[发明专利]基于宽频带声学超材料的超快复合平面波成像方法

说明书

本发明公开了基于宽频带声学超材料的超快复合平面波成像方法。该方法通过超快复合平面波成像装置实现；该装置包括发射接收超声探头和声学超材料结构。该方法包括：控制发射接收超声探头以预设发射频率、第一预设发射角度发出超声波信号；预设发射频率等于声学超材料结构的响应频率；控制发射接收超声探头以预设接收频率，且分别以第一预设接收角度、第二预设接收角度和第三预设接收角度接收被测物体反射的回波信号；预设接收频率为预设发射频率的n倍；第一预设接收角度等于第一预设发射角度，第二预设接收角度小于第一预设发射角度，第三预设接收角度大于第一预设发射角度；采用回波信号重建被测物体的图像。本发明能够提高成像深度与成像质量。

技术领域

本发明涉及超快平面波成像技术领域，特别是涉及基于宽频带声学超材料的超快复合平面波成像方法。

背景技术

目前，对医学超声图像的评判标准主要集中在成像深度及成像质量两方面。

在成像质量方面，超快平面波的出现革新了医学成像领域，成像帧频可达上千，极大地提高了常规超声成像的帧频。对比于常规超声成像的线到线的聚焦成像方式，超快平面波成像采用的是面到面的非聚焦成像方式。非聚焦的发射/接收模式是超快平面波成像的关键。2002年，Tanter等人基于超快平面波成像测量了横波速度，提出了瞬时弹性成像；2003年Bercoff团队将瞬时弹性成像首次用于乳腺癌的临床研究，也是超快平面波的首例临床应用。弹性成像的原则是对组织位移或横波速度的测量，因此牺牲图像质量(对比度和分辨率)来提高帧频的代价是可接受的。为提高图像质量，2009年Montaldo等人提出相干复合平面波成像方法，既不损失帧频的前提下，又可大幅提高成像质量。这种方法是通过增加不同发射角度的平面波数量来提高图像质量，是对成像帧频和成像质量的一种权衡。目前相干复合成像方法已成为超快成像的核心，被广泛应用于各种医学成像场景，尤其是血流成像上。2015年Tanter团队拓展了复合成像方法，提出了一种既不需要妥协帧频，同时又可以提高图像信噪比的超快多波成像方法，但是此方法计算量大、耗时长的缺陷限制了其临床应用。

在成像深度方面，低频发射序列可以带来高穿透性，但是其成像质量较差。近年来，对声学超材料的研究成为一个比较有前景的研究方向。2014年，Nicholas Fang等人利用comsol仿真设计了具有负质量密度和负体积模量的双负声学超材料，为超声成像提供了新的思路和方法。2015年，Thomas团队基于Mie共振效应实现了具有双负性质的声学超材料。但是，声学超材料的研制仍处于低频阶段，对高频超材料的研究处于摸索阶段。

综上，现有的超快平面波成像方法是基于相干复合平面波成像的，由于平面波的非聚焦特点，导致能量丢失并影响成像深度与成像质量。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于宽频带声学超材料的超快复合平面波成像方法，以提高平面波成像的成像深度与成像质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于宽频带声学超材料的超快复合平面波成像方法，所述超快复合平面波成像方法通过超快复合平面波成像装置实现；所述超快复合平面波成像装置包括发射接收超声探头和声学超材料结构；所述发射接收超声探头发出的超声波信号通过所述声学超材料结构后到达被测物体，所述发射接收超声探头还接收由所述被测物体反射的回波信号；

所述超快复合平面波成像方法，具体包括：

控制所述发射接收超声探头以预设发射频率，且以第一预设发射角度发出超声波信号，所述超声波信号通过所述声学超材料结构后到达被测物体；所述预设发射频率与所述声学超材料结构的响应频率相等；