脈衝掃描方法、血流圖像與b型圖像同時顯示方法及其系統的製作方法

2023-10-05 09:00:14

專利名稱：脈衝掃描方法、血流圖像與b型圖像同時顯示方法及其系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫用超聲系統中超聲成像領域，尤其涉及的是一種脈衝掃描方法及控制系統，利用該脈衝掃描方法及系統的血流圖像與B型圖像同時顯示的方法及其系統。
背景技術：
醫用超聲成像設備利用超聲波在人體中的傳播，得到人體組織和器官結構的超聲波特徵信息。現有的超聲成像系統通常採用多陣元探頭，在這種系統中，高壓脈衝波加載在探頭各陣元上，激勵陣元產生高頻超聲波進而形成發射波束進入人體。探頭各陣元接收人體組織結構散射或反射的回波，形成接收波束。超聲診斷系統提取超聲回波中的信息，形成各種成像模式顯示。發射及接收模塊將回波信號送至波束合成模塊處理，提高回波信號的信噪比， 再根據回波信號的性質，將所述波束合成的輸出信號送往相應信號處理模塊；與B型 (type-B)圖像相關的，送往二維B型信號處理模塊以得到二維B型圖像數據；與彩色血流相關的，送往彩色血流信號處理模塊以得到彩色血流圖像數據；最後，所述的B型圖像數據、彩色血流數據、都卜勒頻譜數據經顯示模塊組合，形成供顯示屏同步顯示的結果數據。彩色血流圖像(Color)模式是通過對目標顯示方式計算得出血流中的血細胞的動態信息，根據血細胞的移動方向、速度、分散情況，調配紅、藍、綠三基色，變化其亮度，疊加在二維掃描圖像(B型模式)上。現有的系統設計的掃描方式一般是交替發射一幀C(一幀Color模式掃描)和一幀B(—幀B型模式掃描)。如圖1所示，為現有的掃描方式示意圖，系統首先掃描一幀B， 然後掃描一幀C，再掃描一幀B，一幀C，如此周而復始。圖中B型掃描以符號、」表示，Color 掃描以符號「Φ」表示。Color掃描通過交叉掃描方式以提高掃描效率，從而提高幀率。一
幀B型的掃描從左到右依次掃描完圖像範圍內每一根B型掃描線(B1、B2.......，一幀
Color的掃描包括多個Color掃描組，每個掃描組包括多條掃描線(C1、C2.......Cm),每幀
Color掃描會把整個掃描範圍分成若干個Color交叉掃描包11，每個交叉掃描包11有I*P 根Color掃描線。I為交叉掃描次數(InterNum)，由Color掃描的脈衝重複頻率和取樣深度(D)決定，P為Color信號的重複掃描次數(Packetsize)，由系統預先確定。現有的掃描方式存在以下缺點1、現有的掃描方式幀率較低；2、該種掃描方式中，兩幀之間Color掃描線不連續，導致壁濾波的質量受影響，從而影響圖像質量。因此，現有技術還有待於改進和發展。 發明內容
本發明的目的在於提供一種脈衝掃描方法、血流圖像與B型圖像同時顯示方法及其系統，旨在能夠縮短掃描所需時間，減小同一位置相鄰Color掃描線時間間隔。本發明的技術方案如下 一種脈衝掃描方法，其中，通過一個交叉掃描包完成全部彩色血流圖像的掃描，所述交叉掃描包中包含至少一個掃描組，每個掃描組以彩色血流圖像掃描的脈衝重複周期為單位掃描時間，在每個單位掃描時間內，部分時間用於彩色血流圖像的掃描，部分時間用於 B型圖像的掃描。所述的脈衝掃描方法，其中，每個掃描組中包括一組完整的彩色血流圖像掃描線和至少一條B型掃描線，每個掃描組中的所有B型掃描線組成一幀完整的B型掃描線，每個掃描組中的一組彩色血流圖像掃描線組成一幀完整的彩色血流圖像掃描線。所述的脈衝掃描方法，其中，同一位置相鄰彩色血流圖像掃描線的時間間隔為一個脈衝重複周期。所述的脈衝掃描方法，其中，當一幀B型圖像掃描完成，而一幀彩色血流圖像掃描還沒有結束時，採用任意一線B型掃描的空掃描代替B型掃描，直到一幀彩色血流圖像掃描完成。一種脈衝掃描系統，其中，包括用於產生B型掃描脈衝的B型掃描脈衝產生模塊；用於產生彩色血流圖像掃描脈衝的彩色血流圖像掃描脈衝產生模塊；用於控制發射脈衝的類型、形狀、時序以及參與發射的陣元的控制模塊，所述控制模塊分別連接B型掃描脈衝產生模塊和彩色血流圖像掃描脈衝產生模塊。一種血流圖像與B型圖像同時顯示的方法，其中，包括採用上述的脈衝掃描方法對圖像進行掃描，產生掃描脈衝；發射掃描脈衝；接收掃描脈衝的超聲回波並轉換成電信號；對轉換後的電信號進行波束合成，並將B型圖像信號與彩色血流圖像信號分開；對B型圖像信號和彩色血流圖像信號分別進行處理，得到B型圖像數據和彩色血流圖像數據；將B型圖像數據和彩色血流圖像數據組合，形成同步顯示的數據；同時顯示血流圖像與B型圖像。一種血流圖像與B型圖像同時顯示的系統，包括發射與接收模塊、超聲換能器、 波束合成模塊、B型信號處理模塊、彩色血流圖像信號處理模塊、顯示模塊，還包括上述的脈衝掃描系統，其中，所述脈衝掃描系統、發射與接收模塊、超聲換能器依次連接組成發射線路；所述超聲換能器、發射與接收模塊、波束合成模塊依次連接，所述B型信號處理模塊和彩色血流圖像信號處理模塊分別連接至波束合成模塊接收波束合成模塊發出的數據；所述 B型信號處理模塊和彩色血流圖像信號處理模塊的輸出端連接到顯示模塊。本發明的有益效果本發明通過在超聲彩色血流成像時，基於多波束技術，採用連續血流掃描進行成像，獲得更好的血流信息。以Color掃描的脈衝重複周期(1/CPRF)為一個時間單位的一個連續血流掃描組(CCgroup)中，部分時間用於Color的掃描，部分時間用於B型掃描，以節省掃描時間。一個連續血流掃描組內的Color掃描包含所有取樣框內的 C掃描線，同一位置相鄰Color掃描線時間間隔為1/CPRF，從而縮短了同一位置相鄰Color 掃描線時間間隔。


圖1是現有的超聲系統中連續血流圖像與B型圖像同時顯示的掃描方式示意圖；圖2是本發明的超聲連續血流圖像與B型圖像同時顯示的裝置結構框圖；圖3是本發明所提供的脈衝掃描系統的結構框圖；圖4是本發明所提供的連續血流圖像與B型圖像同時顯示的方法的流程圖；圖5是本發明所提供的掃描示意圖；圖6是本發明中各掃描線之間具體掃描時間間隔的示意圖；圖7是本發明中超聲連續血流圖像與B型圖像同時顯示的示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。圖2為本發明的超聲連續血流成像與B型成像同時顯示的裝置的框圖，脈衝掃描系統21預先設置好掃描模式並產生脈衝信號，所述脈衝信號通過發射與接收模塊23發送給超聲換能器M，該超聲換能器M將脈衝信號轉換成超聲波信號發送出去。當超聲波信號接觸體內組織後會產生回波，超聲換能器M將接收到的回波傳遞給發射與接收模塊23。 所述發射與接收模塊23接收到回波信號後，將回波信號送至波束合成模塊25處理，提高回波信號的信噪比，再根據回波信號的性質，將所述波束合成模塊輸出的信號送往相應信號處理模塊；與B型圖像相關的，送往B型信號處理模塊沈以得到二維B型圖像數據；與彩色血流圖像相關的，送往Color信號處理模塊27以得到彩色血流圖像數據；最後，所述的B 型圖像數據和彩色血流圖像數據經顯示模塊觀組合，形成供顯示屏同步顯示的結果數據。參見圖3，為圖2中脈衝掃描系統的結構框圖。脈衝掃描系統21包括B型掃描脈衝產生模塊210、Color掃描脈衝產生模塊211、控制模塊212。所述B型掃描脈衝產生模塊210用於產生B型掃描脈衝；所述Color掃描脈衝產生模塊211用於產生Color掃描脈衝，所述控制模塊212用於控制發射脈衝的類型(即控制是B型掃描脈衝產生模塊工作還是Color掃描脈衝產生模塊工作)、形狀、時序以及參與發射的陣元。所述控制模塊212分別連接B型掃描脈衝產生模塊210和Color掃描脈衝產生模塊211。參見圖4，是本發明所提供的連續血流圖像與B型圖像同時顯示的方法流程圖。所述方法包括以下步驟S100 將發射與接收模塊切換到發射狀態；S200 通過脈衝掃描系統設定掃描脈衝的掃描方式，產生掃描脈衝，(具體的掃描方式設定請參閱下文)；S300 發射掃描脈衝；S400 將發射與接收模塊切換到接收狀態；S500 超聲換能器各陣元接收掃描脈衝的超聲回波並轉換成電信號；
S600 對轉換後的電信號進行波束合成，並將B型信號與Color信號分開；S700 分別通過B型信號處理模塊和Color信號處理模塊對B型信號和Color信號進行處理，得到B型圖像數據和彩色血流圖像數據；S800 將B型圖像數據和彩色血流圖像數據組合，形成同步顯示的數據，並同步顯示血流圖像和B型圖像。參見圖5，給出了本發明的連續血流圖像與B型圖像同時顯示的掃描方式示意圖。 脈衝掃描方法具體包括通過一個交叉掃描包完成全部彩色血流圖像的掃描。一個交叉掃描包中包含至少一個連續血流掃描組，所述連續血流掃描組以彩色血流圖像掃描的脈衝重複周期為單位掃描時間，在每個單位掃描時間內，部分時間用於彩色血流圖像的掃描，部分時間用於B型圖像的掃描。其中，每個連續血流掃描組中包括一組完整的Color掃描線
(C1、C2.......Cm)和至少一條B型掃描線，各個交叉掃描包中的B型掃描線組成一幀完整 的B型掃描線(B1、B2.......Bn)，各個交叉掃描包中的一組Color掃描線組成一幀完整的
Color掃描線。在連續血流模式下，系統通過多接收波束的方式，能夠在減少發射線個數的前提下，獲得相當大的掃描範圍和橫向分辨能力，因此，當B型掃描的脈衝重複頻率較低時，可以通過一個交叉掃描包完成全部彩色血流圖像的掃描。系統以Color掃描的脈衝重複周期 t為一個掃描單位，首先完成所有Color的掃描，然後利用剩餘的時間完成幾次B型圖像的掃描。定義t時間實現連續血流圖像和B型圖像的同時顯示。其中，Color掃描的脈衝重複頻率(CPRF)由用戶選擇的測速範圍S的最大值、聲音速度C及當前發射頻率f決定，脈衝重複頻率的計算公式為CPRF = 4f*S/C所以脈衝重複周期t的計算公式為t = C/ (4f*S)假定Color取樣窗遠端深度為D (參見圖7)，完成一次Color掃描至少需要的時間 Tl為Tl = (2*D/C)同理，假定B的最大深度為d(參見圖7)，完成一次B型掃描至少需要的時間T2 為T2 = (2*d/C)綜上，掃描以CCgroup為一組，首先進行Color的掃描，當Color掃描完成後，剩餘時間進行B型掃描，B型掃描線隨不同的CCgroup而變化。因此同一位置相鄰彩色血流圖像Color掃描線時間間隔為一個脈衝重複周期。在本實施例中，第一個CCgroup中B型掃描線為Bi、B2、B3 ；第二個CCgroup中B型掃描線為B4、B5、B6 ；依次直至最後一個掃描線 Bn掃描結束。每個CCgroup中B型掃描線的條數也是隨CPRF等參數變化而變化的。當Color信號的重複掃描次數為N時，每個掃描組CCgroup內可進行B型掃描的個數M為M = floor[(t_N*Tl)/T2]其中，floor為向下取整函數，保證M的值為整數，如floor(3. 1) = 3 ； floor (4. 9) = 4。
參見圖6，給出了在圖5的掃描方式下的掃描關係的一種示例，Color與Color掃描間隔為CTx，Color與B的掃描間隔為CTx，B型與B型的掃描間隔為BTx，B型與Color的掃描間隔為BTx。其中CTx = Tl ；BTx = [(t_N*CTx)/Μ]。此外，系統的掃描時間間隔可以根據實際需要定義，系統完成一幀B型掃描後，如果一幀Color掃描還沒有結束，可以用任意一線B型的空掃描(例如最後一線B型的空掃描，即B型η的掃描)代替B型的掃描，直到一幀C掃描完成，用以保證Color掃描間隔不變。圖7是本發明的超聲連續血流圖像與B型圖像同時顯示的示意圖，圖中大的扇形區為B型圖像顯示區71，在B型圖像的中間位置有一部分陰影區域為彩色血流圖像顯示區 72，在實際的顯示圖像中，B型圖像顯示區顯示人體被測組織的二維灰度圖像，彩色血流圖像顯示區顯示經過彩色編碼形成的血流圖像。這樣，本發明通過如上的掃描方式控制，對接收的回波分別進行B型信號和Color 信號處理，實現了在連續血流成像下，Color與B型圖像同時顯示的方法。本實施例還給出另一種掃描控制方式，例如對每個掃描間隔時間適當加大以補償系統在發射與接收間切換等因素的影響，可以先進行B型圖像的掃描，然後進行Color圖像的掃描。應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種脈衝掃描方法，其特徵在於，通過一個交叉掃描包完成全部彩色血流圖像的掃描，所述交叉掃描包中包含至少一個掃描組，每個掃描組以彩色血流圖像掃描的脈衝重複周期為單位掃描時間，在每個單位掃描時間內，部分時間用於彩色血流圖像的掃描，部分時間用於B型圖像的掃描。
2.根據權利要求1所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，每個掃描組中包括一組完整的彩色血流圖像掃描線和至少一條B型掃描線，每個掃描組中的所有B型掃描線組成一幀完整的B型掃描線，每個掃描組中的一組彩色血流圖像掃描線組成一幀完整的彩色血流圖像掃描線。
3.根據權利要求2所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，同一位置相鄰彩色血流圖像掃描線的時間間隔為一個脈衝重複周期。
4.根據權利要求2所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，當一幀B型圖像掃描完成，而一幀彩色血流圖像掃描還沒有結束時，採用任意一線B型掃描的空掃描代替B型掃描，直到一幀彩色血流圖像掃描完成。
5.根據權利要求1所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，脈衝重複周期的計算公式為t = C/ (4f*S)其中，t為脈衝重複周期，C為聲音速度，f為當前發射頻率，S為用戶選擇的測速範圍的最大值。
6.根據權利要求5所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，完成一次彩色血流圖像掃描至少需要的時間Tl為Tl = (2*D/C)其中，D為彩色血流圖像取樣窗遠端深度，C為聲音速度；完成一次B型掃描至少需要的時間T2為T2 = (2*d/C)其中，d為B型圖像的最大深度，C為聲音速度。
7.根據權利要求6所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，每個掃描組中B型掃描線條數M 的計算公式M = floor[(t-N*Tl)/T2]其中，M為B型掃描線條數，t為脈衝重複周期，N為一個掃描組中彩色血流圖像掃描線的重複掃描次數，Tl為完成一次彩色血流圖像掃描至少需要的時間，T2為完成一次B型掃描至少需要的時間，floor為向下取整函數。
8.根據權利要求7所述的脈衝掃描方法，其特徵在於，彩色血流圖像與彩色血流圖像掃描的時間間隔為CTx，彩色血流圖像與B型掃描的時間間隔為CTx，B型掃描與B型掃描的掃描間隔為BTx，B型掃描與彩色血流圖像掃描的時間間隔為BTx，其中CTx = Tl ；BTx = [ (t-N*CTx)/Μ]。
9.一種脈衝掃描系統，其特徵在於，包括用於產生B型掃描脈衝的B型掃描脈衝產生模塊；用於產生彩色血流圖像掃描脈衝的彩色血流圖像掃描脈衝產生模塊；用於控制發射脈衝的類型、形狀、時序以及參與發射的陣元的控制模塊，所述控制模塊分別連接B型掃描脈衝產生模塊和彩色血流圖像掃描脈衝產生模塊。
10.一種血流圖像與B型圖像同時顯示的方法，其特徵在於，包括採用權利要求1至8中任一項所述的脈衝掃描方法對圖像進行掃描，產生掃描脈衝；發射掃描脈衝； 接收掃描脈衝的超聲回波並轉換成電信號；對轉換後的電信號進行波束合成，並將B型圖像信號與彩色血流圖像信號分開；對B型圖像信號和彩色血流圖像信號分別進行處理，得到B型圖像數據和彩色血流圖像數據；將B型圖像數據和彩色血流圖像數據組合，形成同步顯示的數據；同時顯示血流圖像與B型圖像。
11.一種血流圖像與B型圖像同時顯示的系統，包括發射與接收模塊、超聲換能器、波束合成模塊、B型信號處理模塊、彩色血流圖像信號處理模塊、顯示模塊，其特徵在於，還包括權利要求9所述的脈衝掃描系統，其中，所述脈衝掃描系統、發射與接收模塊、超聲換能器依次連接組成發射線路；所述超聲換能器、發射與接收模塊、波束合成模塊依次連接，所述B型信號處理模塊和彩色血流圖像信號處理模塊分別連接至波束合成模塊接收波束合成模塊發出的數據；所述B型信號處理模塊和彩色血流圖像信號處理模塊的輸出端連接到顯示模塊。
全文摘要
本發明公開了一種脈衝掃描方法、血流圖像與B型圖像同時顯示方法及其系統，所述脈衝掃描方法是通過一個交叉掃描包完成全部彩色血流圖像的掃描，所述交叉掃描包中包含至少一個掃描組，每個掃描組以彩色血流圖像掃描的脈衝重複周期為單位掃描時間，在每個單位掃描時間內，部分時間用於彩色血流圖像的掃描，部分時間用於B型圖像的掃描。所述脈衝掃描系統，包括產生B型掃描脈衝的B型掃描脈衝產生模塊；產生彩色血流圖像掃描脈衝的彩色血流圖像掃描脈衝產生模塊；控制發射脈衝的類型、形狀、時序以及參與發射的陣元的控制模塊，以及利用上述方法及系統的血流圖像與B型圖像同時顯示的方法及系統。採用本發明可節省系統的掃描時間，有利於圖像合成。
文檔編號A61B8/06GK102342848SQ20101024559
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者李雷, 董永強 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司