[发明专利]经接收扫描线数据内插的高分辨率超声成象

说明书

本发明涉及超声诊断成象的分辨率的改进，特别是经接收扫描线数据内插的高分辨率(清晰度)超声成象的开发。

超声诊断成象系统的设计者们不断努力使他们的产品产生出最高诊断质量的实时图象。对于实时图象的希望是通过在高帧率下，即被接收新图象的速率下产生被处理和依次显示在图象监视器上的一系列新图象来满足的。对于高诊断质量的希望是通过产生具有高线(行)密度的图象中展示有高解析结构细节的图象来满足的。对于高帧率和高线密度的要求，无论如何本质上是矛盾的。在一图象中的扫描图象线数越多，扫描一目标所需时间和产生一完整图象就越长，以及帧率就越慢。降低扫描线数会增加帧率，而在图象中降低线密度的代价并从而降低在图象中结构的空间采样。

要克服看来是内在矛盾的办法是通过如美国专利5,390,674(Robinson等)所描述的，在接收线之间内插新扫描线来产生附加图象线数。发射超声波到一物体所需时间和从沿扫描线所接收回波的时间，受物理定律，即物体中声音速度的限制。内插扫描线所需时间不受此限制，而是处理硬件和软件的速度和复杂的功能，这二者考虑的范围是由系统设计者控制。这样，例如，图象的空间采样和线密度可通过如Robinsou等所描述的，在每对接收扫描线中内插新扫描线加倍，该专利不是加倍形成一完整图象所需时间。图象分辨率得到改进，而不是附加扫描线的传输所需求的帧率的一对一的折衷。

有几种满足各等级的用于已推荐的超声图象的扫描线内插法。以下讨论几种方法，昂贵和复杂的多线束形成装置的数据的推荐的扫描内插。多线扫描经常使用相对宽的发射束，这会加重信号噪音比和破坏图象质量。这几种近似法产生的图象数据具有不稳定的处理效果，会在显示图象上引入人为因素。相应地，希望所产生的内插扫描线的超声图象便宜、简单，并包含这种近似的图象质量。

根据本发明的基本原理，是通过在由束形成装置已经产生的两个空间不同的接收线之间进行内插，以便为超声图象提供较高的线密度，从而在从接收线的位置偏移了的线位置处发展成两个内插线。与单独使用接收线相比较，这样的内插使超声图象的线密度加倍(或者在相等的线密度下使帧率加倍)而不会使成本加倍或需多个多线束形成装置。本发明的具体实施例使用正交采样数字的束形成装置，其中通过与正交采样的结合配置有带通滤波。通过对于接收线的连续传输，每线能以紧密的束聚焦加以发射和接收。通过产生具有表现为匹配能谱的系数的内插的扫描线的图象，从而避免了由于使用不稳定的处理线而产生的人为因素。

在附图中：

图1a-1c,2a-2c和3a-3c示出原先用于增加扫描线密度的推荐的内插方案；

图4a-4c示出本发明的内插技术；

图5示出依据本发明的原理构成的超声诊断图象系统；

图6是说明图5超声图象系统的软件的操作流程；

图7a和7b,8、9和10是顺序图示说明与图6流程相结合的本发明的束形成和扫描线内插技术；

图11描述根据本发明原理的多级扫描线内插；和

图12示出组合的扫描线内插和扫描转换。

首先参照图1a-1c，上述Robinson等的专利中的扫描线内插技术分若干步描述。图1a的方框示意图示出，多元阵列转换器10耦合到束形成装置12。束形成装置12使转换器阵列沿空间不同的各束方向连续发射超声波束，并响应于每个束的传输，适当延迟和总和由转换器阵列接收的信号。每个接收的扫描线，即响应发射的超声束，沿每束方向接收的回波序列提供给线缓冲器14和2分频电路18。线缓冲器14的输出被耦合到第二个2分频电路16。线缓冲器14延迟该提供的接收线为发射和接收一扫描线需要的时间，其中包括束间等待周期。这样，在线缓冲器14的输出端产生了延迟的扫描线，并在下一接收的扫描线被送到线缓冲器14的输入端和到另一2分频电路18的同一时间处耦合到2分频电路16。来自每个相应束深的两个扫描线信号的值由2分频并送到总和电路20，以便产生从两个序列的扫描线内插的新扫描线。该内插的扫描线和首先接收的扫描线之后被检测，扫描转换和作为图象的显示行进行显示。