[发明专利]一种多角度平面波相干彩色多普勒成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多角度平面波相干彩色多普勒成像方法。

背景技术

超声影像在医学诊断中具有安全、无创、廉价、实时成像等优点，经过了半个世纪的发展，已经成为医院应用最广泛的影像诊断设备之一。超声波回拨信号不仅能够用于组织机构成像，还能实时提供检测目标的运动信息。在人体血管中，血红细胞、血小板等血浆成分受血液循环驱动，以不同的速冻流动着，超声多普勒成像基于超声波信号和血液散射体之间的多普勒效应，除了能够提供血管的形态图像，还可以用于血流速度、流动稳定性等血流动力学信息的检测或者判定，据此，可将多普勒在血流上的应用分为两大类：脉冲或连续多普勒频谱分析和彩色编码速度或功率血流成像。这些信息为心血管疾病和肿瘤的诊断提供了定量或定性的依据。

多普勒频谱分析具有出色的时间分辨率，可提供特定深度上血流定量信息。然而，血流的定量分析通常需要上千赫兹的超声脉冲重复频率，而传统成像的帧频仅为几十赫兹，因此，仅限于成像区域内单点或若干点计算多普勒频谱。同时，以往的超声波脉冲发射都是采用阵元发射点逐点发射，这就使得超声波成像的时间误差大，使得最终的成像与现实误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成像帧频大、成像效率高、成像效果好以及能够复合得出更加精准可靠的彩色血流图像的多角度平面波相干彩色多普勒成像方法。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括以下步骤：

（1）将由若干个超声换能器组成的阵元组置于成像区域上，同时激励所有所述超声换能器，从而产生一个向成像区域传播的超声平面波；

（2）将步骤（1）中的所述阵元组统一进行延时偏转，产生以不同角度方向向成像区域传播的超声平面波；

（3）步骤（2）中产生的每个角度方向的所述超声平面波经成像区域的组织散射后，形成与各个所述超声平面波相对应的回波信号；

（4）将在步骤（3）中的各个所述回波信号进行相干复合叠加处理，得到一个基于成像区域的复合超声波像；

（5）滤除步骤（4）所得出的复合超声波像的非血流信号，最终获得复合彩色血流信息图像。

所述超声平面波平行于所述超声换能器的发射面。

各个所述回波信号被所述阵元组依次回收。

每个所述超声平面波传播到成像区域的时间加上相对应的所述回波信号传播到换能器阵元组的传播时间的总时间τ为

其中x为超声平面波的发射位置于沿超声换能器方向上的点的位置数值，z为成像区域的深度，x₁为接收与x处超声平面波相对应的回波信号的阵元组的位置数值。

所述步骤（2）和（3）中，所述超声平面波的传播偏转角为，各阵元按的关系延时发射和接收，超声平面波传播到点（x，z）时间τ_ec为

替换所述公式(1)中的超声平面波传播时间，按照超声延时叠加原理，在成像区域上每点（x,z）回波的权值为

，

其中，阵元孔径大小为2a，所述阵元孔径大小小于所述声波换能器阵列总长度，RF为每个阵元接收到的超声射频信号。

在所述步骤（4）中，所有所述阵元组统一进行延时偏转发射n个所述超声平面波的角度为_i (i=1,…,n)，每一个所述超声平面波分别得到一幅图像s(x,z_i，i)，则n幅图像根据公式

进行相干叠加得到复合超声波像。

在所述步骤（5）中，所述复合超声波像中图像区域内各点射频信号CI（x,z）经过正交调解得到正交信号；对于每一像素点，在时间轴上采集若干帧，组合成一组慢时信号；根据成像区域内的血管壁和血流的频谱特征，选取合适的截止频率，设计高通滤波器滤除血管壁等静态信号，提取多普勒信号S_D（x,z），根据公式计算血流多普勒信号平方均值，即信号功率

其中，N_D为慢时信号长度，设置特定阈值，伪彩色编码显示血流的信号强度，从而最终获得复合彩色血流信息图像。