首页> 中国专利> 使用信道相干性和发射相干性进行相干复合运动检测的方法和系统

使用信道相干性和发射相干性进行相干复合运动检测的方法和系统

摘要

本发明题为“使用信道相干性和发射相干性进行相干复合运动检测的方法和系统”。本公开提供了一种用于生成超声图像的方法,该方法包括:由换能器中的多个发射器以不同的角度发射至少两个发射波束,其中发射波束的至少部分覆盖重叠区域;并且由换能器的多个传感器接收发射波束的反射信号。方法还包括:计算接收信号的信道相干性,以产生一个或多个信道相干性图像;并且计算接收信号的发射相干性,以产生一个或多个发射相干性图像。组合来自信道相干性图像中的至少一个图像和发射相干性图像中的至少一个图像的信息,以识别移动对象。然后处理来自重叠区域中的不同发射的接收信号,以产生针对移动对象补偿的最终图像。

著录项

  • 公开/公告号CN112773392A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-05-11

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 通用电气精准医疗有限责任公司;

    申请/专利号CN202011109858.3

  • 发明设计人 托雷·比亚斯塔德;

    申请日2020-10-16

  • 分类号A61B8/00(20060101);

  • 代理机构31100 上海专利商标事务所有限公司;

  • 代理人侯颖媖;钱慰民

  • 地址 美国威斯康星州

  • 入库时间 2023-06-19 10:58:46

说明书

技术领域

某些实施方案涉及超声成像。更具体地,某些实施方案涉及使用信道相干性和发射相干性提供相干复合运动检测的方法和系统。

背景技术

超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医学成像技术。超声成像使用实时的、非侵入性高频声波来产生一系列二维(2D)图像和/或三维(3D)图像。

在对患者进行基于超声的成像期间,有时可能会降低患者的图像质量。因此,要提供准确和清晰的图像,还需很多努力。

通过将此类系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较,常规和传统方法的更多限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。

发明内容

提供了一种使用信道相干性和发射相干性进行相干复合运动检测的系统和/或方法,基本上如结合至少一个附图所示和/或所述,如在权利要求中更完整地阐述。

从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征、以及其例示的实施方案的细节。

附图说明

图1是根据各种实施方案的可用于使用信道相干性和发射相干性提供相干复合运动检测的示例性超声系统的框图。

图2是根据各种实施方案的实验超声造影成像设置的图。

图3是根据各种实施方案的使用相干复合的示例性超声图像的显示。

图4是根据各种实施方案的使用非相干复合的示例性超声图像的显示。

图5是根据各种实施方案的示例性发射相干性图像的显示。

图6是根据各种实施方案的示例性信道相干性图像的显示。

图7是根据各种实施方案的示例性相干性差异图像的显示。

图8是根据各种实施方案的在处理以检测具有移动组织的区域之后的图7的示例性相干性差异图像的显示。

图9是根据各种实施方案的示出可用于使用信道相干性和发射相干性提供相干复合运动检测的示例性步骤的流程图。

具体实施方式

某些实施方案可见于可用于使用信道相干性和发射相干性提供相干复合运动检测的示例性超声系统的方法和系统中。各种实施方案具有通过准确地确定超声图像中的像素是否由于运动而遭受相位抵消来改善超声图像的技术效果。

当结合附图阅读时,将更好地理解前述发明内容以及下文对某些实施方案的详细描述。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言,这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此,例如,一个或多个功能框(例如,处理器或存储器)可以在单件硬件(例如,通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中来实现。类似地,程序可以是独立程序,可以作为子例程包含在操作系统中,可以是安装的软件包中的功能等。应当理解,各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解,可组合实施方案,或者可利用其他实施方案,并且可在不脱离各种实施方案的范围的情况下进行结构、逻辑和电气改变。因此,以下详述不应视为限制性意义,并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。

如本文所用,以单数形式列举并且以词语“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤,除非明确说明此类排除。此外,对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性的实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外,除非明确地相反说明,否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。

同样如本文所用,术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而,许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外,如本文所用,短语“图像”用于指超声模式,诸如B模式(2D模式)、M模式、三维(3D)模式、CF模式、PW多普勒、CW多普勒、MGD,和/或B模式和/或CF的子模式,诸如剪切波弹性成像(SWEI)、TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio,并且在某些情况下还包括MM、CM、TVD,其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。

此外,如本文所用,术语“处理器”或“处理单元”是指可以执行各种实施方案所需的计算的任何类型的处理单元,诸如单核或多核:CPU、加速处理单元(APU)、图形板、DSP、FPGA、ASIC或它们的组合。

应当指出,本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理,该处理在一些实施方案中包括波束形成,而在其他实施方案中不包括波束形成。例如,可在不进行波束形成的情况下形成图像,诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵,使得乘积是图像,并且其中该过程不形成任何“波束”。另外,可使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如,合成孔径技术)来执行图像的形成。

在各种实施方案中,在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像,例如包括超声波束形成,诸如接收波束形成。具有根据各种实施方案形成的软件波束形成器架构的超声系统的一个具体实施在图1中示出。

图1是根据各种实施方案的可用于使用信道相干性和发射相干性提供相干复合运动检测的示例性超声系统的框图。参考图1,示出了示例性超声系统100的框图。超声系统100包括发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、A/D转换器122、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和档案138。

发射器102可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可用于驱动超声探头104。超声探头104可包括二维(2D)压电元件阵列。超声探头104可包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件106和一组接收换能器元件108。在某些实施方案中,超声探头104可操作为采集覆盖解剖结构(诸如心脏、血管或任何合适的解剖结构)的至少大部分的超声图像数据。

发射波束形成器110可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可用于控制发射器102,该发射器通过发射子孔径波束形成器114驱动该组发射换能器元件106将超声发射信号发射到感兴趣区域(例如,人、动物、地下空腔、物理结构等)中。发射的超声信号可从感兴趣对象中的结构(如血细胞或组织)反向散射,以产生回波。回波由接收换能器元件108接收。

超声探头104中的该组接收换能器元件108可用于将所接收的回波转换为模拟信号,通过接收子孔径波束形成器116进行子孔径波束形成,然后传送到接收器118。接收器118可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为接收来自接收子孔径波束形成器116的信号。可以将模拟信号传送到多个A/D转换器122中的一个或多个。

多个A/D转换器122可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可用于将来自接收器118的模拟信号转换为对应的数字信号。多个A/D转换器122设置在接收器118与RF处理器124之间。尽管如此,本公开在这方面并不受限制。因此,在一些实施方案中,多个A/D转换器122可被集成在接收器118内。

RF处理器124可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可用于解调由多个A/D转换器122输出的数字信号。根据一个实施方案,RF处理器124可包括复解调器(未示出),该复解调器可用于解调数字信号以形成代表对应回波信号的I/Q数据对。然后可将RF数据(可以是例如I/Q信号数据、实值RF数据等)传送到RF/IQ缓冲器126。RF/IQ缓冲器126可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为提供由RF处理器124生成的RF或I/Q信号数据的临时存储。

因此,各种实施方案可使例如RF处理器124用适当的RF缓冲器126处理实值RF数据或该数据的任何其他等效表示。

接收波束形成器120可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可用于执行数字波束形成处理以例如对经由RF/IQ缓冲器126从RF处理器124接收的延迟信道信号、相移信道信号和/或加权信道信号求和并输出波束求和信号。可对延迟信道数据和/或相移信道数据和加权信道数据求和以形成从接收波束形成器120输出的扫描线,其中该扫描线可以是例如复值或非复值。信道的特定延迟可例如由RF处理器124或被配置为执行该任务的任何其他处理器提供。所得到的处理的信息可以是从接收波束形成器120输出并且传送到信号处理器132的波束求和信号。根据一些实施方案,接收器118、多个A/D转换器122、RF处理器124和波束形成器120可被集成到单个波束形成器中,该单个波束形成器可以是数字的。在各种实施方案中,超声系统100包括多个接收波束形成器120。

用户输入设备130可用于输入患者数据、扫描参数、设置、选择协议和/或模板等。在示例性实施方案中,用户输入设备130可操作为配置、管理和/或控制超声系统100中的一个或多个部件和/或模块的操作。就这一点而言,用户输入设备130可用于配置、管理和/或控制发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和/或档案138的操作。用户输入设备130可包括一个或多个按钮、一个或多个旋转编码器、触摸屏、运动跟踪、语音识别、鼠标设备、键盘、相机和/或能够接收用户指令的任何其它设备。在某些实施方案中,例如,可将用户输入设备130中的一个或多个用户输入设备集成到其他部件(诸如显示系统134或超声探头104)中。例如,用户输入设备130可包括触摸屏显示器。

信号处理器132可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可用于处理超声扫描数据(即,求和IQ信号)以便生成用于在显示系统134上呈现的超声图像。信号处理器132可操作为根据所采集的超声扫描数据上的多个可选择超声模态来执行一个或多个处理操作。在示例性实施方案中,信号处理器132可用于执行显示处理和/或控制处理等。随着接收到回波信号,可以在扫描会话期间实时处理采集的超声扫描数据。除此之外或另选地,超声扫描数据可在扫描会话期间暂时存储在RF/IQ缓冲器126中并且在在线操作或离线操作中以不太实时的方式处理。在各种实施方案中,处理的图像数据可呈现在显示系统134处和/或可存储在档案138处。档案138可以是本地档案、图片归档和通信系统(PACS),或用于存储图像和相关信息的任何合适的设备。

信号处理器132可以是一个或多个中央处理单元、微处理器、微控制器等。例如,信号处理器132可以是集成部件,或者可分布在各个位置。在示例性实施方案中,信号处理器132可能够从用户输入设备130和/或档案138接收输入信息,生成可由显示系统134显示的输出,并且响应于来自用户输入设备130的输入信息来操纵输出等。信号处理器132可能够执行例如根据各种实施方案的本文所讨论的方法和/或指令集中的任一者。

超声系统100可用于按适用于所考虑的成像情况的帧速率连续采集超声扫描数据。典型的帧速率在20-120的范围内,但可更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示系统134上。图像缓冲器136被包括以用于存储未被安排立即显示的所采集的超声扫描数据的处理的帧。优选地,图像缓冲器136具有足够的容量来存储至少几分钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器136可体现为任何已知的数据存储介质。

显示系统134可以是能够将视觉信息传送给用户的任何设备。例如,显示系统134可包括液晶显示器、发光二极管显示器、和/或任何合适的一种或多种显示器。显示系统134可能够操作以呈现超声图像和/或任何合适的信息。例如,在显示系统134处呈现的超声图像可包括标记、跟踪标识符和/或任何合适的信息。

档案138可以是与超声系统100集成和/或通信地耦接(例如,通过网络)到超声系统100的一个或多个计算机可读存储器,诸如图像归档和通信系统(PACS)、服务器、硬盘、软盘、CD、CD-ROM、DVD、紧凑存储器、闪存存储器、随机存取存储器、只读存储器、可电擦除和可编程只读存储器,以及/或者任何合适的存储器。档案138可包括例如由信号处理器132访问和/或结合到信号处理器132的数据库、库、信息集或其他存储器。例如,档案138能够暂时或永久地存储数据。档案138可能能够存储医学图像数据、由信号处理器132生成的数据和/或信号处理器132可读取的指令等。在各种实施方案中,档案138存储例如超声图像数据、标记的超声图像、标识指令、分割指令、标记指令和跟踪指令。

超声系统100的部件可在软件、硬件、固件等中实现。超声系统100的各种部件可以通信地连接。超声系统100的部件可单独实现和/或以各种形式集成。例如,显示系统134和用户输入设备130可集成为触摸屏显示器。此外,虽然将超声系统100描述为包括RF处理器124和信号处理器132,但是本公开的各种实施方案可仅使用一个处理器。各种实施方案可将RF处理器124和信号处理器132中的每一者称为处理器。此外,可能存在其他处理器来另外执行被描述为由RF处理器124和信号处理器132执行的任务,并且为了便于描述,所有这些处理器都可被称为“处理器”。

图2是根据各种实施方案的实验超声造影成像设置的图。参考图2,示出了超声图像探头200,该超声图像探头可类似于超声系统100的超声探头104。超声探头200可具有成像部分210,其中存在具有流动造影剂201的管203。在成像部分内,还存在大量中等强度固定散射体(未示出)和强固定点散射体202。

可例如在接收波束形成器120(图1)中生成信道相干性图像。根据如何实现相干复合,可例如在信号处理器132(图1)或接收波束形成器120中生成发射相干性图像。然而,随着图形处理和软件波束形成技术的发展,波束形成与信号处理之间的边界变得越来越模糊。

对于相干复合,还可假定在波束形成过程中进行信道求和之后,对扫描线数据进行复合,但是在信道数据水平上进行相干复合的实施方案也是可能的。示例性实施方案还假定使用聚焦发射的相干复合,但是也可使用任何其他形式的相干复合。

当生成超声图像时,信道相干性和发射相干性方法可用于提供更好的超声图像。在已经应用经典的波束形成延迟之后,信道相干性方法可测量全部或部分信道上信号的对齐。通常,这些方法可部分或完全忽略每个信道上传入的回波的振幅。这些方法尤其可针对从预期波束形成方向偏轴到达的回波输出非常低的值,从而允许它们可有效抑制超声图像中的旁瓣伪影(简称为“旁瓣”)。然后可单独使用来自应用相干性方法的输出图像,或者可将该输出图像与来自其他类型的波束形成(例如,延迟求和(Delay-And-Sum))的图像组合。

发射相干性方法可类似于信道相干性方法。例如,在使用相干复合方法的情况下,可以应用发射相干性方法。相干复合方法是在图像重建过程中将来自多个发射的数据进行组合的方法。与信道相干性方法的区别在于,发射相干性方法测量来自不同发射事件的数据的对齐,而不是测量来自同一发射事件的不同信道上的数据之间的对齐。其中对齐被测量的数据类型通常可以是扫描线数据(对来自部分或全部信道的延迟信道数据求和后),但是也可以是信道数据。

当在高水平下观察并且将信道相干性和发射相干性限制为例如高或低时,超声图像中的重建像素可表示四种可能情况中的一种情况。第一种情况是信道相干性低并且发射相干性低。例如,这可能例如在用于重建像素的数据是噪声或来自偏轴散射体(旁瓣数据)时发生。第二种情况是信道相干性低而发射相干性高。这种情况不太可能发生,但是可能例如在用于重建像素的数据来自偏轴散射体(旁瓣数据)并且散射体的运动抵消偏轴散射体引起的组合发射之间的相移时发生。

第三种情况是信道相干性高而发射相干性低。一般来讲,这可能在重建像素中成像的散射体移动时发生。该运动可能导致相干性组合的发射异相,并导致相干复合质量下降。在重建像素(或区域)时补偿运动可能会产生更好的最终超声图像。第四种情况是信道相干性高并且发射相干性高。这种情况表明来自固定散射体的回波数据质量好。

第三种情况可以是对信道相干性和发射相干性的联合使用感兴趣的情况。从文献中知道,当在其中数据具有来自偏轴散射体的大量信号(旁瓣数据)的像素中进行相干复合时,来自不同组合发射的数据将彼此相移。如果在对发射数据求和之前补偿该相移,则旁瓣可被重建/放大,这是不希望的。因此,不可能确定该相移是来自运动还是由于强偏轴散射体。然而,高信道相干性可表示没有强偏轴散射体,因此,该像素中的低发射相干性很可能是运动引起的。

因此,知道像素正在对移动的散射体成像,可应用相位和/或延迟补偿以在对发射数据求和之前将它们重新对齐,因此获得更好的最终超声图像。如前所述,虽然可以使用各种类型的数据,但是为了便于参考,将假设使用复基带数据。因此,相位补偿的示例可以是估计来自用于重建像素的相邻发射的数据之间的平均相移ThetaAvg,然后在对发射数据求和之前用TransmitIndex*ThetaAvg对每个发射的数据进行反移。可通过计算来自用于重建像素的发射的复值数据之间的相关性的相位来估计相位。针对第三情况的运动补偿,相对于图3至图9描述了本公开的各种实施方案。

图3是根据各种实施方案的使用相干复合的示例性超声图像的显示。参考图3,示出了超声图像300,该超声图像示出了在例如对所接收的回波数据执行回顾性发射波束形成(RTB)处理后的所得图像。即,使用来自几个聚焦发射波束的数据的相干复合生成的图像。该图像具有图2所示的设置。示出了造影剂301和固定点散射体302。还示出了中强度散射体304,其可被看作是通常在管203外部的均匀散斑区域,而不是例如图3的左下部分中的亮点散射体。

就移动组织(例如,造影剂301)而言,与如果造影剂处于固定状态时的强度相比,像素强度可能会降低。这可能是因为运动导致来自相干复合中组合的不同发射的数据可能异相。然而,可能无法仅根据超声图像300来确定像素(或区域)是否由于例如相位抵消(由于移动引起的)而显示较低强度,或者强度是否由于成像的散射体较弱(将较少的超声能量反射/散射回探头)而自然地较低。

图4是根据各种实施方案的使用非相干复合的示例性超声图像的显示。参考图4,示出了超声图像400,该超声图像示出了在例如对所接收的回波数据执行非相干回顾性发射波束形成(iRTB)处理后的所得图像。即,使用来自几个聚焦发射波束的数据的非相干复合生成的图像。非相干复合是指组合来自发射的数据的绝对值以重建像素而不是复值数据。相干复合组合复值数据。还示出了造影剂401和固定点散射体402。

使用非相干回顾性发射波束形成得到的图像是使用来自几个聚焦发射波束的数据的非相干复合生成的图像。非相干复合组合来自发射的数据的绝对值以重建像素而不是复值数据(相干复合是这种情况)。通过使用绝对值,可以避免当组合来自多个发射的数据时潜在的破坏性干扰。因此,运动可能无关紧要,因为无论组织是否移动,像素的强度都可以是相同的。

超声图像400可能不受运动伪影的影响,但是,缺点可能是旁瓣太大。这可以通过分别比较图3中的相干RTB图像和图4中的非相干RTB图像中的点散射体302和402的左/右区域中的像素强度来看出。散射体402的侧面区域的强度应尽可能低。因此,可以看出,就这一点而言,相干RTB比非相干RTB好。

虽然将一个实施方案描述为使用复值数据(I/Q数据),但是各种实施方案可使用实值RF数据或该数据的任何其他等效表示。

图5是根据各种实施方案的示例性发射相干性图像的显示。参考图5,示出了发射相干性图像500,该发射相干性图像示出了在已经将适当的延迟应用于将被求和的所有发射数据之后但在进行实际求和之前生成的发射相干性图像(CFtx)。还示出了造影剂501和固定点散射体502。

可通过使用例如相干因子(CF)来检查来自求和发射的数据的相干性。例如,可以针对图像中的每个像素计算图像中的发射相干性值,可将其设置为abs(SumTransmitData/SumAbsTransmitData),其中总和是对像素有贡献的所有发射的总和。应当指出,“abs”是绝对值运算符,SumTransmitData是来自用于相干复合的不同发射的数据的总和,并且SumAbsTransmitData是在进行相干复合中的求和之前相应发射数据中的每一个发射数据的绝对值。即,每个发射数据的绝对值用于相干复合中的求和。因此,将相干RTB图像除以非相干RTB图像可用于生成发射相干性图像(CFtx),并且可被称为相干因子过程。另外,在确定信道/发射相干性的过程中,也可使用不同的相干因子(例如,广义相干因子、相位相干因子、符号相干因子等)中的一种相干因子。由于这些过程是众所周知的,因此未描述这些过程。

得到的发射相干性图像(CFtx)在图5中示出。可以看出,具有流动造影剂501的区域中的像素强度较低。然而,点散射体502侧面的旁瓣区域也可能是这种情况。

仍然很难区分旁瓣的低强度与运动的低强度。

图6是根据各种实施方案的示例性信道相干性图像的显示。参考图6,示出了信道相干性图像600,该信道相干性图像示出了显示信道数据的相干性的信道相干性图像(CFch)。即,信道相干性图像(CFch)示出了在应用波束形成延迟之后并且在波束形成过程中对在所有信道上对齐的数据求和之前的这些数据。还示出了造影剂601和固定点散射体602。

可以与发射相干性图像类似的方式生成信道相干性图像600。例如,可将图像中的信道相干性值计算为abs(SumChannelData/SumAbsChannelData),其中总和可以是对重建像素有贡献的所有信道的总和。应当指出,如上所述,“abs”是绝对值运算符。SumChannelData是接收波束形成中的信道数据的总和,而SumAbsChannelData是在进行信道数据的求和之前相应信道数据中的每一个信道数据的绝对值。即,每个信道数据的绝对值用于信道数据的求和。由于用于该相干因子图像的所有数据均来自单次发射而不是不同发射,因此信道相干性图像600不受运动影响。因此,仅该图像无法检测运动。然而,信道相干性图像(CFch)在受旁瓣发射影响的区域中可获得较低的值。这可以从图6中看出。虽然可能有其他原因导致信道相干性低,但旁瓣原因的可能性较大。

应当指出,本公开的各种实施方案可使用不同的相干性度量,诸如广义相干因子、相位相干因子、符号相干因子等。因此,各种实施方案可使用不同的方法来生成信道相干性图像和发射相干性图像,以及使用第一方法来生成信道相干性图像并且使用第二方法来生成发射相干性图像。

图7是根据各种实施方案的示例性相干性差异图像的显示。参考图7,示出了超声图像700,该超声图像示出了信道相干性图像(CFch)与发射相干性图像(CFtx)的差异。还示出了造影剂701和固定点散射体702。

确定运动区域的一种方法可以是从信道相干性图像(CFch)中减去发射相干性图像(CFtx):

CFdiff=CFch–CFtx (公式1)

然后可将CFdiff值(差值)与阈值进行比较,其中可将高于阈值的CFdiff值视为具有运动。换句话讲,将CFdiff值视为移动对象的一部分。例如,这可在逐个像素的基础上或任何其他像素分组上完成。

其他实施方案可使用例如发射相干性图像与信道相干性图像之间的比率。

因此,从图7中可以看出,具有移动组织(造影剂701)的像素比点散射体702侧面的像素具有更高的强度。因此,流动造影剂701的管203内的像素可以是情况3的示例,而点散射体702侧面的像素可以是情况1的示例,因为旁瓣通常具有低信道相干性和低发射相干性,如上相对于图2所分类。

图8是根据各种实施方案的在处理以检测具有移动组织的区域之后的图7的示例性相干性差异图像的显示。参考图8,示出了超声图像800,该超声图像示出了阈值相干性差异图像。还示出了造影剂801和固定点散射体802。

为了生成阈值差异图像,可使用阈值与CFdiff进行比较,使得将CFdiff值高于阈值的像素(或区域)视为移动组织。例如,在本公开的示例性实施方案中,阈值可为零(或某个其他值)。识别出具有移动组织的像素后,可以校正仅由这些像素中的运动引起的相位和/或延迟误差。

各种实施方案还可使用校正后图像的软加权。例如,可例如通过浮点数对像素进行加权。作为示例,可能存在像素(或区域)的两个值,其中一个是运动补偿值Pm,一个是非补偿值P,其中P可以是初始值。因此,可将输出像素值Po(或区域)示出为:

Po=Pm*CFdiff+(1-CFdiff)*P (公式2)

Pm也可以是例如非相干RTB图像。然后,可根据由CFdiff给出的移动组织的可能性对非相干RTB图像进行加权。这样,可获得非相干RTB的运动弹性,并且可避免高旁瓣。

在使用运动补偿像素值Pm的值或未补偿像素值P的情况下,也可使用硬加权。

从图8中可以看出,具有移动组织(造影剂801)的像素比点散射体802侧面的像素具有更高的强度。因此,可以看出,可根据指示区域中的运动对相干复合中的强度损失进行进一步补偿。例如,这可以用于这些像素中的相位补偿,或者用于在这些像素中使用非相干求和等。

例如,使用软加权的软掩模可用于基于CFdiff强度对补偿像素进行加权。

图9是根据各种实施方案的示出可用于使用信道相干性和发射相干性提供相干复合运动检测的示例性步骤的流程图。参考图9,示出了具有框902至916的流程图900。

在框902中,由例如RF处理器124和/或接收波束形成器120对每个发射事件的信道数据进行延迟和/或相移和加权。可应用经典的延迟求和(DAS)和回顾性发射波束形成(RTB)延迟(或任何其他相干复合技术)。应用DAS延迟/相位以在对于每次发射而言适当的方向上控制扫描线,以在处理中稍后执行RTB。这可能意味着在对于要在扫描线方向上组合的所有发射而言相同的方向上控制该扫描线。DAS延迟/加权/相位可在信道和范围上有所不同。RTB延迟/相位/加权可在所有信道上保持恒定,但在范围上有所不同。

在框904中,可由例如接收波束形成器120生成信道相干性图像(CFch)。例如,这可以通过计算abs(SumChannelData/SumAbsChannelData)来完成,其中总和是沿扫描线对重建像素有贡献的所有信道的总和。

在框906中,对延迟和/或相移和加权后的信道数据求和,以形成从接收波束形成器120输出的复值扫描线。

在框908中,由例如信号处理器132计算发射相干性图像CFtx。例如,可以通过如上所述计算abs(SumTransmitData/SumAbsTransmitData)来完成,其中TransmitData是来自要组合以创建输出像素的所有发射的扫描线数据。

在框910中,对来自要组合以创建每个像素的所有发射的加权、延迟和/或相移后的扫描线数据求和,以形成复值相干RTB图像。这可例如由信号处理器132来完成。

在框912中,由例如信号处理器132生成信道相干性图像与发射相干性图像之间的差异图像CFdiff。例如,这可以生成为CFdiff=CFch–CFtx。

在框914中,由例如信号处理器132生成补偿RTB图像。例如,这可以是在其中计算并补偿所有组合的扫描线之间的相移的图像。然后,这将补偿运动伪影和重建旁瓣。另选地,它可以是在其中组合扫描线的绝对值而不是复值的非相干RTB图像。该图像不会受运动影响,但会具有较高的旁瓣。

在框916中,由例如信号处理器132将补偿RTB图像与(未补偿的)相干RTB图像混合。CFdiff的值用于确定哪些像素受运动影响,因此应使用来自补偿RTB图像而不是未补偿图像的像素值。另一种方法可使用补偿RTB图像的软加权,例如公式2:

Po=Pm*CFdiff+(1-CFdiff)*P,

其中Po是输出图像,Pm是补偿图像,P是未补偿图像。

其他方法也可用于确定Po。例如,除了计算完全未补偿的图像和完全补偿的图像之外,还可在需要补偿像素的情况下计算补偿像素。因此,补偿可针对一个或多个像素、图像中的区域或整个图像。

可以看出,本公开提供了一种用于生成超声图像的方法,该方法包括:由换能器中的多个发射器以不同的角度发射至少两个发射波束,其中发射波束的至少部分覆盖重叠区域;并且由换能器的多个传感器接收发射波束的反射信号。

可计算接收信号的信道相干性,以用于产生一个或多个信道相干性图像,并且可计算接收信号的发射相干性,以用于产生一个或多个发射相干性图像。可组合来自信道相干性图像中的至少一个图像和发射相干性图像中的至少一个图像的信息,以识别移动对象。可处理来自重叠区域中的不同发射的接收信号,以产生针对移动对象补偿的最终图像。

计算信道相干性可包括对接收信号执行以下一项或多项操作:对接收信号进行延迟、加权和相移。可利用换能器的每个传感器处的相应接收信号来执行计算信道相干性。计算发射相干性可包括使用表示由发射波束覆盖的重叠区域的扫描线数据,其中可通过对相应接收信号进行处理、加权、延迟、相移和求和中的一种或多种操作来生成扫描线,以用于计算发射相干性。

该方法还包括使用包括abs(SumChannelData/SumAbsChannelData)的相干因子过程来计算信道相干性,其中“abs”是绝对值的运算符,SumChannelData是接收波束形成中的信道数据的总和,并且SumAbsChannelData是在进行信道数据的求和之前相应信道数据中的每一个信道数据的绝对值。该方法还提供了使用包括abs(SumTransmitData/SumAbsTransmitData)的相干因子过程来计算发射相干性,其中SumTransmitData是来自用于相干复合的不同发射的数据的总和,并且SumAbsTransmitData是在进行相干复合中的求和之前相应发射数据中的每一个发射数据的绝对值。

识别移动对象包括通过从信道相干性图像(CFch)的对应的第一部分中减去发射相干性图像(CFtx)的对应的第一部分来生成图像的第一部分P的差值(CFdiff),并将差值(CFdiff)与阈值进行比较。当差值高于阈值时,将图像的第一部分P视为移动对象的一部分并且将其设置为补偿图像Pm。当差值不高于阈值时,不将图像的第一部分P视为移动对象的一部分并且将其设置为非补偿图像P。第一部分可以是例如像素或一组像素。

例如,可使用以下公式生成第一部分Po:Po=Pm*CFdiff+(1-CFdiff)*P,其中Pm是补偿的第一部分,而P是未补偿的第一部分。

使用以下过程中的一个过程来计算信道相干性:广义相干因子、相位相干因子或符号相干因子。使用以下过程中的一个过程来计算发射相干性:广义相干因子、相位相干因子或符号相干因子。产生一个或多个发射相干性图像可包括使用回顾性发射波束形成。

本公开还可提供一种用于生成超声图像的系统100,其中系统100可包括换能器(探头)104中的多个发射器(发射换能器元件)106,这些发射器被配置为以不同的角度发射至少两个发射波束,其中发射波束的至少部分覆盖重叠区域。系统100还可包括换能器的多个传感器(接收换能器元件)108,这些传感器被配置为接收发射波束的反射信号。系统100可包括一个或多个处理器124/120/132,这些处理器被配置为计算接收信号的信道相干性以产生一个或多个信道相干性图像,并且计算接收信号的发射相干性以产生一个或多个发射相干性图像。一个或多个处理器124/120/132可被配置为组合来自信道相干性图像中的至少一个图像和发射相干性图像中的至少一个图像的信息以识别移动对象,并处理来自重叠区域中的不同发射的接收信号以产生针对移动对象补偿的最终图像。系统100还可包括显示器134,该显示器被配置为显示最终图像。

一个或多个处理器124/120/132可被配置为通过使用接收信号来计算信道相干性,对该接收信号执行以下一项或多项操作:对接收信号进行延迟、加权和相移。一个或多个处理器124/120/132可被配置为利用在换能器(探头)104的每个传感器处的相应接收信号来计算信道相干性。一个或多个处理器124/120/132可被配置为使用表示被发射波束覆盖的重叠区域的扫描线数据来计算发射相干性,并且可通过对相应接收信号进行处理、加权、延迟、相移和求和中的一种或多种操作来生成扫描线,以用于计算发射相干性。

一个或多个处理器124/120/132可被配置为使用包括abs(SumChannelData/SumAbsChannelData)的相干因子过程来计算信道相干性,其中“abs”是绝对值的运算符,SumChannelData是接收波束形成中的信道数据的总和,并且SumAbsChannelData是在进行信道数据的求和之前相应信道数据中的每一个信道数据的绝对值。一个或多个处理器124/120/132还可使用包括abs(SumTransmitData/SumAbsTransmitData)的相干因子过程来计算发射相干性,其中SumTransmitData是来自用于相干复合的不同发射的数据的总和,并且SumAbsTransmitData是在进行相干复合中的求和之前相应发射数据中的每一个发射数据的绝对值。

一个或多个处理器124/120/132可被配置为通过以下方式识别移动对象:通过从信道相干性图像(CFch)的对应的第一部分中减去发射相干性图像(CFtx)的对应的第一部分来生成图像的第一部分P的差值(CFdiff),并将差值与阈值进行比较。当差值高于阈值时,可将图像的第一部分P视为移动对象的一部分并且将其设置为补偿图像Pm。当差值不高于阈值时,可不将图像的第一部分P视为移动对象的一部分并且将其设置为非补偿图像P。

一个或多个处理器124/120/132可被配置为使用以下公式生成第一部分:Po:Po=Pm*CFdiff+(1-CFdiff)*P,其中Pm是补偿的第一部分,而P是未补偿的第一部分。一个或多个处理器124/120/132可被配置为使用回顾性发射波束形成来产生一个或多个发射相干性图像。

如本文所用,术语“电路”是指物理电子部件(即,硬件)以及可配置硬件、可由硬件执行和/或可以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。例如,如本文所用,当执行一条或多条第一代码时,特定处理器和存储器可包括第一“电路”,并且在执行一条或多条第二代码时,特定处理器和存储器可包括第二“电路”。如本文所用,“和/或”表示列表中的由“和/或”连结的项中的任一个或多个项。作为一个示例,“x和/或y”表示三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。作为另一个示例,“x、y和/或z”表示七元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。如本文所用,术语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或例证。如本文所用,术语“例如(e.g.)”和“例如(for example)”引出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所用,电路“可操作为”和/或“被配置为”每当该电路包括执行功能的必需硬件和代码(如果需要的话)时就执行该功能,不管是否通过某些用户可配置的设置禁用或不启用该功能的执行。

其他实施方案可提供计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质,以及/或者机器可读设备和/或非暂态机器可读介质,以上设备和/或介质上存储有可由机器和/或计算机执行的机器代码和/或具有至少一个代码段的计算机程序,从而使机器和/或计算机执行如本文所述的步骤以有利于超声操作者的交互。

因此,本公开可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本公开可能以集中方式在至少一个计算机系统中实现,或以分布式方式实现,其中不同的元件分布在若干互连的计算机系统上。适于执行本文所述的方法的任何种类的计算机系统或其他设备都是合适的。

各种实施方案也可嵌入计算机程序产品中,该计算机程序产品包括能够实现本文所述的方法的所有特征,并且当加载到计算机系统中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序是指以任何语言、代码或符号表示的一组指令的任何表达,这些指令旨在使具有信息处理能力的系统直接执行特定功能或在以下两项或其中一项之后执行特定功能:a)转换为另一种语言、代码或符号;b)以不同的物质形式进行复制。

虽然已经参考某些实施方案描述了本公开,但是本领域的技术人员将理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可进行各种改变并且可替换等同物。另外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。因此,本公开不旨在限于所公开的特定实施方案,而是本公开将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号