[发明专利]超声控制器单元和方法

说明书

一种超声控制器单元(22)，用于出于导出一个或多个生理参数测量结果的目的而在采集超声数据时控制超声换能器单元(24)。所述控制器适于控制被应用于所述换能器单元的多个换能器元件(26)中的每个换能器元件的发射和接收信号的权重系数。所述控制器适于检测在所接收到的数据中的影响(例如，遮掩)所述换能器中的一个或多个换能器的输出路径的任何伪影，并且识别受影响的换能器元件。不受影响的换能器元件的权重系数然后被调节，以便如果仅使用所述不受影响的换能器元件导出则最小化所述参数测量结果中的估计的噪声分量。所述一个或多个参数的测量结果然后通过仅收集来自所述不受影响的换能器的数据来导出，这些不受影响的换能器被配置有经优化的权重系数。

技术领域

本发明涉及用于在存在阻碍伪影的情况下优化超声数据收集的超声控制器单元。

背景技术

超声成像是用于对解剖结构进行可视化的广泛使用的成像模态。被成像的结构通常由专家来分析和解读。超声的另一种用途是监测这样的结构的参数，诸如血管的直径或心率。

用于参数估计的典型方法包括根据输入的超声数据来重建图像的第一步骤，紧接着基于重建的图像的参数估计的第二步骤。图像重建通常需要波束转向、一个或多个超声处理(超声信号传播)的信号复合、紧接着扫描格式转换和图像增强。参数估计过程然后例如根据时间使用所输出的重建的图像序列来导出参数的一个或多个值。该参数估计然后能够被用于输出图像序列与参数的叠加。

在特定应用中，系统执行增强的过程以动态地改善所输出的参数估计的质量或准确性可能是有利的或必要的。这常常会是例如系统的物理设置易于偏移或改变从而导致参数估计的准确性劣化的情况。

例如，在无操作者的身体穿戴式超声监测应用中(例如使用具有被嵌入在其中的超声换能器阵列的可身体安装的贴片)，可以在延长的时段(例如，数小时或数天)内采集测量结果。在该时间期间，超声(身体上的)探头到身体(通常为皮肤)的声学耦合会劣化。例如，通常被用于促进均匀声学耦合的超声凝胶会蒸发。另外，气泡能够被俘获在超声凝胶层中，并且这些气泡的位置可能随着时间而缓慢地改变，从而干扰超声信号。在这种次佳声学耦合的情况下，超声信号将遭受干扰。这降低了重建的图像以及使用重建的图像作为输入的连续参数估计的质量。

次佳声学耦合的这种问题是已知的。解决该问题的通常所采用的方案是引入增强或优化图像重建的步骤。通过优化图像重建步骤，参数估计通常也被改善。方案通常是基于绘制图像重建内容自适应的波束形成和数据复合过程，经常通过调节被应用于超声探头信号输出的切趾法过程的参数。

切趾法是基于改变超声信号波形的形状的光学滤波技术，常常去除强度峰值附近的由衍射引起的爱里斑(Airy disks)，改善聚焦。爱里斑的旁瓣是造成使图像退化的主要原因，并且因此切趾法常常基于旁瓣抑制。

采用切趾法来改善通过旁瓣控制的合成孔径雷达(SAR)图像形成例如从H.C.Stankwitz等人的Nonlinear apodization for Sidelobe Control in SAR Imagery(IEEE TR.Aerospace and El.S.，V.31:1，1995年1月，第267-279页)是公知的。

在超声成像中，横向旁瓣的减少导致具有更少失真和更少伪影的经改善的图像。一般而言，切趾法被用于减少旁瓣以换取增加中心瓣的宽度并且因此降低横向分辨率。

然而，对此的改进由空减影成像(NSI)来提供。这是将多个切趾法应用于同一图像的多个副本以降低旁瓣水平同时也改善横向(和时间)分辨率的非线性图像处理技术(参见例如JONATHAN R.REEG，Null subtraction imaging technique for biomedicalultrasound imaging,MSc Thesis，University of Illinois at Urbana-Champaign，2016)。