一种用于三维超声成像的拆分式行列寻址方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于三维超声成像的拆分式行列寻址方法，包括：对于阵列大小为N×N的二维面阵，获取二维面阵全连接的脉冲回波响应分布图，该脉冲回波响应分布图的参数信息包括有-6dB及-20dB处的波束宽度A’和B’、平均旁瓣值C’、最高旁瓣值D’、以及主旁瓣能量比E’，设置计数器K=2，并在通道方向将该二维面阵拆分为K个区域，确定通道方向拆分的K个区域中每个区域含有的阵元个数，将每个区域中的各个阵元进行连线，根据每个区域的坐标位置与二维面阵扫描范围聚焦点的距离计算各个区域所需的延时时间，根据各个区域所需的延时时间并使用超声声场仿真算法对二维面阵进行声场分析。本发明能够解决现有方法中存在的分辨率低、以及发射接收波束不能偏转的技术问题。
【专利说明】一种用于三维超声成像的拆分式行列寻址方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于三维超声成像领域，更具体地，涉及一种用于三维超声成像的拆分式 行列寻址方法。
【背景技术】
[0002] 目前，二维换能器面阵和机械扫描的一维线阵是三维超声成像的关键。由于二维 换能器能提供高清晰度的实时三维图像而成为当前的研究热点。二维换能器面阵由行列分 布的方形超声换能器组成。每个超声换能器通常由两根连线，一根为地线，另一根为通道 线，用于向换能器施加电信号，同时用于接收换能器将回波信号转换成的电信号。在二维换 能器面阵中，通常所有的换能器共用一根地线。为了消除栅瓣，超声换能器的阵元间距应 该小于等于A/2 ( A为所使用的超声波的波长，A通常为米的数量级)，因此导线直径 最大为A/2。同时二维换能器面阵的阵元数量众多，以32X32的面阵为例，阵元数量多达 1024,同时对应1024根信号线(该连线方式称为全连接)，如此数量众多而且密集的连线，增 加了二维面阵的制造。
[0003] 为了简化二维面阵的连线，美国南加州大学生物医学工程系的Jesse Yen研究小 组提出了行列寻址的接线方法，如图2所示，该方法是将二维换能器面阵每一行(或每一列） 的所有阵元连在一起共用一根连线，并通过开关接地，开关所在直线的方向称之为地线方 向；将每一列(或每一行）的所有阵元连在一起共用一个连线，共用一个通道，通道所在直线 的方向称之为通道方向。但是这种连接方案明显的缺陷，共用一个通道的所有阵元换能器 在发射超声波时，由一个通道驱动，不能进行延时聚焦，接收回波信号时，接收到的所有回 波信号，混合在一起不能进行后期的延时聚焦处理，即地线方向不能进行直接聚焦。随之而 带来的问题是，①分辨率降低；②发射波束在通道方向不能偏转。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于三维超声成像的拆 分式行列寻址方法，其目的在于通过将连接在一个通道上的阵元分成多个区域，每个区域 共用一根连线，并与一个通道相连，由此解决现有方法中存在的分辨率低、以及发射接收波 束不能偏转的技术问题。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于三维超声成像的拆分 式行列寻址方法，包括以下步骤：
[0006] (1)对于阵列大小为NXN的二维面阵，获取二维面阵全连接的脉冲回波响应分布 图，该脉冲回波响应分布图的参数信息包括有_6dB及-20dB处的波束宽度A'和B'、平均旁 瓣值C'、最高旁瓣值D'、以及主旁瓣能量比E'，设置计数器K=2,并在通道方向将该二维面 阵拆分为K个区域，每个区域由坐标（n，m)表示，其中N为大于或等于2的正整数，n G {1， 2, G {1，2,…N};
[0007] (2)确定通道方向拆分的K个区域中每个区域含有的阵元个数Z1, Z2，…，Zk，其中， 当K为奇数时
【权利要求】
1. 一种用于三维超声成像的拆分式行列寻址方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 对于阵列大小为NXN的二维面阵，获取二维面阵全连接的脉冲回波响应分布图， 该脉冲回波响应分布图的参数信息包括有_6dB及-20dB处的波束宽度A'和B'、平均旁瓣 值C'、最高旁瓣值D'、以及主旁瓣能量比E'，设置计数器K=2,并在通道方向将该二维面阵 拆分为K个区域，每个区域由坐标（n，m)表示，其中N为大于或等于2的正整数，n G {1， 2, G {1，2,…N}; (2) 确定通道方向拆分的K个区域中每个区域含有的阵元个数Z1, Z2，…，Zk，其中，当K 为奇数时
(3) 将每个区域中的各个阵元进行连线，具体为，在地线方向上，使每一行上的所有阵 元共用一根连线，并通过开关接地，在通道方向上，将每一列上属于同一区域的阵元连接到 一个信号通道上； (4) 根据每个区域的坐标位置与二维面阵扫描范围聚焦点（心尽,饵）的距离计算各个 区域所需的延时时间Atnm，其中r(l为二维面阵扫描范围聚焦点到二维面阵中心的距离，0 ^ 为二维面阵扫描范围聚焦点的仰角，ft为二维面阵扫描范围聚焦点的方位角； (5) 根据各个区域所需的延时时间△ 并使用超声声场仿真算法对二维面阵进行声 场分析，以得到二维面阵的脉冲回波响应分布图，该脉冲回波响应分布图的参数信息包括 有-6dB及-20dB处的波束宽度A和B、平均旁瓣值C、最高旁瓣值D、以及主旁瓣能量比E ; (6) 设置K=K+1，并重复执行步骤（2)至（5)，直至K = N为止； (7) 分别计算步骤（6)中获得的脉冲回波响应图的参数信息与步骤（1)获得的二维面 阵全连接的脉冲回波响应图的参数信息之间的欧氏距离，并找出欧式距离最小值对应的K 和Z1, Z2，…，Zk的取值。
2. 根据权利要求1所述的拆分式行列寻址方法，其特征在于，步骤（4)包括以下子步 骤： (4-1)以二维面阵的中心作为坐标原点，获取每个区域的坐标位置（Xmi，ymi，Z 1J ; (4-2)根据每个区域的坐标位置（Xnm，ynm，Znm)与二维面阵扫描范围聚焦点(心幺,％)的 距离计算各个区域所需的延时时间Atnm:
其中％=sin<9(>cosp()，v(,=sin<9 (>sin%，0。为聚焦中心的仰角，％为聚焦中心的方 位角，CrciUc^rciVtl)代表聚焦中心对直角坐标的投影，c为超声的传播速度。
3. 根据权利要求1所述的拆分式行列寻址方法，其特征在于，超声声场仿真算法包括 实体实验分析方法和仿真实验分析方法。
4. 根据权利要求1所述的拆分式行列寻址方法，其特征在于，欧氏距离S为
【文档编号】A61B8/00GK104323794SQ201310308456
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】尉迟明, 贾艳平, 吕留帅, 丁明跃 申请人:华中科技大学