[发明专利]基波谐波复合成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗超声成像技术，尤其涉及基波谐波复合成像方法及装置。

背景技术

谐波成像技术是非线性声学在超声诊断中一项卓有成效的新技术。传统的超声成像系统是发射和接收相同频率的超声波，称为基波成像。实际上回波信号受到人体组织的非线性调制后，会产生基波的二次、三次等高次谐波，其中二次谐波幅值最强，利用人体回声的二次等高次谐波成像的方法称为谐波成像。

二次谐波成像时，仪器通过带通滤波，将基波滤除，只提取二次谐波信号进行成像。无造影剂存在时，二次谐波信号来自组织，称自然组织谐波成像，有造影剂存在时，二次谐波信号主要来自造影剂微泡，称造影谐波成像。由于二次谐波可提高图像的侧向分辨力，且随着谐波信号的增强，反射回声的波长减小，图像的轴向分辨力随之提高，同时随谐波信号增强，旁瓣作用减弱，背景杂波亦减少，这样图像的横向、纵向和对比分辨率都会有较大幅度的提高。由于造影剂微泡与周围组织声学特性的差异较大，因此比周围组织质点有更大的等效散射面积，加上微泡谐振引起的共振散射，故来自造影剂微泡的二次谐波信号较强，因此，造影谐波成像在临床上应用更广。

目前造影谐波成像存在的主要缺点是在造影谐波成像模式下，含有大量造影剂微泡的组织细节信息能被清晰地观察到，但器官的边界信息却变得模糊不清了。例如在观察人体肿瘤的时候，注入造影剂后，肿瘤内部组织能清晰显现，而肿瘤的边界却看不清楚，这在很大程度上影响了医生对疾病的诊断。这主要是因为造影剂微泡能够渗透到组织内部，却很难进入组织边界，因此组织内部的谐波强度大，而边界的谐波强度小，在谐波成像模式下，基波成分都被滤除了，凸显的是谐波成分，造成组织边界信息模糊不清。

发明内容

针对目前造影谐波成像存在的器官边界信息模糊不清的问题，本发明提出把基波成像和谐波成像相结合的方法与装置，使得器官的内部细节信息和边界信息能够同时被清晰地观察到。

本发明的原理是：在造影谐波成像模式下，造影剂微泡渗透到组织内部，使得组织内部的谐波强度增大，而边界的谐波强度小，谐波成像结果可以获得组织内部的细节，而使得组织边缘模糊。在基波成像模式下，谐波成分被视为噪声而滤除掉，基波信号强度占据主导地位，组织的边界对基波的反射强度很大，所以边界清晰。因此基波模式下，组织边界清晰，而谐波模式下，组织内部细节信息丰富，同时将两种模式下的信号复合到一起，就能确保两种信息被同时观察到，从而克服目前造影谐波成像存在的器官边界信息模糊不清的问题。

本发明的具体信号复合方法如下：

为了不影响复合后图像的纵向分辨率，基波信号和谐波信号必须处于同一频段。发射器在同一物理位置连续发射两次，第一次发射频率为f₀，接收并提取中心频率为2f₀的谐波，第二次发射频率为2f₀，接收并提取中心频率为2f₀的基波，这样基波信号和谐波信号的中心频率都是2f₀。为了减少运算量，基波和谐波的复合处理是针对解调后的基带信号进行的，谐波信号解调后形成谐波包络，并将其暂存到缓冲存储器中，基波信号解调后形成基波包络，基波包络经过一个简单的一阶差分运算，可提取出基波包络的边缘信息，并将该边缘信息与之前得到的谐波包络信号相叠加，即可得到复合的回波信号。

复合处理仅涉及信号暂存、一阶差分和加法这三种最为基本的运算，逻辑简单，易于实现，除此之外，其它部分的信号处理部分不需要作任何的改动。

附图说明

图1为基波和谐波提取示意图。

图2为全数字超声成像系统功能框图。

图3为解调器逻辑框图。

图4为基波谐波复合装置逻辑框图。

图2中：

100发射器

200接收器

300波束形成器

400解调器

500基波谐波复合装置

600前处理

700数字扫描变换(DSC)

800后处理

900显示

图3中：

400解调器

401带通匹配滤波器

402去绝对值逻辑电路

403低通滤波器

404抽样电路

图4中：

500基波谐波复合装置

501线缓冲存储器

502锁存器

503减法器

504阈值判断逻辑

具体实施方式