是相等的。波束形成器2放大各个回波信号，给每一个分配适当的延迟时间，并对它们求和，以提供一个准确地表明从采样体积发射的超音速总能量的单一的回波信号。每一个波束形成器通道40分别从一个换能器元件38中接收回波信号。
为了同时对撞击在每一个换能器元件38上的回波产生的电信号求和，由波束形成器控制器42把时间延迟引入每一个单独的波束形成器通道40。接收用的波束时间延迟是与发射延迟相同的延迟。然而，在接收回波期间每一个波束形成器通道的时间延迟是连续地变化的，以便提供在发射回波信号的范围内接收到的波束的动态聚焦。波束形成器通道还有用来对接收到的脉冲进行衍射控象(apodizing)和滤波的电路(未示出)。
进入求和器44的信号被延迟，使得它们与从每一个其它的波束形成器通道40来的经过延迟的信号求和。求和后的信号表示从沿着被操纵的波束方向的位置上的采样体积反射的回波信号的幅值与相位。信号处理器或者检测器4把接收到的信号转换成显示数据。
波束形成器输出两个求和后的数字基带接收波束。基带数据被输入到B方式处理器和彩色流速处理器4B，它在其中根据采集方式被处理并且作为处理后的声学矢量(波束)数据输出给扫描转换/显示处理器6。扫描转换/显示处理器6接收处理后的声学数据并且以光栅扫描格式的图象的视频显示信号输出给彩色监视器22。
B方式处理器把来自波束形成器的基带数据转换成信号包络线的对数压缩样式。B函数利用每一个象素的8位输出把信号包络线随时间变化的振幅以灰度的形式成像。基带信号的包络线是基带数据所表示的矢量幅值。
从血管、心脏内腔等内部反射的声波发生与血液细胞流速成正比的频移，细胞朝着换能器移动时发生正频移，而细胞朝离开换能器的方向移动时发生负频移。彩色流速(CF)处理器在成像平面上提供血液速度的实时二维图象。血液速度是通过测量在特定距离门从一次发射到另一次发射的相移来计算的。不是通过测量图象中在一个距离门的多普勒频谱，而是通过测量来自沿着每一个矢量方向的多个位置和多个距离门的平均血液速度而计算的，并由这些信息形成二维图象。美国专利No.5,524,629公开了彩色流速处理器的结构与操作，其内容附此作参考。
彩色流速处理器产生速度(8位)，离散(紊流)(4位)和功率(8位)信号。操作员作出是把速度和离散还是把功率输出给扫描转换器的选择。输出信号输入给驻留在视频处理器22中的色度控制查询表。查询表的每一个地址存储24位。对于每一个将要产生的图象中的象素，8位控制红色的亮度，8位控制绿色的亮度以及8位控制蓝色的亮度。预先选择这些位组合图案，使得每一个位置上象素的颜色随着流动速度在方向或者幅值上的变化而变化。例如，向着换能器流动一般用红色表示，而离开换能器的流动一般用蓝色表示。流动越快速，颜色越明亮。
在传统的超声波成像系统中，超声波换能器阵列发射超声波波束，然后接收从所研究的对象反射的波束。阵列一般具有多个换能器，排成一行，并由单独的电压驱动。通过选择时间延迟(或相位)和所加电压的幅度，控制各个换能器，以产生多个超声波，这多个超声波结合在一起形成一个沿着最佳的波束方向前进并沿着波束方向在选定的距离内聚焦的净超声波波束。可以采用多次发射，以采集代表沿着多条扫描线的要求的解剖学信息的数据。可以改变每一次发射的波束形成参数，以提供焦点位置上的改变或者所接收的数据空间位置的改变。通过改变时间延迟和所加电压的幅度，可以在一个平面上移动波束连同其焦点，以便扫描所述对象。
用换能器来接收发射的声波(接收器方式)时，同样的原理亦适用。对接收换能器所产生的电压求和，使得净信号反映从对象的单一焦点反射的超声波。和发射方式一样，超声波能量的这种聚焦接收是通过给来自每一个接收换能器的信号分配单独的时间延迟(和/或相移)和增益来实现的。
这样的扫描包括一系列测量，其中发射受控的超声波，系统在短暂的时间间隔之后切换到接收方式，然后接收和储存所反射的超声波。在每一次测量中，一般发射和接收都控制在同一方向，以采集来自沿着扫描线的一系列点的数据。在接收所反射的超声波时，接收器动态地聚焦在沿着扫描线的一系列距离或深度上。
在一种超声波成像系统中，最优图象的波束间距决定于波束的宽度或横向点扩散函数。横向点扩散函数取决于波长和光圈数的乘积。波长本身是发射波形中心频率和接收解调频率的函数。光圈数等于焦点深度除以孔径。
发射的波束数决定于空间采样要求和要求的帧速率。帧速率与发射和接收形成一整帧数据所需的所有波束所需的时间成反比。为了把图象中可能的运动诱生的错误减到最小，要求高的帧速率。为了维持高的帧速率，波束数要保持一个能够满足Nyquist空间采样要求的最小值。当发射的波束少于最小空间采样要求时，就会出现空间混叠。在最优空间采样下，可以获得最高的分辨率，而同时达到最高帧速率。
本发明是一种用于提高彩色流速图象的空间分辨率和灵敏度，而同时维持要求的声帧速率的方法和设备。按照本发明，超声波能量集中在比较狭窄的定义好的聚焦区域，这用来提高流速灵敏度和血管填充率。还能达到横跨彩色的感兴趣区域(ROI)的较好的流速均匀性。
本发明的方法采用若干技术，包括采用多个发射聚焦区和具有低光圈数，例如，1.0至3.0的发射和接收孔径。多个光圈数低的发射聚焦区的使用使在较大景深下能紧密聚焦。另外，为每一个发射聚焦区使用单独的波形和单独的增益曲线。每一个发射聚焦区域在一个单独的声帧上发射。自适应帧平均算法用来在显示数据时把来自这些声帧中的每一个的焦点中的数据混合在一起。这种方法的优点是实际帧速率不再进一步减小，因为不必在传统的单焦点彩色方式之上再增加发射。
本发明的系统储存多个所谓”多频率配置”。每一种多频率配置是一种单独的波束形成和波形参数。这些配置中的每一种都使用具有不同的发射周期数(亦即，脉冲串长度)、不同的光圈数等的不同的波形。这些多频率配置是在换能器探头文件中用所谓”快”和”慢”波束形成参数定义的。这些参数定义发射的波形、如何使用孔径(光圈数、衍射控象法(apodization)等)、如何在接收时解调信号、聚焦区域位置和其他若干个参数。慢/快波束形成对一般定义一种多频率配置。
快波束形成参数是那些在用户改变应用或多频率配置时能够在不引起显著转变延迟的情况下改变的参数。慢波束形成参数是那些要求把新的波束形成配置装入系统存储器，并在用户改变应用或使用不同的慢波束形成配置的多频率配置时引起几秒延迟的参数。
图1是一个方框图，表示实时超声波成像系统的主要功能子系统。
图2是一个方框图，表示传统超声波成像系统中典型的128通道波束形成器。
图3是一个示意图，描述当超声波换能器阵列具有较高的光圈数孔径时造成的声波束分布图。
图4是一个示意图，描述当超声波换能器阵列具有较低的光圈数孔径时造成的声波束分布图。
图5是一个示意图，描述当按照本发明使用多个发射聚焦区时造成的声波束分布图。
图6是一个示意方框图，表示被包括在按照本发明的帧平均查询表中的用来产生输出值的算法。
图7A和7B是示意图，分别描绘未抽取和抽取后的横向矢量分布。
图8是一个示意图，表示图象帧的横向上矢量的不均匀分布。
按照本发明的一个方面，用低发射和接收光圈数(亦即，宽的孔径)来提高空间分辨率。在图3和4中描述低光圈数孔径的使用对声波束分布的影响。图3表示利用高光圈数(小的孔径)的结果。即使景深在距离尺寸上相当大，横向聚焦在焦点上不是非常尖锐。图4所示的波束是利用低光圈数(较大孔径)的结果。横向聚焦在焦点上比较紧密，而景深比较窄。按照本发明的最佳实施例，光圈数的范围是从1.0到3.0。
按照本发明另一个特征，使用多个发射聚焦区域。多个发射聚焦区域与低的光圈数一起使用解决了景深问题，如图5所示，在较大的景深下允许紧密聚焦。发射聚焦区域间距与光圈数乘波长成正比。
另外，可以为每一个聚焦区域使用单独的波形。在近场中，发射波形具有较短脉冲串长度。使用较短的脉冲串波形的结果是较好的轴向分辨率，而同时放弃了灵敏度(在波形中能量较小)，这可以通过在近场中使用较大的孔径而得到补偿。在远场往往需要较长的脉冲串长度波形，以达到所要求的渗透深度。按照本发明的另一个方面，发射波形可以从一个聚焦区域到另一个聚焦区域改变。利用较低的频率波形，结果是渗透深度较大，而利用较高的频率波形，结果是较好的近场分辨率。最佳的调制频率范围以探头而定是1.25到8MHz，而对于每一个聚焦区域，最佳的发射周期数(亦即，脉冲串长度)依发射聚焦深度、中心频率和发射焦点深度而定是2到8周。例如，按照高分辨率波形配置，解调频率对所有聚焦区域都是5MHz，对于前10个聚焦区域(例如，复盖0.4至3.1cm)发射周期数是3；对于第11和12聚焦区域(例如，分别为3.4和3.7cm)发射周期数是4。
按照本发明又一个方面，对每一个聚焦区域使用一条单独的增益曲线。”增益曲线”这一术语在这里用来指系统接收器的增益随深度而改变的方式。与较浅的深度相比、较深的深度要求较大的增益，因为在深度较深时声信号的衰减较大。为了在不同深度上建立相对均匀的图象(增益均匀)，一般要对较深的深度施加较大的增益。但是，按照本发明，发射信号的大部分能量出现在接近发射聚焦区域。增益匹配是通过对每一个聚焦区域使用单独的增益曲线实现的。把增益调节得使聚焦区域处信号略高，而离开聚焦区域处较低。这样，帧平均算法捕获较高的焦点处信号，而把从”离开”聚焦区域起的焦点外贡献减到最小。增益曲线是文件中针对每一个聚焦区域的一组数，其中的数代表在该处理阶段上加在信号上的增益。这些增益曲线加在作为3波束形成器一部分的均衡板上。
按照本发明，多个聚焦区域的发射代表一种对已经受帧速率限制的彩色成像方式的挑战，因为对每一个聚焦区域需要发射一些完整的包。这种挑战可以通过在分开的声帧上在每一个聚焦区域发射来克服。这样，聚焦区域位置是逐帧改变的。
当在彩色流速方式下扫描时，通过在从左到右另一次发射以建立将形成图象的单一的三维象素数据组之后发射一个垂直矢量、来建立二维图象。这组垂直数据矢量作为彩色流速数据的声帧是已知的。当在彩色流速方式下扫描时，在采集每一声帧彩色流速数据时在采集下一个声帧的数据的同时进一步处理。按照本发明的概念，每一个声帧对它的矢量有一个发射聚焦区域位置，它可能不同于前一声帧和随后各声帧的聚焦区域位置。一种自适应帧平均算法是利用来把来自这些声帧中每一个的焦点处数据在准备显示时混合在一起。按照最佳实施例，聚焦区域是利用非线性、取决于数据的帧平均算法来结合起来的。这种方法的优点是真实帧速率不再减少，因为在传统的单焦点彩色方式之上无需再加发射。在聚焦区域最接近发射的流速时，在图象中的任何一个给定的流速信号电平在振幅上都会比较强。当其他”离开”聚焦区域发射时，同样的流速在振幅上都会显得较弱。帧平均算法通过坚持较强焦点处流速振幅比较弱的焦点外流速振幅时间长，建立所得空间分辨率和灵敏度都较高的显示图象，来利用了这一事实。这在速度方式下也很有效，因为较弱的焦点外流速振幅，离开发射聚焦区域，往往降到速度方式振幅阈值以下，而不被显示。在发射焦点上及其附近的强焦点流往往高于这一阈值，而因此该速度信号得到显示。
按照本发明最佳实施例，超声波成像系统对彩色流速成像而言总共有12个发射聚焦区域位置可用。在每一个慢波束形成配置中对这些聚焦区域位置可以作不同的定义。按照用户的选择和缺省设置，1,2,3或4个连续的聚焦区域在感兴趣区域中在任何时刻都是有效的。每一个聚焦区域在不同的声帧上发射，然后用帧平均算法来把相继出现的聚焦区域结合在一起，以形成显示用的图象。还有一种为每一个聚焦区域确定的单独的增益曲线，以匹配整个景深的增益。
本发明允许每个探头有多达3种不同的多频率配置，可由用户选择，并能在各种应用中预先设置。还可以定义三组应用，其中每一组可以有多达三个不同的多频率配置。这最多允许有9(3×3)种可能的单独的波束形成配置。每一种波束形成配置包括一组单独的快和慢波束形成参数。关键的快波束形成参数至少包括如下(1)聚焦区域的解调频率；(2)聚焦区域的波形；(3)聚焦区域的发射周期数；(4)在偏移到基带之前加在进入的接收信号上的频率偏移量(把接收的中心频率与低通平衡滤波器对齐，以使信噪比达到最大值)；(5)响铃时间；(6)允许内插的最大时间量。关键的慢波束形成参数包括(1)聚焦区域位置；(2)最小发射光圈数；及(3)最小接收光圈数。
另外，可以单独地为速度或功率多普勒成像方式、为每一个聚焦区域，为每一个多频率选项确定单独的平衡滤波器。这允许为每一个聚焦区域进行最优的前端匹配滤波，以达到最大的接收信噪比。
越能增大声帧速率，用户就看到越好的流速时间特性，帧平均算法就越容易处理声帧的结合。由于不同聚焦区域在不同的声帧上发射这一事实，任何一个给定的聚焦区域都只能每隔n个声帧更新一次，其中n是感兴趣区域中有效的发射聚焦区域号，亦即，1,2,3或4。若帧平均或增益匹配不能正确地处理实际的帧速率和聚焦区域号，诸如图象闪烁等问题就会出现。焦点以外的流速也会不必要地显示出来。
帧平均算法用来显示焦点处的流速，并将帧到帧的图象闪烁随着实际帧速率和有效聚焦区域号而减到最小。帧平均是通过单分支(one-tap)IIR滤波器来进行的，它根据前一帧和当前帧之间的彩色数据确定余辉等级。由于本发明的彩色流速成像要求多个聚焦区域这一性质，与每一个聚焦区域对应的彩色流速数据必须在所有其他聚焦区域发射期间保持有效。必须由帧平均提供的另一个功能是，在相继出现的帧之间把最高优先权给予最强的彩色信号。这会间接地提供自适应地把数据连接并把它们结合在一起的功能。在任何一个帧上，最强的信号来自接近发射焦点的区域。这是必须在其他所有发射聚焦区域正在发射时显示在监视器上的数据。该数据维持有效的时间长短取决于用户对有效发射聚焦区域号、信号强度和余辉等级的选择。帧平均必须满足所有这些要求。
按照本发明最佳实施例，扫描转换器6中的X-Y显示存储器(未示出)有一个滤波器，它包括代表帧平均数据的输出值的查询表。这些帧平均数据是利用图6所描述的算法离线产生的。输出Yn是根据作为查询表一部分而储存的算法计算的。
本发明的帧平均电路包括位于X-Y显示存储器板上的随机存取存储器(RAM)。该RAM有两个输入和一个输出。查询表存储在该RAM中。一个输入接收未作帧平均的象素数据的当前帧。另一个输入通过延时装置把前一帧数据延迟一段等于帧速率倒数的时间接收经过帧平均的前一帧象素数据。
帧平均滤波函数是利用图6所描述的算法离线实现的。滤波器输出以查询表的形式离线储存。该算法包括系数选择步骤26，其中计算和选择余辉系数。系数选择是声帧速率、聚焦区域号和要求的余辉等级的函数。这些因数组合在一起在图6中表示为”LUT SELECT(查询表选择)”输入。
在该算法中，所选择的余辉系数p输出到第一乘法器28的输入端。该乘法器28的另一个输入端代表未经滤波的当前帧输入Xn。这样乘法器28的输出便是pXn。作为步骤26的系数选择结果，数值(1-p)输出到第二乘法器30的一个输入端。乘法器30的另一个输入端代表来自提供一个等于帧速率倒数的时间延迟的延时装置34的经过帧平均的前一帧输出Yn-1。这样，乘法器30的输出即为(1-p)Yn-1。这两个乘法器的输出都输入到求和器32，后者本身产生帧平均的当前帧输出Yn=pXn+(1-p)Yn-1(1)按照本发明最佳实施例，RAM芯片装入多个查询表的一个子集，后者是离线产生的，并含有输出值Yn。查询表是为特定的操作参数设计的，并如前所述，是声帧速率、聚焦区域号和要求的余辉等级的函数。
每一个查询表包括多个输出值Yn，后者是用本发明的帧平均算法离线产生的。响应系统操作者对不同操作参数的选择，把适当的查询表下载入RAM芯片。然后用未滤波的当前帧输入Xn和经过帧平均的前一帧输出Yn-1结合，对该查询表进行寻址，以选择输出Yn，后者是离线帧平均滤波函数的结果。
按照本发明的帧平均方法，输出值Yn是预先利用余辉系数计算的，该余辉系数是前一帧和当前帧信号电平之间归一化的差值Δnorm。这是通过在前一帧和当前帧信号电平之间取差值的绝对值，再除以该两数据的算术(几何)平均值求得的Δnorm=｜Xn-Yn-1｜/(｜Xn+Yn-1｜/2)(2)方程式(2)的结果用来确定图象中的余辉量。余辉定义为用多少个前一帧和当前帧的数据来确定输出信号Yn(见方程式(1))，式中余辉系数p或者是p=1-f(-((Δnorm-k1)k2)+k4)k3(3)或者是p=k+f(((Δnorm-k1)k2)+k4)k3(4)式中f是一个非线性函数，而k,k1,k2,k3和k4是常数，其值取决于系统操作员所选择的有效发射聚焦区域号、声帧速率和余辉等级。最佳的f函数，对于方程式(3)是指数(exp)函数，而对于方程式(4)是抛物线正切(tanh)函数。最佳的预先计算帧平均输出值的方法是利用按照使用tanh函数的方程式(4)产生的余辉系数。
输出值Yn是针对多组操作条件中的每一组，对每一个可能的Xn和Yn-1值对而计算的。输出值Yn作为单独的查询表储存在系统存储器中，每一组操作条件一个单独的查询表。响应系统操作者对要求的操作参数，例如声帧速率、聚焦区域号和余辉等级，把适当的查询表储存入RAM芯片。然后，只要所选择的操作条件仍旧有效，就按照从查询表读出的滤波器输出值对象素数据进行帧平均。输入数据可以是扫描转换过的帧数据，或者声线数据(非扫描转换过的)。
按照本发明的再一个方面，对矢量密度可以进行抽取(decimated)，以便维持要求的声帧速率。两组波束形成矢量密度中最大的一组可以定义用于彩色流速方式。参见图1，扫描控制定序器16由宿主计算机用这些矢量密度组编程。为了允许用分辨率交换帧速率，提供了，如图7A和7B所示，从两组原来的矢量密度之中的一组抽取较低的矢量密度的能力。另外，如图8所示，允许在图象横向上有矢量的不均匀分布。最好采用抛物线分布，尽管按照本发明的矢量分布并不限于抛物线间隔函数。不均匀的矢量分布可使图象两侧用的矢量少于图象中心，因为当成像趋向图象边沿时，孔径变小。这使帧速率得到改善，而使可以使用全孔径的图象中心能够维持高分辨率矢量密度。
为了举例说明的目的，已经公开了上述最佳实施例。超声波成像技术领域的技术人员很容易看出，本发明的概念可以作各种变化和修改。所有这样的变化和修改都准备由后面提出的权利要求书包括。
权利要求
1．一种用于对运动着的超声波散射体介质成像的方法，其特征在于包括以下步骤向所述介质发射第一组超声波波束，以产生第一帧象素流数据，所述第一组的每一个所述超声波波束都具有第一发射聚焦区域位置；向所述介质发射第二组超声波波束，以产生第二帧象素流数据，所述第二组的每一个所述超声波波束都具有不同于第一发射聚焦区域位置的第二发射聚焦区域位置；相继采集第一和第二象素流数据帧，所述第二帧在所述第一帧之后采集；把经过帧平均的象素流数据的第一当前帧作为帧平均算法、所述象素流数据的第二帧和以前输出的经过帧平均的象素流数据帧的函数输出，所述以前输出的帧本身已经作为所述帧平均算法、所属第一帧象素流数据和以前第二个输出的帧的经过帧平均的象素流数据的函数输出；以及显示所述第一当前帧经过帧平均的象素流数据。
2．权利要求1所定义的方法，其特征在于所述象素流数据包括流速数据。
3．权利要求1所定义的方法，其特征在于所述象素流数据包括功率多普勒数据。
4．权利要求1所定义的方法，其特征在于第一增益曲线应用于所述第一帧象素流数据，而不同于第一增益曲线的第二增益曲线应用于所述第二帧象素流数据。
5．权利要求1所定义的方法，其特征在于所述第一组超声波波束具有第一脉冲串长度，而所述第二组超声波波束具有不同于第一脉冲串长度的第二脉冲串长度。
6．权利要求1所定义的方法，其特征在于所述第一组超声波波束具有第一中心频率，而所述第二组超声波波束具有不同于第一中心频率的第二中心频率。
7．权利要求1所定义的方法，其特征在于所述第一和第二组超声波波束是利用具有光圈数在1.0至3.0范围内的孔径的换能器阵列发射的。
8．权利要求1所定义的方法，其特征在于超声波回波是利用具有光圈数在1.0至3.0范围内的孔径的换能器阵列接收的。
9．权利要求1所定义的方法，其特征在于所述帧平均算法计算余辉系数，后者是所述第一和第二帧的信号电平之间归一化差值的函数。
10．权利要求1所定义的方法，其特征在于还包括以下步骤向所述介质发射第三组超声波波束，以产生第三帧象素流数据，所述第三组的所述超声波波束中的每一个都具有第三发射聚焦区域位置，它与所述第一和第二发射聚焦区域位置均不相同；在采集所述第二帧之后采集所述第三帧象素流数据；把所述第二当前帧的经过帧平均的象素流数据作为帧平均算法、所述第三帧象素流数据和所述第一当前帧的经过帧平均的象素流数据的函数输出；并显示所述第二当前帧的经过帧平均的象素流数据。
11．一种用于对运动着的超声波散射体介质成像的系统，其特征在于包括向所述介质发射第一组超声波波束用的装置，用来产生第一象素流数据帧，所述第一组的每一个所述超声波波束都具有第一发射聚焦区域位置；向所述介质发射第二组超声波波束用的装置，用来产生第二象素流数据帧，所述第二组的每一个所述超声波波束都具有不同于第一发射聚焦区域位置的第二发射聚焦区域位置；相继采集第一和第二象素流数据帧用的装置，所述第二帧在所述第一帧之后采集；滤波器平均装置，用来把经过帧平均的象素流数据的第一当前帧作为帧平均算法、所述象素流数据的第二帧和以前输出的经过帧平均的象素流数据帧的函数输出，所述以前输出的帧本身已经作为所述帧平均算法、所属第一帧象素流数据和以前第二个输出的帧的经过帧平均的象素流数据的函数输出；显示监视器；以及显示所述第一当前帧经过帧平均的象素流数据用的装置。
12．权利要求11所定义的系统，其特征在于所述采集装置包括计算流速用的装置。
13．权利要求11所定义的系统，其特征在于所述采集装置包括计算流动功率用的装置。
14．权利要求11所定义的系统，其特征在于还包括储存装置，用来储存第一和第二增益曲线，所述第一增益曲线不同于所述第二增益曲线；把所述第一增益曲线应用于所述第一帧象素流数据用的装置；及把所述第二增益曲线应用于所述第二帧象素流数据用的装置。
15．权利要求11所定义的系统，其特征在于所述第一组超声波波束具有第一脉冲串长度，而所述第二组超声波波束具有不同于第一脉冲串长度的第二脉冲串长度。
16．权利要求11所定义的系统，其特征在于所述第一组超声波波束具有第一中心频率，而所述第二组超声波波束具有不同于第一中心频率的第二中心频率。
17．权利要求11所定义的系统，其特征在于还包括具有光圈数在1.0至3.0范围内的发射孔径的换能器阵列。
18．权利要求11所定义的系统，其特征在于还包括具有光圈数在1.0至3.0范围内的接收孔径的换能器阵列。
19．权利要求11所定义的系统，其特征在于所述帧平均算法计算余辉系数，后者是所述第一和第二帧的信号电平之间归一化的差值的函数。
20．一种用于对运动着的超声波散射体介质成像的方法，其特征在于包括以下步骤储存矢量密度组；向所述介质发射第一组超声波波束，以产生第一象素流数据帧，所述第一组的每一个所述超声波波束都具有第一发射聚焦区域位置，并且是按照对所述储存的矢量密度组抽取而进行发射的；向所述介质发射第二组超声波波束，以产生第二象素流数据帧，所述第二组的每一个所述超声波波束都具有不同于第一发射聚焦区域位置的第二发射聚焦区域位置，并且是按照对所述储存的矢量密度组的所述抽取而进行发射的；相继采集第一和第二象素流数据帧，所述第二帧在所述第一帧之后采集；把经过帧平均的象素流数据的第一当前帧作为帧平均算法、所述象素流数据的第二帧和以前输出的经过帧平均的象素流数据帧的函数输出，所述以前输出的帧本身已经作为所述帧平均算法、所属第一帧象素流数据和以前第二个输出的帧的经过帧平均的象素流数据的函数输出；以及显示所述第一当前帧经过帧平均的象素流数据。
21．一种用于对运动着的超声波散射体介质成像的方法，其特征在于包括以下步骤向所述介质发射第一组超声波波束，以产生第一象素流数据帧，所述第一组的每一个所述超声波波束都具有第一发射聚焦区域位置，并且是按照具有横向非均匀分布的矢量密度组进行发射的；向所述介质发射第二组超声波波束，以产生第二象素流数据帧，所述第二组的每一个所述超声波波束都具有不同于第一发射聚焦区域位置的第二发射聚焦区域位置，并且是按照所述具有横向非均匀分布的矢量密度组进行发射的；相继采集第一和第二象素流数据帧，所述第二帧在所述第一帧之后采集；把经过帧平均的象素流数据的第一当前帧作为帧平均算法、所述象素流数据的第二帧和以前输出的经过帧平均的象素流数据帧的函数输出，所述以前输出的帧本身已经作为所述帧平均算法、所属第一象素流数据帧和以前第二个输出的经过帧平均的象素流数据帧的函数输出；以及显示经过帧平均的象素流数据的所述第一当前帧。
22．权利要求21所定义的方法，其特征在于所述横向非均匀分布是抛物线分布。
全文摘要
一种提高彩色流速图象空间分辨率和灵敏度,而同时维持要求的声帧速率的方法和装置。超声波能量集中在比较狭窄的限定的聚焦区域,这用来提高流速灵敏度和血管填充率。多个发射聚焦区和具有光圈数低的发射和接收孔径的使用使得在较大景深下能够紧密聚焦。为每一个聚焦区使用单独的波形和单独的增益曲线。每一个聚焦区域在一个单独的声帧上发射。自适应帧平均算法用来在显示数据之前把来自这些声帧中的每一个的焦点中的数据混合在一起。
文档编号G01N29/34GK1208599SQ9810840
公开日1999年2月24日 申请日期1998年5月7日 优先权日1997年5月7日
发明者D·J·慕兹拉, M·S·瑟耶－波罗霍罗, A·L·哈尔, D·D·贝克尔, M·J·瓦思布恩, D·马尔蒂内兹, 徐霄亮 申请人:通用电气公司