[发明专利]经颅低频超声线性调频脉冲逆转微泡成像方法

说明书

本发明提供一种经颅低频超声线性调频脉冲逆转微泡成像方法：低频经颅专用超声线阵换能器发射相位相反的线性调频线性扫描声束或宽波束；对应阵元接收的超声回波信号经采样并转化为射频数据；对射频数据进行脉冲压缩以及将两组脉冲压缩后的相位相反的射频数据进行叠加；将经过叠加的射频数据经延迟校正后进行压缩自适应波束合成；对经过波束合成得到的信号依次进行包络检波及对数压缩。本发明利用低频线性调频信号及多角度复合成像技术，联合突破了颅骨对超声信号的遮挡和屏蔽，实现了高灵敏度的颅内组织超声成像。本发明解决了超声信号经颅骨后严重衰减，使得经颅超声探测深度有限、难以对颅内进行检测成像的难题。

技术领域

本发明属于超声检测及超声成像技术领域，涉及低频超声线性调频和多角度复合技术，具体涉及经颅低频超声线性扫描模式线性调频脉冲逆转微泡成像方法，以及经颅低频超声平面波单一角度或多角度复合线性调频脉冲逆转微泡成像方法。

背景技术

超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收和处理，以获得内脏器官的图像。超声成像的方法用来判断内脏的位置、大小和形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，具有广泛的应用价值。

虽然超声可以对诸多人体组织和器官进行成像观察，但是对于经颅组织和血管的超声成像技术还处于发展阶段。目前，颅内超声检测主要集中在经颅多普勒技术。近年来，颅内血管造影成像技术的发展，为超声经颅成像及检测提供了更准确的方法，克服了经颅多普勒检测显像不全、定位不精确等缺点。

人体颅骨属于强反射界面且衰减系数极大。目前，临床经颅多普勒成像和针对颅内超声成像的研究都选择颞骨作为“声窗”，因为颞骨被证实是颅骨中最薄且曲率最小的部分。但是颞骨对超声波仍然具有很强的衰减作用，弱回波信号是影响目前经颅多普勒成像最主要的因素，也是经颅超声研究的主要方向。解决超声透过颅骨后的衰减问题并提高成像质量是超声颅内成像技术的关键。但是，研究表明，即使是颞骨部分，其对超声信号也有15dB以上的衰减，使得普通成像方案面临巨大挑战。

超声在介质中传播时，其声阻抗为介质的密度与介质在声波影响下的运动速度的乘积。在介质确定的条件下，声波频率越低，振动速度越小，声阻抗也就越小，声波在传播中消耗的能量就越小，从而在介质的另一侧能够保持更高的声压，表现为穿透力强。由于颅骨具有较高的密度，因此超声波的中心频率越低，透过颅骨后的声压越高，对颅内血管的成像效果也就更好。所以理论上中心频率较低的超声波可以更多地穿过人体颅骨，从而提高超声经颅成像的质量。但是，过低的频率又会严重影响成像的质量。

另一方面，线性调频作为一种通过对信号进行非线性相位调制或线性频率调制获得大时宽带宽积的典型方法，其原理方便实现，已被广泛应用于通信、雷达、声呐和地震勘探等系统。线性调频信号通常也被称为Chirp信号，即频率随时间而线性改变(增加或减少)的信号。在超声领域，线性调频在发射时采用宽脉冲以提高发射的平均功率，保证足够大的穿透能力和作用距离；而接收时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲，以恢复纵向分辨率，从而较好地解决超声穿透力、灵敏度与成像质量之间的矛盾。其数字化的脉冲压缩系统具有性能稳定、受干扰小、工作方式灵活多样等优点。

针对经颅超声信号衰减程度、探测深度、检测灵敏度等相互制约的问题，目前尚未见到，综合考虑颅骨结构特点，利用低频线性调频超声信号作用于颅骨部位增加超声波的穿透力，并结合多角度复合技术进一步提高灵敏度，以突破颅骨对超声信号的屏障，实现对颅内组织的超声成像的研究。

发明内容

本发明的目的在于联合低频超声、线性调频信号、多角度复合等技术，提供一种经颅低频超声线性调频脉冲逆转微泡成像方法。该方法可以在经颅超声微泡成像中应用，通过克服经颅超声在信号衰减程度、探测深度和检测灵敏度等方面相互制约的矛盾，使颅内微泡散射能够达到大脑成像水平。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种经颅低频超声线性扫描模式线性调频脉冲逆转微泡成像方法，包括以下步骤：