使用超声阵列换能器对障碍物后的组织和器官进行成像的制作方法

本发明涉及一种使用超声阵列换能器对障碍物后的组织和器官进行成像的方法。

背景技术：

1、超声成像是一种安全、无创的医学测试，有助于医生诊断和治疗疾病。超声难以穿透骨骼和其他硬物，因此只能看到骨骼结构的外表面，而不能看到内部和后面的结构(婴儿除外，他们骨骼中的软骨比大孩子或成人更多)[3]。据报道，在脊柱融合手术和椎弓根螺钉植入过程中，用一种特殊的超声阵列进行骨超声检查，其中低频环形阵列装置用于图像引导[4]。

2、超声也难以对包含矿化组织(如肾结石)的感兴趣区域进行成像。例如，在出版物[5]中，定义了基于图像分割的边界和阴影，并计算了肾结石的大小。交互式视觉引导工具(呈“v”形)用于检测和空间上定义超声成像采集和显示系统视野中的肋骨阻挡[6，8]。其他阴影抑制技术也用于减少叉形图像伪影，例如，通过降低超声波束的一些转向方向的权重[7]。所有这些方法都用于识别由浅高阻抗障碍物引起的阴影或阻挡，而没有提供对胸腔和其他硬物体后面的图像的解决方案。

3、商用线性相控阵列换能器(或简称相控阵列)可用于对胸腔后的组织和器官进行成像[1，3]。这种换能器长度较短，因此可以沿特定方向放置在肋骨之间。所有元件都用于在每条扫描线上获得图像。因为声束以不同的角度从换能器的一侧转向另一侧，所以产生了扇形图像输出。扫描线呈扇形，导致线密度随深度而降低，从而导致分辨率和信噪比的损失。相控阵列换能器在图像外围的聚焦能力也非常有限。

4、本发明涉及在存在浅肋骨或其他高阻抗障碍物(例如，金属植入物)的情况下的超声成像。特别地，本发明解决了对这些障碍后面的组织和器官进行医学诊断成像中的两个迫切需要：(1)更好的分辨率和信噪比，以及(2)将超声扫描仪放置在任何位置和方向而不用担心在输出图像中产生阴影区的能力。

5、为了进一步提高心血管应用的图像分辨率，需要更长的超声声阵列，因为心脏器官在胸腔后的深处，而传统的相控阵列与检查深度相比长度较短。在一些其他场景中，医生有时希望从某些位置和某些方向观察特定特征，但是肋骨的存在会造成困难，因为当前的超声扫描仪不能在这些位置和方向产生可接受的图像。使用更长的超声阵列的能力和在胸腔上的任何位置和任何方向放置阵列的能力使得我们的发明对于心血管应用是有用的和理想的。

技术实现思路

1、在一个实施例中，本申请公开了一种用于对障碍物后的组织进行成像的方法，包括以下步骤：(1)提供包括至少四个有源元件的超声阵列换能器；(2)将超声波束的数据样本沿着脉冲响应曲线喷入输出图像域；(3)由唯一属性的值对脉冲响应曲线上的每个点进行合并(binning)；(4)将脉冲响应曲线上每个点处的图像值相加到与唯一属性相关联的相应部分图像体积(volume)中；(5)对所有超声波束的所有数据样本重复步骤(2)-(4)以获得多个部分图像体积；(6)按唯一属性对部分图像体积进行分类以生成公共图像点集合；以及(7)通过在所有输出位置堆叠公共图像点集合来获得组织的图像。

2、在另一实施例中，超声阵列换能器是线性阵列换能器、弯曲阵列换能器或相控阵列换能器。

3、在另一实施例中，超声阵列换能器包括不止一行有源元件。

4、在另一实施例中，唯一属性是超声阵列换能器上的发射器-接收器距离或图像点处的反射角。

5、在另一实施例中，唯一属性是超声阵列换能器上的元件位置和/或图像点处的散射方向的函数。

6、在另一实施例中，所述方法还包括在生成公共图像点集合之后，对每个公共图像点集合执行幅度变化扫描，并确定每个公共图像点集合上的暗区域；以及在堆叠公共图像点集合时排除所述暗区域或降低所述暗区域的权重。

7、在另一实施例中，当超声波束被障碍物阻挡时，因为发射能量的损失引起每个公共图像点集合上的暗区域。

8、在另一实施例中，通过测量包络幅度、声能级或信号相干性来确定每个公共图像点集合上的暗区域。

9、在另一实施例中，所述方法还包括在生成部分图像体积之后，对每个部分图像体积执行幅度变化扫描，并确定部分图像体积上的暗区域；并且在部分图像体积的后续相干合成中排除暗区域或降低暗区域的权重。

10、在另一实施例中，当超声波束被障碍物阻挡时，因为传输能量的损失引起每个部分图像体积上的暗区域。

11、在另一实施例中，通过测量包络幅度来确定部分图像体积上的暗区域。

12、在另一实施例中，通过测量声能级或信号相干性来确定每个部分图像体积上的暗区域。

13、应当理解，前面的一般描述和下面的具体实施方式都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

技术特征：

1.一种用于对障碍物后的组织进行成像的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超声阵列换能器是线性阵列换能器、弯曲阵列换能器或相控阵列换能器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超声阵列换能器包括不止一行有源元件。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述唯一属性是所述超声阵列换能器上的发射器-接收器距离或图像点处的反射角。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述唯一属性是所述超声阵列换能器上的元件位置和/或图像点处的散射方向的函数。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述超声波束被所述障碍物阻挡时，因为传输能量的损失引起所述每个公共图像点集合上的所述暗区域。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，通过测量包络幅度、声能级或信号相干性来确定所述每个公共图像点集合上的所述暗区域。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，当所述超声波束被所述障碍物阻挡时，传输能量的损失引起所述每个部分图像体积上的所述暗区域。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，通过测量包络幅度来确定部分图像体积上的所述暗区域。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，通过测量声能级或信号相干性来确定所述每个部分图像体积上的所述暗区域。

技术总结
一种用于对障碍物后的组织进行成像的方法，其包括以下步骤：(1)提供包括至少四个有源元件的超声阵列换能器；(2)将超声波束的数据样本沿着脉冲响应曲线喷入输出图像域中；(3)通过唯一属性的值合并所述脉冲响应曲线上的每个点；(4)将所述脉冲响应曲线上的所述每个点处的图像值求和到与所述唯一属性相关联的相应部分图像体积中；(5)对所有超声波束的所有数据样本重复步骤(2)‑(4)以获得多个部分图像体积；(6)按所述唯一属性对所述部分图像体积进行分类，以生成公共图像点集合；以及(7)通过在所有输出位置堆叠公共图像点集合来获得所述组织的图像。

技术研发人员：彭成斌,唐骏
受保护的技术使用者：云溪医疗影像公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25