[发明专利]非相干式回顾性动态发射聚焦

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，具体而言，涉及使用多线(multiline)接 收波束形成器扩展聚焦区的超声系统。

背景技术

合成聚焦的原理是可考虑的研究的对象，借助该原理在像场中的每一 点上聚焦超声图像。例如，美国专利4,604,697(Luthra等人)说明了一种合成 聚焦技术，其中，从超声换能器阵列的每一个元件顺序地发出超声脉冲。 由该阵列的全部元件接收从每一次发射接收的回波信号，并加以存储。在 接收到了全部信号之后，依据关于每一个换能器元件相对于图像中每一点 的位置以及超声信号往来于每一点的传输时间的知识，可以在像场中的每 一点上形成聚焦的回波信号。将适当的所接收信号合并，来为图像的每一 点构成相干回波信号。选择用于形成每一个点的所存储数据值为图像中的 每一个点提供波束形成。尽管该方法会在像场中的每一点上产生聚焦的信 号，但其存在几个缺点。一个缺点是必须存储来自整个像场r.f.信号，用于 进行处理。这要求相当大量的信息存储。第二个缺点是需要相当大量的处 理来为图像中的每一点选择并加权数据，随后合并适当加权的数据，以计 算图像数据点。第三个缺点是该方案仅对很浅的穿透深度有效，因为由单 个换能器元件发射的能量是有限的。

使用了合成聚焦的基本原理的一个具体应用是常规的延迟及求和接收 波束形成器，其中，施加在来自每一个接收元件的信号上的延迟等价于合 成聚焦技术中的数据选择。常规波束形成器是这些原理的有限应用，因为 其发射聚焦在特定聚焦区中的发射波束，并仅沿着该单个发射波束动态地 对回波进行聚焦。因此需要多次发射来扫描整个像场。由此产生的效率在 于，不必为到图像中每一点的全部发射存储数据；立即处理从一次发射接 收的数据，以沿着波束方向构成相干回波信号。一个限制是每一个接收到 的波束都聚焦在仅到所选择的聚焦区的发射上。但提高了在较大深度上的 信噪比，因为启动了多个换能器元件来发射波束，这就能够获得合理的穿 透性。

美国专利6,231,511(Bae等人)及随后的Bae等人的题为“A Study of  Synthetic-Aperture Imaging with Virtual Source Elements in B-Mode  Ultrasound Imaging Systems”，IEEE Trans.UFFC，vol.47，no.6(2000)，1510 页以及后续页提出了将标准聚焦的波束形成器与合成聚焦的多个方面合 并，来提高常规聚焦区之外的横向分辨率，并从而实现聚焦在像场中全部 点上的发射效果。这个方案的前提是这样的假设：即，在标准发射波束的 焦点上的“虚拟源元件”，其从该“虚拟源”向外和向内都辐射能量。发射 了该标准发射聚焦的波束之后，由接收孔的换能器元件来接收能量，并加 以存储。在扫描了整个像场之后，在每一点上的回波信号依据由包含该点 的每一个虚拟源场的元件所接收的信号来计算。在焦点上的图像点将仅由 一个波束来成像，这是因为虚拟源模型是在发射焦点附近的沙漏形的场， 但依据多个扫描线的接收信号来计算在深度上从焦点进一步偏离的点。其 结果据称是在发射焦点之外和之内的点上呈现出较高横向分辨率的图像。 但类似上述的基本合成孔径方案，必须存储相当大量的数据，用于处理来 自每一个接收孔中每一个元件的r.f.信号。另外，所得到的图像据称在焦点 附近显得较暗，因为只有一次发射和接收对该图像点及其分辨率有贡献， 而多次发射和接收对从发射焦点偏离的点有贡献。因此，需要至少在图像 的重要部分上实现发射聚焦，而不必存储大量的r.f.数据。