多波束聚焦发射的超声成像方法、装置、设备和介质与流程

本发明涉及超快速超声成像，尤其是涉及一种多波束聚焦发射的超声成像方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、超声是当前主流的临床成像技术，具备无辐射、成本低的特点。当前的超声成像往往使用发射和接收单个聚焦波束的方法，其二维成像帧率受限于声音在组织中的传播速度，通常帧率不超过100hz。而临床上一些特殊应用需要达到>1000hz成像帧率的要求，当前超声成像系统难以满足这些特殊的临床需求。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供多波束聚焦发射的超声成像方法、装置、设备和介质，以解决现有超声成像技术成像帧率较低的问题。

2、一种多波束聚焦发射的超声成像方法，应用于包含l个换能器通道的相控阵超声探头，所述方法包括：

3、计算发射单个聚焦超声波束时，换能器不同通道在预设聚焦深度、不同发射角度下的发射延时，以得到l×n的发射延时矩阵；其中，不同通道为所述l个换能器通道中的任意一个，不同发射角度为预设成像视窗所覆盖的n个发射角度中任意一个；

4、使用脉冲激励换能器所有通道，并使用水听器测量不同通道的回波信号；

5、在同时发射多个聚焦波束时，将m个发射角度作为一个组合，基于不同通道各自对应的发射延时，对不同通道各自对应的发射波形进行补0，并将补0后的发射波形叠加，以得到l个换能器通道各自对应的叠加发射波形；

6、根据l个换能器通道各自对应的叠加发射波形计算l个换能器通道各自对应的激励驱动波形；

7、循环地执行n/m次发射接收操作和图像重建操作，以重建形成全局图像；其中，每次发射接收操作包括对l个换能器通道同时施加各自对应的激励驱动波形以发射m个波束，并获取l个换能器通道接收到的m个波束的回波信号，且每次发射操作发射的m个波束的角度不同，每次图像重建操作包括对当前接收到的m个波束的回波信号进行波束合成以重建形成一张局部图像，所述全局图像由n/m张局部图像构成。

8、在其中一个实施例中，所述计算发射单个聚焦超声波束时，换能器不同通道在预设聚焦深度、不同发射角度下的发射延时之后，还包括：

9、获取形成的n个发射延时集；其中，一个发射延时集为l个换能器通道在发射不同发射角度的超声波时，所有叠加发射波形的发射延时；

10、为每个发射延时集内的所有发射延时增加预设延时；其中，m个发射延时集形成一个延时组合，每个延时组合内不同发射延时集所增加的预设延时不同。

11、在其中一个实施例中，m个发射延时集所对应的发射角度之间的间隔相同，l个换能器通道各自对应的叠加发射波形的发射延时取决于聚焦深度。

12、在其中一个实施例中，所述根据l个换能器通道各自对应的叠加发射波形计算l个换能器通道各自对应的激励驱动波形，包括：

13、执行l次求解计算操作，以得到l个换能器通道各自对应的激励驱动波形；

14、其中，每次求解计算操作包括基于不同通道处的脉冲响应和叠加发射波形进行反卷积计算，获取计算得到的不同通道的激励驱动电压；

15、将不同通道的激励驱动电压编码，以多电平形式表示。

16、在其中一个实施例中，所述将不同通道的激励驱动电压编码，以多电平形式表示，包括：

17、通过带宽调制将不同通道的激励驱动电压转换为多电平表示。

18、在其中一个实施例中，所述将不同通道的激励驱动电压编码，以多电平形式表示，包括：

19、通过频率调制将不同通道的激励驱动电压转换为多电平表示。

20、在其中一个实施例中，所述方法，还包括：

21、为不同通道设定发射权重和接收权重；其中，不同换能器通道设定的发射权重和接收权重不同；

22、在l个换能器通道发射波束时，为发射的m个波束的延时分别施加对应的发射权重，及在l个换能器通道接收波束时，为接收的m个波束的回波信号的延时分别施加对应的接收权重。

23、一种多波束聚焦发射的超声成像装置，应用于包含l个换能器通道的相控阵超声探头，所述装置包括：

24、发射波形计算模块，用于计算发射单个聚焦超声波束时，换能器不同通道在预设聚焦深度、不同发射角度下的发射延时，以得到l×n的发射延时矩阵；其中，不同通道为所述l个换能器通道中的任意一个，不同发射角度为预设成像视窗所覆盖的n个发射角度中任意一个；使用脉冲激励换能器所有通道，并使用水听器测量不同通道的回波信号；在同时发射多个聚焦波束时，将m个发射角度作为一个组合，基于不同通道各自对应的发射延时，对不同通道各自对应的发射波形进行补0，并将补0后的发射波形叠加，以得到l个换能器通道各自对应的叠加发射波形；

25、驱动波形计算模块，用于根据l个换能器通道各自对应的叠加发射波形计算l个换能器通道各自对应的激励驱动波形；

26、成像模块，用于循环地执行n/m次发射接收操作和图像重建操作，以重建形成全局图像；其中，每次发射接收操作包括对l个换能器通道同时施加各自对应的激励驱动波形以发射m个波束，并获取l个换能器通道接收到的m个波束的回波信号，且每次发射操作发射的m个波束的角度不同，每次图像重建操作包括对当前接收到的m个波束的回波信号进行波束合成以重建形成一张局部图像，所述全局图像由n/m张局部图像构成。

27、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述多波束聚焦发射的超声成像方法的步骤。

28、一种多波束聚焦发射的超声成像设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述多波束聚焦发射的超声成像方法的步骤。

29、本发明提供了多波束聚焦发射的超声成像方法、装置、设备和介质，首先计算发射单个聚焦超声波束时，换能器不同通道在预设聚焦深度、不同发射角度下的发射延时，以得到l×n的发射延时矩阵；以及使用脉冲激励换能器所有通道，并使用水听器测量不同通道的回波信号；接着在多波束聚焦发射的前提下，基于不同通道在m个发射角度上发射波形的发射延时对该不同通道在m个发射角度上的发射波形补零并进行叠加，以得到l个换能器通道各自对应的叠加发射波形；这样这个叠加发射波形就整合了m个独立的发射角度的发射波形，一共得到l个叠加发射波形。进一步的，根据l个换能器通道各自对应的叠加发射波形计算l个换能器通道各自对应的激励驱动波形，该激励驱动波形用于驱动各个换能器通道。最后循环地执行n/m次发射接收操作和图像重建操作，以重建形成全局图像；其中，每次发射接收操作包括对l个换能器通道同时施加各自对应的激励驱动波形以发射m个波束，并获取l个换能器通道接收到的m个波束的回波信号，且每次发射操作发射的m个波束的角度不同，每次图像重建操作包括对当前接收到的m个波束的回波信号进行波束合成以重建形成一张局部图像，全局图像由n/m个局部图像构成。这样就能将原本单独地进行n次超声发射操作及图像重建操作，优化为进行n/m次超声发射操作及图像重建操作，从而提高图像成像效率m倍，可以帮助实现一些特殊的临床需求。