[发明专利]用于编码和解码射频数据的方法和系统

说明书

本文公开了用于由微波束形成器对射频(RF)数据(例如，电信号)进行编码的系统和方法。所述微波束形成器可以使用伪随机采样模式(700)对在多个存储器单元中存储的所述RF数据的样本进行求和。在一些示例中，所述存储器单元可以被包括在所述微波束形成器的延迟线中。求和样本可以形成编码信号，所述编码信号被发射到解码器，所述解码器根据所述编码信号来重建原始RF数据。在一些示例中，所述解码器可以使用所述伪随机采样模式的知识来重建原始数据。

技术领域

本申请涉及编码和解码与超声信号相关联的射频数据。更特别地，本申请涉及利用微波束形成器来编码射频数据以供超声成像系统进行解码。

背景技术

在提供高分辨率时，利用聚焦波束发射和动态接收波束形成的超声图像采集对实时体积成像施加了时间限制。与未聚焦的波束成像方法相比，对于聚焦波束发射来说需要高一个数量级来覆盖三维(3D)成像感兴趣区域(ROI)，这会导致帧速率慢得多。这对于其中高帧速率很重要的成像应用(例如，3D心脏成像)来说会是个严重的问题。为了更快地成像，可以使用未聚焦的超声发射。与聚焦波束发射相比，未聚焦的发射可以利用单个发射来照射ROI的大部分。这些未聚焦的发射可以包括平面波或者球形或圆柱形发散波。

具有二维(2D)换能器阵列的超声探头可以用于更快和/或更高分辨率的3D成像。然而，2D换能器阵列可以具有数百或数千个换能器元件的阵列，这些换能器元件需要被耦合到成像系统。为了避免在超声探头与成像系统基座之间使用大量线缆，一些超声探头包括微波束形成器。微波束形成器接收来自个体换能器元件的信号并且执行一些初步波束形成操作，以将来自换能器元件组(例如，子阵列、片块)的信号组合成输出信号。初步波束形成操作可以包括：将延迟施加到来自个体换能器元件的信号，然后对经延迟的信号求和以生成输出信号。输出信号的数量可以基于换能器阵列被分成的片块的数量。将个体换能器元件组的信号组合成输出信号可以减少所要求的通道的数量。例如，超声探头可以具有被耦合到超声系统基座的128条输出通道。然而，微波束形成器通常被设计用于聚焦发射波束，并且当接收波束被转向远离发射波束主轴时，图像质量会开始降低。利用被耦合到微波束形成器的换能器阵列实施发散和平面波成像会降低图像对比度并且引入光栅波瓣伪影。期望用于将利用包括微波束形成器的换能器阵列进行的发散和平面波成像的潜在高速3D成像能力与与降低的图像劣化进行组合的技术。

发明内容

公开了用于可以提高图像采集速度和质量的微波束形成操作的方法和系统。微波束形成和波束形成操作执行编码和解码。代替直接根据微波束形成的数据来构建图像，而是基于有限数量的测量结果来重建原始数据并且基于该重建来执行图像形成。微波束形成器可以使用抖动采样方案来以与模拟RAM兼容的方式对数据进行编码。微波束形成器编码可以在快速时间内复用空间频率。基于编码的微波束形成器的输出，可以利用如本文所述的计算廉价的反演方法来重建原始信号。可以根据重建的数据来形成图像。

根据本公开内容的示例，一种系统可以包括换能器阵列，所述换能器阵列包括多个换能器元件。所述换能器元件可以被配置为接收超声回波并且将所述超声回波转换成电信号(例如，RF数据、RF信号)。所述系统可以包括微波束形成器，所述微波束形成器被耦合到所述多个换能器元件。所述微波束形成器可以包括第一延迟线，所述第一延迟线被耦合到所述多个换能器元件的第一换能器元件。所述第一延迟线可以包括第一多个存储器单元，所述第一多个存储器单元被配置为存储从所述第一换能器元件接收的所述电信号。所述微波束形成器还可以包括第二延迟线，所述第二延迟线被耦合到所述多个换能器元件的第二换能器元件。所述第二延迟线可以包括第二多个存储器单元，所述第二多个存储器单元被配置为存储从所述第二换能器元件接收的所述电信号。所述微波束形成器可以被配置为对在所述第一多个存储器单元和所述第二多个存储器单元中存储的所述电信号进行抖动采样并且生成抖动信号。所述系统可以包括解码器，所述解码器被配置为接收所述抖动信号并且生成表示所述电信号的重建信号。