[发明专利]利用散射子分布统计量分析超声波回音信号之方法

说明书

本发明提供一种取得声波散射子之超声波影像方法及系统，其步骤包含：以超声波影像数据之其一超声波回音讯号点为中心，统计一窗口范围内之超声波回音讯号点的讯号影像数值之分散量数、位置量数、或前述量数任意组合计算，取得一参数值；重复以一距离为区隔，并重复上述步骤直到完成所有超声波影像数据计算；将该些参数值分别作为超声波回音讯号点的声波散射子数值；并以常用的色阶表示方式输出一超声波影像，藉以区分血管壁与内部血流之信息，辅助医师确认其观测器官之轮廓边界、或与相邻器官之相对位置，并辨识组织不同程度变异的结构特征。

技术领域

本发明系有关一种超声波影像产生系统及其方法，特别是一种取得声波散射子之超声波影像系统及其方法。

背景技术

请参考图1，图1系本发明习知技术超声波灰阶影像产生之流程图100。由于超声波探头接收到的回音讯号非常的微弱且复杂，需要经过许多讯号处理才能以影像显示。于步骤110中，透过超声波探头取得影像射频数据(Radio Frequency Data)，但回音讯号仍然是属于上下震荡的讯号，将负相的讯号转成正值，而取其波形的最大值，此步骤120称为讯号解调，影像射频数据经解调后产生封包(Envelope Data)超声波数据。由于超声波的能量会随着组织深度衰减，所以需要再透过深度增益补偿(Depth Gain Compensation)，依深度进行补偿放大；又由于影像深度的数据是反应在回音时间长短上，一般超声波机器上另外也提供手动调整的时间增益补偿(Time Gain Compensation)以弥补影像对比的不足。因为电子系统装置对于输入讯号的有效动态频率响应(Dynamic Frequency Response)不一，目前临床超声波系统的动态响应范围(Dynamic Range)常在100～140dB以上，表示回音中最大的讯号与最弱可辨识的讯号相差10～1000万倍，为扩大频率响应范围，封包超声波数据经过压缩(Compression)形成灰阶(Gray Scale)超声波数据，此步骤130称为数据压缩，常见的方法例如对数式压缩(Logarithmic Compression)，调整各位置回音的放大比重(亦即调整影像色阶对比)以凸显较微弱的讯号，于步骤140中，讯号处理器经此一系列的处理，将回音时间点依声速转换为深度，该回音讯号则以对应的灰阶值显示超声波影像。

然而，虽然透过超声波系统撷取影像提供医疗判断已经是很普及的技术，但同一病兆透过不同的超声波系统所撷取出来的影像质量可能会不同，举例来说，超声波数据是由斑点所构成，斑点效应的存在，某些低对比的病理特征将无法于超声波影像中被判读，为避免其影响影像质量，许多以减少斑点出现为目的之方法亦相继提出。例如，原先运用于雷达回波之Nakagami分布亦开始适用于超声波讯号之统计分析。

超声波Nakagami影像是一种可评估组织内部散射子排列情形的功能性超声波影像。当超声波入射波长远大于组织内部散射子的直径时，会发生超声波的散射现象，而超声波回音讯号会在灰阶影像中出现随机明暗斑点状的亮点，这就是所谓的斑点。斑点的存在模糊了细微构造的影像，降低了超声波影像的对比度与分辨率。因此，一般临床超声波系统，可允许用户调整影像的显示条件，并提供图像处理技术的选择以降低斑纹的存在。虽然，此举有利临床使用观察，但是将斑点滤除或平滑化，所延伸出的另一个问题是，微结构的生理与病理信息有可能因此而丧失。这也就是为何传统灰阶影像仅能定性显示组织结构，而较难反映组织特性的原因。

此外，由于超声波照影容易因为收音角度以及噪声而不易确认病兆的特征与组织的相对位置。超声波的噪声主要所发生的一些问题是失真，一些生理信息的遗失、不正确或不适当的定位、不适当的亮度，不适当的形状、以及不适当的大小，以致让医师在实际诊断时，不能提供有效及正确的相关信息。然而，超声波系统之用户可调整各种参数，其对应的回音强弱会因为用户调整系统设定或不同超声波扫瞄仪器其本身图像处理不同，使得相关信息于灰阶影像中则常易遭遗漏。

美国专利US8092387揭露一种用于反映组织内部散射子分布情形之超声波成像技术，其系使用Nakagami分布之m参数，更包括校正程序与利用灰阶模式或虚拟彩色模式呈现m参数数组之显示程序。