[发明专利]利用宽聚焦发射波束以高显示帧速率进行3D超声成像

说明书

超声系统以高显示帧速率产生3D图像。利用平面波或发散发射波束扫描体积区域以随着每个发射事件而声穿透大部分或者甚至整个体积区域。为了避免在方位角和仰角维度上采集到杂波信号，以在仰角和方位角方向中间的角度发射平面波或发散波束。通过以均为仰角和方位角方向两者的组合的多个不同角度发射平面波或发散波束，在得到的复合图像中减少了旁瓣杂波。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2018年9月7日提交的美国临时US 62/728291的权益和优先权，通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及超声成像系统，并且具体涉及利用宽聚焦或未聚焦发射波束以高显示帧速率进行三维(3D)超声成像。

背景技术

二维(2D)超声成像通常通过利用一维(1D)阵列换能器扫描平面图像场来进行。在图像场内发射波束，并且响应于每次发射而采集回波。通过延迟和求和波束形成器对接收的回波进行波束形成以跨图像场形成相干回波信号的扫描线。针对图像的典型数量的扫描线可以是128-196个扫描线。通过B模式或多普勒处理对扫描线进行处理以形成平面图像场中的组织和/或流的平面图像。

类似的方法能够用来扫描体积图像场以产生体积区域的三维(3D)图像。再次发射波束并接收回波，但是这次在整个体积内并不仅是平面。因此，对于3D成像而言扫描体积花费长得多时间。如果例如体积具有与上面描述的平面图像的方位角维度相同的仰角和方位角维度，等效质量的图像需要128x128扫描线，总共超过16000扫描线。由于回波采集时间受对象中的固定声速管理，因此采集整个体积图像所需的时间是长的，并且因此显示帧速率将是慢的。

慢帧速率问题的解决方案是发射均声穿透体积的更大区域并从体积的更大区域返回回波的波束，由此需要更少的发射波束来扫描整个体积并产生3D图像。这种构思的最终扩展是发射声穿透大部分或甚至全部体积区域的波束。然而，折衷办法是差的图像分辨率，因为存在很少的(如果有的话)发射波束聚焦。能够被采取以克服这种问题的措施是多次扫描体积区域并且然后对结构进行组合，组合的扫描引起遍及图像的分辨率的改进。

但是这种措施仍然能够导致具有显著图像杂波的3D图像，因为极大地未聚焦的发射波束图案的旁瓣水平一般会是非常高的。高旁瓣水平捕获将作为图像杂波出现在最终图像中的离轴能量。

发明内容

本发明有利地实现具有提供显示帧速率的改进的仅几个宽波束但是没有得到的3D图像中的过多杂波的发展的体积区域。

根据本发明的原理，描述了一种以高显示帧速率产生3D图像的超声成像系统。利用平面波或发散发射波束扫描体积区域以随着每个发射事件声穿透大部分或甚至整个体积区域。为了避免在方位角和仰角维度上采集到杂波信号，以在仰角和方位角方向中间的角度发射平面波或发散波束。通过以均为仰角和方位角维度两者的组合的多个不同角度发射平面波或发散波束，在得到的复合图像中减少了旁瓣杂波。

根据另一方面，本发明提供了一种用于生成三维图像的方法。在一个实施例中，所述方法包括向所述目标体积发射平面波或发散波并且采集从所述目标体积返回的超声回波信号。以不同的角度向所述目标体积发射多个这样的波。从所述发射接收所述回波信号，并且然后在空间基础上处理所述回波信号。可以在空间基础上对响应于每个发射而产生的图像数据进行复合。从复合的图像数据生成体积图像。显示所述体积图像。

附图说明

在附图中：

图1a、1b和1c图示了二维换能器阵列孔的旁瓣图案。

图2图示了通过利用发散波束以在方位角和仰角方向中间的角度扫描体积区域获得的旁瓣改进。

图3a和3b图示了两个不同的发散波束扫描图案，两者在包含方位角和仰角方向两者的角度处。

图4图示了针对图3a的顶点中的两个的发散扫描体积。