[发明专利]实现高灵敏度成像的超声成像方法、超声成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像领域，尤其涉及一种实现高灵敏度成像的超声成像方法和一种超声成像装置。

背景技术

医用超声成像设备利用超声波在人体中的传播，得到人体组织和器官结构的超声波特征信息。超声成像设备中通常采用多阵元探头，高压脉冲波加载在探头各阵元上，激励阵元产生高频超声波进而形成发射波束进入人体，探头各阵元接收人体组织结构散射或反射的回波，形成接收波束，超声成像设备提取超声回波中的信息，形成各种成像模式进行显示。不同类型的成像模式对应不同类型的脉冲，黑白成像模式（也称B模式）对应B脉冲，彩色血流成像模式（也称C模式）对应C脉冲等。

在C模式下，通过动目标显示方式计算出血流中血细胞的动态信息，根据血细胞的移动方向、速度、分散情况等，调配红、蓝、绿三基色，变化其亮度，叠加在二维扫描图像（即B型图像）上。目前彩色血流成像的设计一般是交替发射一帧C脉冲和一帧B脉冲，经发射及接收后将回波信号送至波束合成模块处理，提高回波信号的信噪比，再根据回波信号的性质，将波束合成的输出信号送往相应信号处理模块，即与B型图像相关的送往二维B信号处理模块以得到二维B型图像数据，与彩色血流相关的送往彩色血流信号处理模块以得到彩色血流图像数据，最后，B型图像数据和彩色血流数据经显示模块组合，形成供显示屏同步显示的结果数据，如图1所示，图示中扇形部分为B型图像，虚线框内为彩色血流图像。

一般情况下，图像信号的强度和回波信号的强度成正比，回波信号的强度则和发射电压成正比（因发射电压与回波信号的声压成正比）。在发射波形、发射孔径等发射参数固定的情况下，发射电压决定回波信号的声压，发射电压和脉冲重复频率一起决定探头表面温升以及声功率。然而，这些发射参数的最大值都受到国际电工技术委员会（IEC，International Electro-technical Commission）、美国食品及药品管理局（FDA，Food and Drug Administration）等的限制，从而使得超声成像质量受到限制。灵敏度是超声成像质量中最重要的一个性能指标，特别是在血流成像中。最直接影响到灵敏度的因素是发射电压，其一般受声输出限制。FDA规定了医用超声的声输出的各项指标，包括Ispta.3（衰减后的空间峰值时间平均声强）、MI（机械指数，Mechanical Index）、TI（热指数，Thermal Index）。

为提高超声成像的灵敏度，一些研究采用瞬间提高电压到电路的最大电压方法，但这种情况下探头表面温升会明显增大，超过人体能够承受的温度。同时，机械指数MI也会超过FDA建议的安全阈值6。

IEC也规定了探头表面温升的限制标准。例如，在室温（通常为23±3℃）下探头与仿人体组织体模接触时，对于外用探头，30分钟之内探头表面温升不超过10度；对于介入探头，30分钟之内探头表面温升不超过6度。对于体表应用的探头（即外用探头），IEC假定体表温度为33度，加上10度的最高温升限制，则作用于体表的探头最高表面温度不得超过43度；对于介入探头，IEC假定与探头的接触面初始温度为37度，加上6度的最高温升限制，介入探头的最高表面温度也是不得超过43度。IEC还规定了在室温下，静止的空气中探头表面温升不超过27度。

由于B模式一般是发射脉冲较短、发射电压较大，因此机械指数MI是限制发射能量的主要因素，而C模式一般是发射脉冲较长、发射电压较小，因此探头表面温升是限制发射能量的主要因素，而其机械指数MI并没有达到FDA的上限阈值。对此，为提高血流成像的灵敏度，已有研究建议在探头上安装温度传感器，通过温度传感器控制探头的发射功率，当探头温度超过某一条件后，自动调整发射参数，如脉冲重复频率、频率、发射电压等，从而维持探头表面温度在某一可接受范围内。然而，虽然温度传感器可有效地检测并控制探头表面温度，但存在如下问题：一方面，图像质量时好时坏无法事先预知，导致影响诊断医生对探头图像的预期；另一方面，在探头上安装温度传感器，无形中增加了探头的成本，复杂度和发生故障的概率。

发明内容

本发明提供一种能够实现高灵敏度血流成像的超声成像方法及其对应的超声成像装置。