[发明专利]超声系统中的波束形成后压缩

说明书

技术领域

本发明涉及在超声成像系统中由应用在接收的超声信号样本的接收波束形成器所产生的波束形成样本的压缩，特别是在用于图像形成的处理之前独立地压缩每个波束的波束形成样本以及解压缩。

背景技术

医疗超声系统通过从由临床医生放置在受试对象上的换能器发送超声波束，扫描受试对象的内部解剖结构。超声波在具有不同声阻抗的内部组织的界面上反射，产生回声。换能器接收回声并将它们转换为电超声信号。超声系统将一序列的处理步骤应用到超声信号以产生在控制台上显示的图像或一系列图像，用以由临床医生分析。基于接收的回声的强度形成的图像称为B-模式图像。此外，系统可以测量超声信号的多普勒频移(Doppler shifts)以产生指示比如血液之类的流体的流动的彩色图像，以及执行对诊断有用的额外的分析。

常规的医疗超声换能器包括在由电信号驱动时发送超声波，接收返回的回声并且将接收的回声转换为多个模拟信号的压电元件阵列。多个模拟到数字转换器(analog to digital converter，简称ADC)对模拟信号采样，每个模拟到数字转换器都产生数字信号样本流。信号样本的典型的数字信号处理包括波束形成、下变频转换、B-模式(亮度)处理和/或多普勒处理、扫描转换以及用于显示的图像处理。波束形成器对信号样本流应用延迟与累加操作以形成对应于视场中的特定方向的波束形成样本阵列。波束形成器通过对信号样本流应用不同的延迟模式，能够产生对应于视场中的不同方向的数个波束形成样本阵列。取决于期望的诊断信息类型，随后在波束形成样本上执行B-模式处理和/或多普勒处理以形成B-模式检测样本和/或多普勒检测样本。检测样本的空间坐标仍然对应于波束形成样本的波束几何形状。扫描转换器执行检测样本的坐标转换以产生具有适合用于显示的光栅格式的数据帧。将额外的图像处理应用到样本帧以允许它们作为二维(2-D)或三维(3-D)图像显示。

用以改进医疗超声系统的当前努力针对于提高控制台/车系统的诊断能力以及开发具有提高的图像质量的较小的便携式设备。对于高端控制台或车系统，增加换能器元件的数量以产生更高分辨率和/或3-D图像以扩展诊断能力是。增加换能器元件的数量会增加从换能器头传达到控制台处理器的数据量，其可能需要更高带宽的通信信道以及更大的电缆连接。换能器头的数据采集能力由操纵需要和外形要素所限制。手提或手持式超声设备对于在小诊所、移动治疗单元以及家庭中的使用是经济的和期望的。对于这些设备，电池寿命也是一种限制。在超声系统中更加高效的处理、传输和存储超声信号数据可以节省功率、数据传输带宽和存储器容量。

超声信号数据的压缩能够对控制台/车系统和便携式系统两者提供益处。益处包括降低系统的数据传输带宽、存储器容量和功率要求。对于便携式或者手提式超声系统，这些益处会降低重量并且增加电池寿命。对于控制台系统，压缩会减轻增加由换能器头获取的数据量并传送数据到超声信号处理器的影响。在计算上高效的压缩在对系统复杂度具有较低影响或者没有影响的情况下引入压缩的益处。