[发明专利]快速二维多普勒速度和方向成像

说明书

本发明涉及快速二维多普勒速度和方向成像。该公开涉及用于快速2D血流速度超声成像的方法、制品和设备。在实施方式中，其包括生成表示在多个发射事件中所形成的多个波束的波束数据，其中所述多个发射事件中的每个发射事件关联于发射事件索引，各个波束关联于波束索引，且所述波束数据关联于发射事件索引、接收波束索引和重复索引；基于所述波束数据计算感兴趣的区域内的位置；处理所述波束数据以得出速度,其中各个所述速度关联于所述发射事件索引和所述接收波束索引；将所述速度分组；和对于各个组，计算2D速度矢量的角度分量，且计算2D速度矢量的振幅分量。

技术领域

本发明的系统和方法总体涉及超声系统，尤其涉及在复杂介质中速度和流动方向的估计以及用于流动速度矢量估计的超声系统。

背景技术

对于各种医疗应用，超声系统已经变成广泛使用的诊断工具。与一些其他的诊断工具或系统相比，许多超声系统是非侵入性的和非破坏性的。超声系统总体包括用于接近对象或直接置于对象上和在对象上方移动的声头，例如，对象为患者。超声系统可提供对象的内部结构的可视化，例如，该内部结构为组织、血管和/或器官。通过电激励声头内的换能器阵元来生成行进至人体中的超声信号，以及通过接收从组织、血管和/或器官所反射的回波信号，超声系统运行。所反射的回波信号然后被处理以产生对象的内部结构的可视化。

超声系统的应用之一是用于测量血流速度。该信息可以用于心血管研究和其他医学领域。为了呈现血流的不同方面，已经开发了多种方法，例如，B-型成像和彩色多普勒成像。流动领域的B型成像通常用来定位血管，以测量血管的尺寸和观察流动结构。B型图像显示亮度，该亮度指示从目标对象反射的超声信号的强度。除了灰阶显示之外，流动速度可以在彩色多普勒成像中被呈现为B型图像的叠加，以显示在血管内血细胞速度的测量。在常规的系统中，彩色多普勒图像对于该系统的质量和效率产生很多限制。

首先，彩色多普勒成像的帧频会是低的。由于对于显示的每个图像扫描线仅需要一个发射脉冲，故B型图像可以在较高的帧频下完成。对比而言，每个多普勒图像扫描线需要被询问多次以便估计在沿着该扫描线的各个点处的多普勒频移。沿着扫描线的每次询问获得回波数据的全扫描线，对于在图像扫描线上的每个点，在一段时间上获得的样本组被称为一个集合。由于在彩色多普勒成像中的询问花费时间，人们通常牺牲B型图像质量(例如，较小的线密度、较小的采样率和/或多波束形成器)，以便获取有用的帧频。

第二，常规的系统和方法会具有差的横向分辨率。例如，在如图1A中所示出的常规彩色多普勒成像系统100中，常规的方法通常使用声头110上的多个换能器阵元112，以朝向焦点发射超声脉冲。这样的常规方法被使用，以便获取所需的信噪比且改善在焦点处的横向分辨率。当焦点具有最高的横向分辨率时，其余的波束经受差的横向分辨率。

第三，如图1A中所示出的常规系统100也经受预绘制的窗口限制。为了获得流动速度的具体量化，需要提前在感兴趣的区域内选取小得多的样本体积。超声波检测师通常需要绘制扫描区域的窗口，仅在该窗口中，彩色多普勒方法被使用诸如重复发射脉冲，结果仅显示在该窗口中。该预绘制的窗口需求意味着，位于预定义的窗口的外部的运动反射器可以不被识别直到进行单独的多普勒成像会话。因此，难以获得彩色多普勒图像的全扫描区域。

第四，使用常规的方法和系统，难以获得绝对速度和方向两者。图1A中所示出的系统会需要方向转向和多次发射以检测运动反射器的速度。近年来，如图1B至图1D中所示出的平面波在行业内已经引起关注。与在图1A中所示出的常规的方法和系统相比，由于平面波没有横向分辨率，故可以同时形成大规模的接收波束。然而，更大规模而没有预绘制窗口限制会增大帧频，同时失去横向分辨率。为了获得横向信息，类似于图1A中所示出的常规方法，在速度检测期间，方向转向会是必要的以执行成角度的发射。