[发明专利]用于彩色超声成像的扫描变换方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于彩色超声成像的扫描变换方法，更具体地涉及用 于医用彩色超声诊断系统的扫描变换方法。本发明还涉及采用该方法 的装置。

背景技术

超声诊断设备利用超声波在人体中的传播，得到人体组织和器官 结构的超声波特征信息，形成各种成像模式显示。在临床实际检查病 人时，这些信息实时地显示在阴极射线管(cathode ray tube；CRT) 或者液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)上。

人体组织结构几何形状的成像一般采用B(Brightness)模式显 示。在这种模式下，CRT或LCD点阵上显示的亮度代表超声回波的 幅度。B模式下，一些组织运动的图像(如心脏壁的运动)能够被直 接检测出。但是由于超声技术本身分辨率限制，B模式下，一些较小 的结构并不能够被检测出来，这种限制在某些应用条件下表现得非常 明显：如在心脏成像时，一些非常重要结构(如血管内部)的回波特 征非常弱。

彩色血流成像(C模式)是一种建立在B模式基础上增强成像方 式，其超声成像的结果包括血流在血管内运动的信息，除了进行B 模式下类似的扫描外，还需要进行独立的多普勒扫描。沿着多普勒扫 描波束，可以估算出物体运动的速度，速度的方差和能量等信息，这 些多普勒信息被彩色编码，形成的彩色图像和B模式下灰阶图像同时 显示。最后显示的图像包括灰阶图像和彩色图像，灰阶图像表示人体 各组织的几何结构，彩色图像表示血液在这些组织内运动的特征。

B模式和C模式实时图像形成技术均需要将包含在超声回波信 号中的信息转换，显示在CRT或LCD上，这种转换称为扫描转换。 目前大多数医学超声设备中的扫描变换采用数字扫描变换技术 (digital scan converters；DSC)。如图1所示，DSC由存储模块，坐标 变换模块，插值模块三个部分组成。存储模块是一块内存，用于存储 超声回波数据。坐标变换模块功能是将CRT或LCD显示屏上的坐标 转换成为对应超声回波信号信息的坐标。在检查剖面上得到超声信息 通常以极坐标表示，但是在标准电视栅格显示系统上的显示像素通常 以笛卡尔坐标表示。因此需要在极坐标和笛卡儿坐标间进行转换。一 般只有极少笛卡儿坐标上的象素点和极坐标上的点能够一一对应，大 部分显示的像素点需要利用邻近极坐标点插值处理。通常的插值算法 是采用邻近点内插值的方法。这种插值方法计算量小，简单容易实现， 在B模式成像时，表现出较好的效果。在文章“Analysis of a scan  conversion algorithm for a real-time sector scanner，”IEEE Transactions  on medical imaging，Vol.MI-5，No.2，June 1986中，M.H.Lee等描述了 DSC方法在B模式下的噪声，以及解决的方法。如图2所示，邻近 点内插值算法是在计算笛卡儿坐标象素点坐标变换后对应点的超声 波信息时，利用相邻两条扫描线相邻深度下极坐标像素点的超声波信 息，采用插值的方法估算。

在美国专利“Acoustic scan conversion method and apparatus for  velocity flow，”US Patent，5429137中，Robert N.Phelps等描述了采 用DSC插值方法改善彩色血流的图像。该方法不直接对估算出的血 流速度进行DSC插值处理，而是对自相关运算的结果进行DSC插值 处理。自相关运算的结果可以计算出血流速度。在该方法中，代表超 声回波信号相位信息的实部和虚部分别独立的进行DSC插值处理。 同时，自相关计算出的幅度和超声回波信号幅度也进行DSC插值处 理。这些参数用于计算血流速度的方差，速度的方差代表了血流的湍 流程度。具体的插值算法并没有采用邻近点线性插值，而是采用采用 了一个4×2的插值核。在沿着扫描线方向，采用两点线性插值；在 扫描角方向，采用的是四点三次曲线插值。