[发明专利]使用未聚焦发送波束的高帧率定量多普勒流成像

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(e)要求于2008年6月26日提交的第61/076,057号美国临时专利申请的权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

技术领域

本公开针对这样的系统和方法，该系统和方法捕获和处理超声数据并根据超声数据产生代表流体流的图像。

相关领域的描述

超声成像已经发展成诊断多种疾病状态和状况的有效工具。超声设备的市场多年来已经显现稳步增长，这由图像质量方面的改进和区分各种组织的能力推动。不幸的是，对于超声系统，仍存在设备花费对于重大采用来说过高的许多应用。示例是下面的应用领域，如乳腺癌检测、前列腺成像、肌肉骨骼成像和介入放射学。在这些和其它领域中，超声成像的诊断效力依赖于用于各种组织类型的区分和识别的优秀空间和对比分辨率。这些性能能力仅在具有更广泛处理能力的更昂贵超声系统上得到。

超声成像一直需要大量的信号和图像处理方法，尤其对于采用多达128个或更多换能元件的阵列系统，每个换能元件具有独特的信号处理要求。过去的十年已经在除市场最底层的那些系统以外的几乎所有系统中显现出向数字信号处理的改进精度和灵活性的过渡。通过使用高度集成的数字电路，该过渡从长远角度看具有降低系统成本的可能性。不幸的是，超声系统的低制造量导致用于这些独特电路的大量开支和固定花费，因而向数字信号处理的过渡未显著降低系统成本。

医学超声中的多普勒方法包括用于对血流进行成像和量化的多项相关技术。对于静止目标，从目标反射回换能器的脉冲的往返行程时间对于每次传输是相同的。相反，来自移动对象的连续的回声影像(echographic)返回将关于发送脉冲在不同时间到达，并且通过使这些回声互相关，可以估计对象速度。由于超声路径是定向的(沿着波束轴线)，所以仅轴向运动产生多普勒信号。对于波束横向的流是不可检测的，因此传统多普勒方法中获得的速度幅度仅代表流速向量的轴向分量。为了估计流速向量的真实幅度，采用了向量多普勒方法。通常，这些方法依赖于多波束角数据来估计流向量和流速向量的方向。

已经发展了几种基于多普勒的方法来呈现血流的不同方面。通常，流场的“空间成像”用于定位血管(以测量血管尺寸)和观察流结构。“流成像”与回声影像成像结合用于“双功”模式，该“双功”模式将覆盖图中的两类图像与以灰阶呈现的回声影像振幅和以彩色绘制的流速相结合。由于流成像在采集时间和处理载荷两方面要求更高，所以在感兴趣区(ROI)内计算流场，该感兴趣区是较大回声影像图像的子集。

在选自ROI内的小得多的取样容积内，流速的详细量化是可能的。能够单独地采样和处理的最小容量由轴向长度(发送脉冲长度)和侧向波束宽度(成像面之内和之外)给出。任何方法的空间分辨率取决于取样容积的大小，还取决于对于那个位置的系统灵敏度设置。

频谱多普勒方法报告流速的频谱以及在心动周期(cardiac cycle)期间流速的频谱如何变化，并且频谱多普勒方法通常将频谱通过图形呈现为频谱图并通过扬声器可听见地呈现频谱。此外，频谱多普勒方法对关于一系列发送获得的流速功率谱进行计算，并且通常将频谱通过图形呈现为频谱图并通过扬声器可听见地呈现频谱。对血液速度的全时变频谱的访问允许在取样区内准确地计算平均流速和峰值流速，并提供全部超声多普勒方法的流分布的最完整特征描述。

感兴趣区内速度场的彩色流多普勒(Color Flow Doppler)成像是这样一种方法，该方法使用调色板呈现流并且通过使用暖(略带红色的)色调和冷(略带蓝色的)色调区分不同流向(通常朝向换能器或离开换能器)，调色板通常将较高速度比较低速度渲染得更明亮。不对非常慢地移动的区域和静止区进行染色，并且使用“壁滤波器(wall filter)”来设置最小截止速度。彩色流多普勒可以在感兴趣区内提供近似平均流速，但是由于保持合理的帧率所需要的短采集序列的原因，所以精度是有限的。