[发明专利]一种提高二维阵列实时超声体成像质量的方法

说明书

技术领域

本发明属于超声成像技术领域，更具体地，涉及一种提高二维阵列实时超声体成像质量的方法。

背景技术

目前二维超声因其无辐射，价格便宜而在临床应用中得到广泛的应用。但对二维超声图像的观察必须依赖医生的经验和专业知识，不能形象的表示人体脏器的三维立体解剖结构。因此对三维超声的研究，可以提高超声图像的时间和空间分辨力有助于逼真的显示人体脏器各结构的解剖方位，周邻关系，活动规律和血流动力学变化，对于临床诊断和手术导航有着重要的意义。现有的对三维超声成像的方法主要有：1）机械扫描法；2）面阵成像法。机械扫描法是以采集的多幅二维图像做三维重建后得到三维超声图像，该方法存在操作复杂，成像缓慢，图像易失真等缺点。面阵成像法具有便捷快速，多向多平面扫描获得实时三维图像的优点，但是由于面阵所需的阵元数量巨大和通道数多而使得其加工困难，并且阵元间的高密集度使得阵元阻抗高而影响成像质量。

近几年来，多种降低阵元数量并在一定程度上维持图像质量的面阵设计方法已经被提出，比如稀疏阵列，合成孔径方法，最小冗余度法，子阵相控阵法等等。随机稀疏阵列采用随机选取阵列中的阵元进行发射，而破坏其对超声声场的等间隔采样，以此消除栅瓣的出现。此法虽然避免了栅瓣的出现，但也提高了旁瓣水平。使得相比于满阵，其图像质量下降。合成孔径法通过遍历发射阵元的方法虽然能有效的降低阵列的通道数，但是其旁瓣水平也被提高而影响图像质量。最小冗余度阵列也可以有效降低阵元的数量，提高成像速度，使得其能达到实时扫描的目的，但同样使得其旁瓣水平升高而影响图像质量。其他阵列设计方法不再一一列举。总体而言，现有的阵列设计方法都集中于如何设计出能降低阵元的数量和控制通道并使得该阵列设计能够具有较好的主旁瓣特性以及使其能进行实时三维成像，但是它们大部分都以牺牲旁瓣为代价，从而降低了成像质量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提高二维阵列实时超声体成像质量的方法，其能够降低面阵的阵元数量和通道数，降低三维超声系统的前端电路复杂程度，并提高三维图像质量，达到实时体成像。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高二维阵列实时超声体成像质量的方法，包括以下步骤：

（1）设置面阵阵列的发射和接收阵列布局；

（2）对面阵阵列执行参数初始化；

（3）将超声波的扫描区域的极坐标形式转换为直角坐标形式，其中r₀为扫描深度，θ为扫描仰角，为扫描方位角，0<θ≤π/2，直角坐标的横、纵坐标u和v分别为：

（4）利用远场连续波对面阵阵列的发射超声声场进行近似，以获取面阵阵列的空间脉冲响应，具体而言，包括以下子步骤：

（4-1）根据扫描区域的聚集中心对面阵阵列中的各阵元进行聚焦延时，具体而言，聚焦中心为θ₀为聚焦中心的仰角，为聚焦中心的方位角。各个阵元到聚焦中心的聚焦延时Δt_nm为：

Δtnm=r0c-(r0u0-nd)2+(r0v0-md)2+(cosθ0r0)2c]]>