[发明专利]弧面波发射双方向接收聚焦超声成像新方法

说明书

所属技术领域

本发明专利涉及一种新的医学超声成像方法，目的是突破传统超声成像的瓶颈，消除厚度伪像，大幅度提升图像质量。本发明专利属于医学超声成像领域的一项重要技术突破。

背景技术

医学超声成像技术，是指利用向人体组织发射超声波能量，根据人体组织内部散射回探头的声能信息，提取出人体内部脏器的切面或立体结构图像，为临床诊治疾病和医学研究提供极为重要的人体解剖和功能信息。目前，超声成像技术已成为现代医学影像学必不可少的重要组成部分，成为临床诊断和医学研究普遍使用的一项极其重要的无创工具。自上个世纪40年代末，超声仪器被首次应用于临床以来，医学超声成像技术和仪器迅猛发展，从最早的A超，到M、B、D超，从一维到二维、三维、四维，已经取得令人惊讶的辉煌成就。但是，传统的超声成像的技术仍然存在很多的缺陷，还远不能满足临床诊断和医学科学研究的需要。例如，传统单点图像信息采集方式的超声成像技术时间和空间分辨力低，发射的超声剂量较大等。除此之外，传统超声的厚度伪像(即容积效应)问题一直存在。厚度伪像是指，超声成像厚度方向上声场内所有结构反射或散射回探头的能量信息叠加在一起，在二维扫描平面一同显示引起的图像失真现象。传统的超声探头发射的声束经过声透镜的聚焦后可以使超声声束在厚度方向上稍微变细，但是这种厚度在远场会更加显著，厚度伪像也十分明显。厚度伪像不仅严重影响了超声成像的质量，干扰和阻碍对临床疾病的正确诊断，甚至会导致错误的诊断或结论。目前，通过声透镜虽能在一定程度上使厚度方向上的声束聚焦，但这种方法作用有限，厚度伪像在远场依然比较明显，非常容易造成误诊。这些包括厚度伪像在内的传统超声成像的瓶颈已经越来越严重地阻碍了医学超声成像技术的继续发展，亟需得到解决。

值得一提的是，本专利申请人曹铁生教授于1996年提出了从最简单的弧面波发射超声成像系统到未来完全型的球面波发射超声成像系统的新理论和方法，并且后来在其主持的国家自然科学基金的资助下，证明了弧面波发射，利用并行计算技术，逐层对超声所照射的弧面组织内的散射点同步接收聚焦，逐层采集像素信息这一新成像方法的可行性。虽然这一全新的超声成像理论具有巨大的创新性和未来发展潜力，但当时曹铁生教授并未及时申请专利加以保护，相反，本着学术交流的精神，曹铁生教授于1997年3月在美中互利工业公司(经销商)和西门子(医疗)有限公司(生产厂家)联合举办的西门子超声仪器用户会上，向生产厂家派来的超声技术工程专家Thomas Jedrzejewicz(简称为T.J.)详细阐述了这一新理论和方法的要点，并从工程技术的角度论述了它的可行性。由于当时缺乏知识产权保护的意识，导致了弧面波发射超声成像技术被他人抢先在中国申请了专利。然而，即使如此，到目前为止，世界范围内还没有出现能够完全消除厚度伪像的超声成像技术。本发明专利提出的厚度方向上发射和接收聚焦的超声成像新方法属于一种新的成像思路，能够消除超声成像中的厚度伪像问题。

发明内容

为了克服传统超声成像的缺陷，完全消除厚度伪像，大幅度提升超声成像的图像质量，本发明专利提供了一种基于弧面波发射，在厚度方向上发射和接收均聚焦的超声成像方法，利用本专利除了可以实现超声成像速度快、空间分辨力高、发射剂量小等优点，而且还可以完全消除厚度伪像，是超声成像技术领域的一项重大突破。