[发明专利]超声波能量转换装置以及超声波成像系统与方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种超声波能量转换装置以及超声波成像系统与方法。

背景技术

超声波图像已有广泛的应用，其中在医学的应用甚为普遍，例如可以得知人体内部器官的状态。

医用超声波图像设备有容易存取、价格低廉、安全性等特性，使得近年来的运用普及率渐渐高于其他的医学图像技术。然而，超声波设备所产生出来的图像必须要有足够的成像质量来提供正确的临床诊断与分析。要有高图像解析度的超声波图像成像技术，其例如是多点聚焦发射方式，然而其会降低图像成像速度，进而图像动态扫描速率。因此图像解析度与成像速度这两点常需有所取舍。

超声波图像合成孔径聚焦技术(SAFT，Synthetic Aperture Focusing Technique)最早于1980年代就被提出，且被认定为是一种有效提升图像解析度又不至于降低太多图像动态扫描率的方法。SAFT技术可将接收的超声波通道信号(channel data)于时域或是频域上进行分析。

近年来，对于超声波医学诊断的新应用，例如3D超声波、心脏超声波、与弹性图像等需求开始大幅增加，因此若能达成高速成像的条件就能够至少应用于上述超声波等成像方式，才能提供给医师作为临床诊断更多的参考与依据。

发明内容

本公开提出一种超声波能量转换装置，包括一超声波能量转换阵列与一脉冲控制器。超声波能量转换阵列由多个超声波能量转换单元所组成，用以接收与传送一超声波。脉冲控制器输出多个脉冲信号分别控制这些超声波能量转换单元，其中通过这些脉冲信号的输出延迟，使所传送的超声波的平面波前，依照控制以有不同的行进方向。脉冲控制器可以对应一目标区域，仅启动这些超声波能量转换单元的一对应部分做传送与接收。

本公开提出一种超声波成像系统，包括超声波能量转换阵列、前级图像处理器与后级图像处理器。超声波能量转换阵列，由多个超声波能量转换单元(或阵元)所组成，其中这些超声波能量转换单元可以依照一目标区域所需要的一孔径而仅启动这些超声波能量转换单元的一部分，或是仅取被启动的这些超声波能量转换单元中的一部分。该超声波能量转换阵列接收不同波前角度的多个反射波，以转换成多个电信号。前级图像处理器接收这些电信号以处理成对应的多个数字子图像。后级图像处理器将这些数字子图像经过相位修正与解调后，还将这些数字子图像做重合以得到一超声波图像。

本公开提出一种超声波成像方法，包括提供一超声波能量转换阵列，其中该超声波能量转换阵列是由多个超声波能量转换单元组成，这些超声波能量转换单元可以依照一目标区域所需要的一孔径而仅启动这些超声波能量转换单元的一部分，或是仅取被启动的这些超声波能量转换单元中的一部分，其中该超声波能量转换阵列接收不同波前角度的多个反射波，以转换成多个电信号。此成像方法还包括进行第一次超声波成像，其包括启动全部这些超声波能量转换单元，并接收由一检测目标反射回来的一零度波前反射波与正负波前角度对称的至少一对非零度波前反射波；进行一前级图像处理步骤，接收该超声波能量转换阵列传来的这些电信号，且处理这些电信号成为多个数字子图像；以及进行一后级图像处理步骤，将该数字子图像经过相位修正与解调后，还将这些数字子图像做重合以得到一第一超声波图像，其中从该第一超声波图像中决定该目标区域。此成像方法还包括进行一第二次超声波成像，包括根据该目标区域所需要的该孔径而仅启动这些超声波能量转换单元的该部分，或是仅取被启动的这些超声波能量转换单元中的该部分，重复接收由该检测目标反射回来的该零度波前反射波与正负波前角度对称的至少该对非零度波前反射波；重复进行该前级图像处理步骤；以及重复进行该后级图像处理步骤，得到仅属于该目标区域的一第二超声波图像。成像方法还包括将该第一超声波图像与该第二超声波图像针对该目标区域进行一关联运算得到一第三超声波图像，且该第二超声波图像与该第三超声波图像再进行一关联运算得到一第四超声波图像。

为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依据本发明一实施例，超声波发射机制示意图。

图2绘示依据本发明一实施例，超声波发射机制示意图。

图3绘示依据本发明一实施例，超声波能量转换装置示意图。

图4绘示依据本发明一实施例，超声波发射孔径与目标区域的控制示意图。

图5绘示依据本发明一实施例，超声波成像系统的功能方块示意图。

图6A-6C绘示超声波在不同波前角度所获得子图像示意图。