CN112842382B - 用于对信道数据进行流处理以应用非线性波束形成的方法和*** - Google Patents

用于对信道数据进行流处理以应用非线性波束形成的方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明题为“用于对信道数据进行流处理以应用非线性波束形成的方法和***”。本发明提供了通过对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成来增强空间特异性并且提高有效图像采集速度的***和方法。该方法包括：生成经杂波滤波的信号；延迟该经杂波滤波的信号以提供延迟对准的经杂波滤波的信号；计算该延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性；以及在一个或多个深度处跨每个换能器元件非线性地组合该延迟对准的经杂波滤波的信号和该延迟对准的经杂波滤波的信号的该相干性，以在该一个或多个深度处针对回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号。该方法包括基于该一个或多个深度处该回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的该至少一个波束形成信号来计算并且呈现针对该一个或多个深度的测量。

Description

用于对信道数据进行流处理以应用非线性波束形成的方法和 ***
技术领域
某些实施方案涉及超声成像。更具体地，某些实施方案通过对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成来增强空间特异性并且提高有效图像采集速度。
背景技术
超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医学成像技术。超声成像使用实时的、非侵入性高频声波来产生二维(2D)图像和/或三维(3D)图像。
多普勒超声成像使用经反射的声波来可视化穿过血管的血流。多普勒超声可以帮助医生评估穿过主要动脉和静脉，诸如手臂、腿部和颈部的主要动脉和静脉的血流。多普勒超声图像可示出可导致中风的、穿过颈部主要动脉的狭窄区域的被阻塞的或减少的血流，并且可显示腿部静脉中的可能会破裂并且阻塞流向肺部的血液(肺栓塞)的血凝块(深静脉血栓)。在怀孕期间，多普勒超声能够被用来检查未出生婴儿的血流，以检查胎儿的健康状况。
各种类型的多普勒成像可用于分析血流，诸如彩色血流(CF)成像、三维彩色血流(3DCF)成像、血液散斑成像(BSI)等。多线采集(MLA)超声设置可用于提高CF、BSI和3DCF超声成像的帧速率。在MLA中，响应于单个发射波束的发射，接收到若干波束。因此，最终图像由具有不同的发射至接收波束间距的多个单独的接收-发射波束集组成。在一些***中，覆盖较宽区段或体积的较宽的发射波束可用于提供甚至更高的帧速率或体积率。可以通过减小孔径或将波束散焦为平面波或发散波几何形状来实现较宽的发射波束。由于可以部署距发射波束轴线具有显著距离的多条接收线，因此可以产生具有较大空间扩展的分辨图像。这种散焦技术的缺点在于，双向波束形成所产生的空间特异性会大大降低，这导致强反射器附近的旁瓣电平增加。在CF中，正在移动的强反射器，诸如阀门装置的基部、阀门和位于图像区域外部的移动的心包膜，可以在图像区域内引起虚假的血流信号伪影。
通过将此类***与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的更多限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。
发明内容
提供了一种***和/或方法，用于通过对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成来增强空间特异性并且提高有效图像采集速度，基本上如附图中的至少一个附图所示和/或结合附图中的至少一个附图所述，如在权利要求中更完整地阐述的。
从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征、以及其例示的实施方案的细节。
附图说明
图1为根据各种实施方案的示例性超声***的框图，该示例性超声***可用于对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成。
图2为根据各种实施方案的示出用于对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
某些实施方案可存在于用于对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成的方法和***中。各种实施方案具有增加空间特异性的技术效果，这种空间特异性可能由于散焦传输策略诸如发散波束或平面波束而失去。本公开的方面具有避免来自强离轴移动的组织结构的伪影的技术效果。某些实施方案具有去除MLA伪影的技术效果。各种实施方案具有提高有效图像采集速度/性能的技术效果。
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下对某些实施方案的详述。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言，这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个功能框(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中来实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作***中，可以是安装的软件包中的功能等。应当理解，各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解，可以组合实施方案，或者可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离各种实施方案的范围的情况下做出结构的、逻辑的和电气的改变。因此，以下详述不应视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
如本文所用，以单数形式列举并且以字词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地说明此类排除。此外，对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性的实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。
另外，如本文所用，术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外，如本文所用，短语“图像”用于指超声模式，诸如B模式(2D模式)、M模式、三维(3D)模式、CF模式、BSI模式、3DCF模式、PW多普勒、MGD以及/或者B模式和/或CF的子模式，诸如体积复合成像(VCI)、剪切波弹性成像(SWEI)、TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio，并且在某些情况下还包括MM、CM、TVD、CW，其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。
此外，如本文所用，术语处理器或处理单元是指可执行各种实施方案需要的所需计算的任何类型的处理单元，诸如单核或多核：CPU、加速处理单元(APU)、图形板、DSP、FPGA、ASIC或它们的组合。
应当指出的是，本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理，该处理在一些实施方案中包括波束形成，并且在其他实施方案中不包括波束形成。例如，可在不进行波束形成的情况下形成图像，诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵，使得乘积是图像，并且其中该过程不形成任何“波束”。另外，可使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如，合成孔径技术)来执行图像的形成。
在各种实施方案中，在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像，例如包括超声波束形成，诸如接收波束形成。图1示出了具有根据各种实施方案形成的软件波束形成器架构的超声***的一个具体实施。
图1为根据各种实施方案的示例性超声***100的框图，该示例性超声***可用于对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成。参考图1，示出了超声***100。超声***100包括发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、彩色血流(CF)信道数据处理器128、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136，显示***134和档案138。
发射器102可包括可用于驱动超声探头104的合适的逻辑、电路、接口和/或代码。超声探头104可包括压电元件的二维(2D)阵列，或者可以是机械一维(1D)阵列等等。超声探头104可包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件106和一组接收换能器元件108。在某些实施方案中，超声探头104可用于获取覆盖解剖结构(诸如心脏、胎儿或任何合适的解剖结构)的至少大部分的超声图像数据。
发射波束形成器110可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于控制发射器102，该发射器可选地通过发射子孔径波束形成器114驱动该组发射换能器元件106以将超声发射信号发射到感兴趣区域(例如，人、动物、地下空腔、物理结构等)中。发射的超声信号可从感兴趣对象中的结构(如血细胞或组织)反向散射，以产生回波。回波由接收换能器元件108接收。
超声探头104中的该组接收换能器元件108可用于将所接收的回波转换为模拟信号，可选地通过接收子孔径波束形成器116进行子孔径波束形成，和/或然后被传送至接收器118。接收器118可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于接收来自接收子孔径波束形成器116的信号。可以将模拟信号传送到多个A/D转换器122中的一个或多个A/D转换器。
多个A/D转换器122可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于将来自接收器118的模拟信号转换为对应的数字信号。多个A/D转换器122设置在接收器118与RF处理器124之间。尽管如此，本公开在这方面并不受限制。因此，在一些实施方案中，多个A/D转换器122可被集成在接收器118内。
RF处理器124可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于解调由多个A/D转换器122输出的数字信号。根据一个实施方案，RF处理器124可包括复解调器(未示出)，该复解调器可用于解调数字信号以形成代表对应回波信号的I/Q数据对。然后可将RF或I/Q信号数据传送到RF/IQ缓冲器126。RF/IQ缓冲器126可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于提供由RF处理器124生成的RF或I/Q信号数据的临时存储。
彩色血流(CF)信道数据处理器128可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于在应用波束形成之前对信道数据执行部分或全部的彩色血流分组处理。例如，CF信道数据处理器128可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于对信道数据执行杂波滤波，以使信道数据中的静止和/或慢反射器衰减。CF信道数据处理器128接收响应于在相同方向上以固定的脉冲重复频率发射的发射波束序列的彩色血流回波信号序列。其他方向上的其他发射波束可以交错或顺序地提供。传入的回波信号信道数据与适当的杂波滤波器系数相乘，并且相加到包含来自先前部分累加的子结果的缓冲器中，一旦完成针对特定发射波束方向的分组，就形成全组的经杂波滤波的信号。CF信道数据处理器128可以应用一个或多个杂波滤波器，诸如FIR滤波器、本征滤波器、多项式回归滤波器和/或任何合适的杂波滤波器。
在代表性的实施方案中，CF信道数据处理器128可将经杂波滤波的信号提供给接收波束形成器120。另选地，在将经杂波滤波的信号提供给波束形成器120之前，CF信道数据处理器128可以对经杂波滤波的信号执行相关性估计和/或速度/带宽/功率估计，其中用来自原始数据集的相位信息来增强结果。例如，可以由CF信道数据处理器128对信道数据处理相关函数估计R1和R0(分组的平均滞后1和滞后0相关性)，并且将其传递到波束形成器120。作为另一个示例，可以由CF信道数据处理器128根据信道数据来处理从相关函数诸如速度、带宽和多普勒功率导出的量，并且将其传递到波束形成器120中。在这两个示例中，去除了对定位散射体至关重要的相位信息。因此，原始IQ数据的相位被应用于导出的量，以便保持将在波束形成操作中实现的空间分辨，因为该信息已在相关性计算中丢失。可通过由CF信道数据处理器128应用原始IQ数据样本中的一者的相位来将原始IQ数据的相位应用于相关性估计。另选地，可通过由CF信道数据处理器128对若干传入的IQ数据样本求平均值来应用原始IQ数据的相位，并且针对根据所计算的平均速度或分组中连续的经杂波滤波的样本之间的滞后1相关性来预期的相位旋转对这些传入的IQ数据样本进行校正。对经杂波滤波的信号执行相关性估计和/或速度/带宽/功率估计的过程可进一步在波束形成器中增强具有平均速度的信号，并且使具有其他运动的信号分量的存在衰减。代表性的或这些另选的实施方案中的处理进一步消除拐角阶段，该拐角阶段为存储器中的费时的数据重新排序，以将分组中的回波信号对准以用于后续的分组处理操作。
接收波束形成器120可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码代替标准延迟和从CF信道数据处理器128接收的信道信号的和以输出波束求和的接收线或者除此之外，可用于执行非线性波束形成处理。在各种实施方案中，接收波束形成器120应用非线性波束形成技术，其利用延迟校正的信道信号的高相干性来加强空间中的点。接收波束形成器120可被配置为以相位相干性的量度替换、混合或相乘为波束求和，以便权衡离轴散射信号和旁瓣能量。由接收波束形成器120提供的非线性波束形成技术被配置为重新获得彩色血流信号的空间特异性。在各种实施方案中，可以将由CF信道处理器128输出的经杂波滤波的信号波束形成为多个接收方向或针对单个发射方向的多线采集(MLA)。接收波束形成器120可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于在IQ数据求和之前通过选择相干因子来对延迟与求和波束形成进行加权，以便加强来自反射器的主波束方向上的能量，并且使来自离轴散射体的旁瓣能量衰减。还可以实现另选的非线性处理，诸如最小方差波束形成，其可与来自线性波束形成的输出组合以添加空间特异性。
在某些实施方案中，通过在波束形成之前执行杂波滤波，可以应用非线性波束形成技术来加强信号的移动部分的相位信息和相干性，以便加强接收轴线上的散射体并且使离轴散射信息衰减。这样，可以重新获得空间特异性，并且可以去除由于强组织散射体的旁瓣引起的来自成像波束外部的多普勒信号。例如，来自成像波束外部的多普勒信号可以首先由CF信道数据处理器128执行的杂波滤波处理来衰减，并且后续的剩余部分可由于接收波束形成器120应用非线性波束形成缺乏相干性而被衰减。在非线性波束形成之前提供杂波滤波(以及可选地进行相关性处理)的处理方案在使用MLA时提高效率，这是因为在波束形成器120生成通常在其中的每一个应用流处理的多个MLA方向之前，对回波信号信道数据施加杂波滤波(以及可选地进行相关性处理)。
接收波束形成器120可以应用各种技术来执行非线性波束形成。例如，接收波束形成器120可以应用将相干性测量为延迟对准的信道数据的相干和非相干总和之比的相干因子C，如下所述：
其中x是延迟对准的信道数据，i是信道编号，并且N是波束形成器中的信道数量。相干因子C在波束形成器输出中作为因子乘以接收波束形成器120，其中可调调整因子可以决定在较大或较小程度上权衡与常规波束形成器输出的相干性。为了本公开的目的，术语“相干性”不限于因子C，而是包括基本上依赖于相干性的计算量的任何合适的方法，参见例如J.Camacho等人的“Adaptive Beamforming by Phase Coherence Processing”，《Ultrasound Imaging》，Mr.Masayuki Tanabe(编)，ISBN:978-953-307-239-5，InTech，2011年，该文献的全文以引用方式并入本文。在各种实施方案中，相干因子波束形成可与常规波束形成混合。提供相位相干性的使用，以区分并且衰减离轴散射体和来自实际在束反射器的旁瓣能量。
在各种实施方案中，所得的经处理的信息可以是从接收波束形成器120输出并且被传送到信号处理器132的波束求和的接收线。根据一些实施方案，接收器118、多个A/D转换器122、RF处理器124和波束形成器120可被集成到单个波束形成器中，该单个波束形成器可以是数字的。在某些实施方案中，接收波束形成器120可以是被配置为响应于每个单发射波束而产生多个接收线的多线超声波束形成器。多线接收波束形成器120可以施加不同的延迟并且组合经杂波滤波的信号以产生转向且聚焦的线。在某些实施方案中，上述非线性波束形成技术可与减少旁瓣能量的其他重建类型方法组合，诸如合成发射波束形成或利用两个或更多个相邻发射波束之间的重叠的回顾性合成聚焦技术。例如，接收波束形成器120可被配置为应用回顾性发射波束形成(RTB)以提供动态发射聚焦，并且使用从探头几何形状计算的时间延迟来将发射线与对应的接收线对准以校正所采集的超声数据。
再次参考图1，用户输入设备130可用于输入患者数据、扫描参数、设置、选择协议和/或模板、选择成像模式等。在示例性实施方案中，用户输入设备130可用于配置、管理和/或控制超声***100中的一个或多个部件和/或模块的操作。就这一点而言，用户输入设备130可用于配置、管理和/或控制发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、CF信道数据处理器128、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示***134和/或档案138的操作。用户输入设备130可包括按钮、旋转编码器、触摸屏、运动跟踪、语音识别、鼠标设备、键盘、相机和/或能够接收用户指令的任何其它设备。在某些实施方案中，例如，用户输入设备130中的一个或多个用户输入设备可以集成到其他部件(诸如显示***134)中。例如，用户输入设备130可包括触摸屏显示器。
信号处理器132可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于处理超声扫描数据(即，求和的IQ信号)以生成超声图像以在显示***134上呈现。信号处理器132可用于根据所采集的超声扫描数据上的多个可选择超声模态来执行一个或多个处理操作。在示例性实施方案中，信号处理器132可用于执行复合，诸如体积复合成像(VCI)、高度复合成像(ECI)等。在各种实施方案中，信号处理器132可用于执行散斑跟踪。随着接收到回波信号，可以在扫描会话期间实时处理采集的超声扫描数据。除此之外或另选地，超声扫描数据可在扫描会话期间暂时存储在RF/IQ缓冲器126中并且在在线操作或离线操作中以不太实时的方式处理。在各种实施方案中，处理的图像数据可呈现在显示***134处和/或可存储在档案138处。档案138可以是本地档案、图片归档与通信***(PACS)或者用于存储图像和相关信息的任何合适的设备。在代表性的实施方案中，信号处理器132可包括测量处理器140。
档案138可以是与超声***100集成和/或(例如，通过网络)通信地联接到超声***100的一个或多个计算机可读存储器，诸如图片归档与通信***(PACS)、服务器、硬盘、软盘、CD、CD-ROM、DVD、紧凑存储装置、闪存存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦除和可编程只读存储器和/或任何合适的存储器。档案138可包括例如由信号处理器132访问和/或与信号处理器132结合的数据库、库、信息集或其他存储装置。例如，档案138能够暂时或永久地存储数据。档案138可能能够存储医学图像数据、由信号处理器132生成的数据和/或可由信号处理器132读取的指令等。在各种实施方案中，档案138存储例如医学图像数据、信道数据处理指令、非线性波束形成指令以及测量指令。
超声***100可用于以适于所考虑的成像情况的帧速率连续采集超声扫描数据。典型的帧速率在20至120的范围内，但可以更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示***134上。图像缓冲器136被包括以用于存储未计划立即显示的所采集的超声扫描数据的经处理的帧。优选地，图像缓冲器136具有足够的容量来存储至少几分钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器136可具体体现为任何已知的数据存储介质。
信号处理器132可包括测量处理器140，该测量处理器包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可以可用于基于从接收波束形成器120接收的波束形成信号计算一种或多种测量。一种或多种测量可包括速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量和/或位移测量。例如，测量处理器140可用于通过在连续回波之间在空间上对波束形成的数据进行散斑跟踪来计算位移场。测量数据可呈现在显示***134处和/或被存储在档案138处或任何合适的数据存储介质中。例如，测量处理器140可将测量数据呈现为叠加在B模式图像上的彩色血流图像。
显示***134可以是能够将视觉信息传送给用户的任何设备。例如，显示***134可包括液晶显示器、发光二极管显示器、和/或任何合适的一种或多种显示器。显示***134可用于显示来自信号处理器132和/或档案138的信息，诸如体积复合图像和/或任何合适的信息。在各种实施方案中，显示***134可用于呈现与覆盖在B模式图像上的速度测量、功率测量、方差测量和/或带宽测量中的一者或多者相对应的彩色血流图像。在某些实施方案中，显示***134可用于呈现通过对波束形成的超声图像执行散斑跟踪而计算出的血流轨线。
超声***100的部件可在软件、硬件、固件等中实现。超声***100的各种部件可通信地连接。超声***100的部件可单独实现和/或以各种形式集成。例如，显示***134和用户输入设备130可集成为触摸屏显示器。
图2为流程图200，其示出了根据各种实施方案的用于对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成的示例性步骤202至230。参考图2，示出了包括示例性步骤202至230的流程图200。某些实施方案可省略一个或多个步骤，和/或以与所列顺序不同的顺序执行步骤，和/或组合下文讨论的某些步骤。例如，在某些实施方案中可能不执行一些步骤。又如，某些步骤可能以与下面所列时间顺序不同的时间顺序执行，包括同时执行。
在步骤202处，从多个换能器元件106中的每个换能器元件在一定方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中。例如，具有一组发射换能器元件106的超声探头104被定位成采集感兴趣区域中的超声数据。超声探头从换能器元件106中的每个换能器元件在一定方向上发射发射波束序列。例如，每个换能器元件106可顺序地发射十(10)个或任何合适数量的发射波束。
在步骤204处，如果超声扫描是交错扫描，则过程200同时前进至步骤206和步骤212。如果超声扫描是顺序扫描，则过程200前进至步骤212。
在步骤206处，如果超声扫描是交错扫描，则超声***100确定是否已扫描所有方向。如果已扫描所有方向，则在步骤208处，超声探头104停止发射附加的发射波束序列。如果尚未扫描所有方向，则过程200前进至步骤210。在步骤210处，改变扫描方向，并且过程200返回到步骤202，以在新的方向上将发射波束序列从多个换能器元件中的每个换能器元件发射到感兴趣区域中。
在步骤212处，在多个深度处在换能器元件108中的每个换能器元件处接收与发射波束序列相对应的回波信号序列。例如，具有接收换能器元件108组的超声探头104接收来自感兴趣区域的回波信号序列，该接收换能器元件通常与发射换能器元件106组构成相同的元件。在各种实施方案中，回波信号序列包括与多线采集扫描中的发射波束序列中的每个发射波束相对应的多个回波信号。
在步骤214处，如果将执行复解调，则过程200前进至步骤216，或者如果将不执行复解调，则该过程前进至步骤218。在步骤216处，针对每个换能器元件108对回波信号序列中的每个回波信号执行复解调。例如，RF处理器124可包括复解调器，该复解调器可用于解调数字信号以形成表示对应的回波信号的I/Q数据对。然后可将RF或I/Q信号数据传送到RF/IQ缓冲器126。RF/IQ缓冲器126可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可用于提供由RF处理器124生成的RF或I/Q信号数据的临时存储。
在步骤218处，超声***100在每个深度处针对换能器元件108中的每个换能器元件生成与回波信号序列中的每个回波信号相对应的经杂波滤波的信号。例如，超声***100的CF信道数据处理器128可用于对信道数据执行杂波滤波，以使信道数据中的静止和/或慢反射器衰减。CF信道数据处理器128接收响应于在相同方向上以固定的脉冲重复频率发射的发射波束序列的彩色血流回波信号序列。传入的回波信号信道数据与适当的杂波滤波器系数相乘，并且相加到包含来自先前部分累加的子结果的缓冲器中，一旦完成针对特定发射波束方向的分组，就形成全组的经杂波滤波的信号。CF信道数据处理器128可以应用一个或多个杂波滤波器，诸如FIR滤波器、本征滤波器、多项式回归滤波器和/或任何合适的杂波滤波器。在各种实施方案中，在前进至步骤220之前，CF信道数据处理器128可以对经杂波滤波的信号执行相关性估计和/或速度/带宽/功率估计，其中使用来自原始数据集的相位信息增强结果。
在步骤219A处，超声***100可以对经杂波滤波的信号进行延迟以及求和波束形成。例如，超声***100的接收波束形成器120可以对经杂波滤波的信号执行标准波束形成。在步骤219B处，超声***100可以计算延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性。
在步骤220处，超声***100在每个深度处跨换能器元件中的每个换能器元件非线性地组合经杂波滤波的信号，以在每个深度处针对序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号。例如，超声***100的接收波束形成器120可用于组合标准波束形成的经杂波滤波的信号和所计算的延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性。这样，接收波束形成器120应用非线性波束形成技术，其利用延迟校正的信道信号的高相干性来加强空间中的点。非线性波束形成技术可以是相干因子波束形成技术或使用相位相干性来区分并且衰减离轴散射体和实际在束反射器的旁瓣能量的任何合适的非线性波束形成技术。由接收波束形成器120提供的非线性波束形成技术被配置为重新获得彩色血流信号的空间特异性。在各种实施方案中，可以将由CF信道处理器128输出的经杂波滤波的信号波束形成为多个接收方向或针对单个发射方向的多线采集(MLA)。
在步骤222处，超声***100的信号处理器132基于每个深度处序列的波束形成信号来计算每个深度的测量。例如，信号处理器132的测量处理器140可用于基于从接收波束形成器120接收的波束形成信号来计算一种或多种测量。一种或多种测量可包括速度测量、功率测量、方差测量和/或带宽测量。在某些实施方案中，可以通过在多个重复的接收回波上比较来自多个深度的波束形成信号来估计散斑跟踪的位移测量。
在步骤224处，超声***100的信号处理器132可在显示***134处显示针对每个深度所计算的测量。例如，信号处理器132可在显示***134处将测量数据呈现为叠加在B模式图像上的彩色血流图像。在各种实施方案中，速度轨线可被呈现为B模式图像上的动态覆盖。
在步骤226处，如果超声扫描是顺序扫描，则过程200前进至步骤228。如果超声扫描是交错扫描，则过程200在步骤230处结束。
在步骤228处，如果超声扫描是顺序扫描，则超声***100确定是否已扫描所有方向。如果已扫描所有方向，则过程200在步骤230处结束。如果尚未扫描所有方向，则过程200前进至步骤210。在步骤210处，改变扫描方向，并且过程200返回到步骤202，以在新的方向上将发射波束序列从多个换能器元件中的每个换能器元件发射到感兴趣区域中。过程200继续进行，直到顺序地或作为交错扫描来扫描完所有方向，并且所有超声数据都被处理并且与测量数据一起显示。
本公开的方面提供了方法200和***100，其用于通过对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成来增强空间特异性并且提高有效图像采集速度。根据各种实施方案，方法200可包括从多个换能器元件106、108中的每个换能器元件在一定方向上将发射波束序列发射202到感兴趣区域中。方法200可包括在多个换能器元件106、108中的每个换能器元件处在多个深度处接收212与发射波束序列相对应的回波信号序列。方法200可包括由至少一个处理器128针对多个换能器元件106、108中的每个换能器元件在多个深度中的每个深度处生成218与回波信号序列中的每个回波信号相对应的经杂波滤波的信号。方法200可包括由至少一个波束形成器120将经杂波滤波的信号延迟219A以提供延迟对准的经杂波滤波的信号。方法200可包括由至少一个波束形成器120计算219B延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性。方法200可包括由至少一个波束形成器120在一个或多个深度处跨多个换能器元件106、108中的每个换能器元件非线性地组合220延迟对准的经杂波滤波的信号和延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性，以在一个或多个深度处针对回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号。方法200可包括由至少一个处理器132、140基于一个或多个深度处回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的至少一个波束形成信号来计算222针对一个或多个深度的测量。方法200可包括由至少一个处理器132、140在显示***134处呈现224针对一个或多个深度的测量。
在一个示例性实施方案中，方法200可包括由至少一个处理器124针对多个换能器元件106、108中的每个换能器元件对回波信号序列中的每个回波信号执行216复解调。在代表性的实施方案中，在多个方向上执行将发射波束序列发射到感兴趣区域中。在各种实施方案中，在多个方向上顺序地执行将发射波束序列发射到感兴趣区域中。在某些实施方案中，在多个方向上交错地执行将发射波束序列发射到感兴趣区域中。在示例性实施方案中，回波信号序列中的每个回波信号包括与发射波束序列中的发射波束相对应的多个回波信号。在代表性的实施方案中，测量是速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量或位移测量中的一者。在某些实施方案中，测量是速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量和位移测量中的一者或多者的组合。
各种实施方案提供了***100，该***用于通过对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成来增强空间特异性并且提高有效图像采集速度。***100可包括多个换能器元件106、108、至少一个接收波束形成器120、至少一个处理器124、128、132、140，以及显示***134。多个换能器元件106、108中的每个换能器元件可用于在一定方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中，并且在多个深度处接收与发射波束序列相对应的回波信号序列。至少一个接收波束形成器120可用于延迟经杂波滤波的信号以提供延迟对准的经杂波滤波的信号。至少一个接收波束形成器120可用于计算延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性。至少一个接收波束形成器120可用于在一个或多个深度处跨多个换能器元件106、108中的每个换能器元件非线性地组合延迟对准的经杂波滤波的信号和延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性，以在一个或多个深度处针对回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号。至少一个处理器128可被配置为在多个深度中的每个深度处针对多个换能器元件106、108中的每个换能器元件生成与回波信号序列中的每个回波信号相对应的经杂波滤波的信号。至少一个处理器132、140可被配置为基于一个或多个深度处回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的至少一个波束形成信号来计算针对一个或多个深度的测量。显示***134可被配置为呈现测量。
在代表性的实施方案中，至少一个处理器124可被配置为针对多个换能器元件106、108中的每个换能器元件对回波信号序列中的每个回波信号执行复解调。在各种实施方案中，多个换能器元件106、108中的每个换能器元件可用于在多个方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中。在某些实施方案中，多个换能器元件106、108中的每个换能器元件可用于在多个方向上将发射波束序列顺序地发射到感兴趣区域中。在示例性实施方案中，多个换能器元件106、108中的每个换能器元件可用于使在该方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中与在附加方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中交错。在代表性的实施方案中，回波信号序列中的每个回波信号可包括与发射波束序列中的发射波束相对应的多个回波信号。在各种实施方案中，测量可以是速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量和/或位移测量。
某些实施方案提供非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质上存储有计算机程序，该计算机程序具有至少一个代码段。该至少一个代码段可由机器执行以使该机器执行步骤200。步骤200可包括在多个深度中的每个深度处针对多个换能器元件106、108中的每个换能器元件生成218与回波信号序列中的每个回波信号相对应的经杂波滤波的信号。响应于发射波束序列由多个换能器元件106、108中的每个换能器元件在一定方向上发射到感兴趣区域中，回波信号序列可由多个换能器元件106、108中的每个换能器元件接收。步骤200可包括延迟219A经杂波滤波的信号以提供延迟对准的经杂波滤波的信号。步骤200可包括计算219B延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性。步骤200可包括在一个或多个深度处跨多个换能器元件106、108中的每个换能器元件非线性地组合220延迟对准的经杂波滤波的信号和延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性，以在一个或多个深度处针对回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号。步骤200可包括基于一个或多个深度处回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的至少一个波束形成信号来计算222针对一个或多个深度的测量。步骤200可包括在显示***134处呈现224针对一个或多个深度的测量。
在各种实施方案中，步骤200可包括针对多个换能器元件106、108中的每个换能器元件对回波信号序列中的每个回波信号执行复解调216。在某些实施方案中，由多个换能器元件106、108中的每个换能器元件发射的发射波束序列可在多个方向上顺序地执行到感兴趣区域中，或者在多个方向上交错到感兴趣区域中。在示例性实施方案中，回波信号序列中的每个回波信号包括与发射波束序列中的发射波束相对应的多个回波信号。在代表性的实施方案中，测量可以是速度测量、功率测量、方差测量和/或带宽测量。
如本文所用，术语“电路”是指物理电子部件(即，硬件)以及可配置硬件、可由硬件执行和/或可以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。例如，如本文所用，当执行一条或多条第一代码时，特定处理器和存储器可包括第一“电路”，并且在执行一条或多条第二代码时，特定处理器和存储器可包括第二“电路”。如本文所用，“和/或”表示列表中的由“和/或”连结的项中的任一个或多个项。作为一个示例，“x和/或y”表示三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。作为另一个示例，“x、y和/或z”表示七元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。如本文所用，术语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或例证。如本文所用，术语“例如(e.g.)”和“例如(for example)”引出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所用，电路“可用于”每当该电路包括执行功能的必需硬件和代码(如果需要的话)时就执行该功能，不管是否通过某些用户可配置的设置禁用或不启用该功能的执行。
其他实施方案可提供计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质和/或机器可读设备和/或非暂态机器可读介质，该计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质和/或该机器可读设备和/或非暂态机器可读介质上存储有机器代码和/或具有可由机器和/或计算机执行的至少一个代码段的计算机程序，从而使机器和/或计算机执行本文所述的步骤，以通过对信道数据执行流处理以应用非线性波束形成来增强空间特异性并且提高有效图像采集速度。
因此，本公开可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本公开可能以集中方式在至少一个计算机***中实现，或以分布式方式实现，其中不同的元件分布在若干互连的计算机***上。适于执行本文所述的方法的任何种类的计算机***或其他设备都是合适的。
各种实施方案还可嵌入计算机程序产品中，该计算机程序产品包括能够实现本文所述的方法的所有特征，并且当这些特征加载到计算机***中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序是指以任何语言、代码或符号表示的一组指令的任何表达，这些指令旨在使具有信息处理能力的***直接执行特定功能或在以下两项或其中一项之后执行特定功能：a)转换为另一种语言、代码或符号；b)以不同的物质形式进行复制。
虽然已经参考某些实施方案来描述了本公开，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。因此，本公开不旨在限于所公开的特定实施方案，而是本公开将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (19)

1.一种方法，所述方法包括：
从多个换能器元件中的每个换能器元件在一定方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中；
在多个深度处在所述多个换能器元件中的每个换能器元件处接收与所述发射波束序列相对应的回波信号序列；
由至少一个处理器在所述多个深度中的每个深度处针对所述多个换能器元件中的每个换能器元件生成与所述回波信号序列中的每个回波信号相对应的经杂波滤波的信号；
由至少一个波束形成器延迟所述经杂波滤波的信号以提供延迟对准的经杂波滤波的信号；
由所述至少一个波束形成器计算所述延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性；
由所述至少一个波束形成器在一个或多个深度处跨所述多个换能器元件中的每个换能器元件非线性地组合所述延迟对准的经杂波滤波的信号和所述延迟对准的经杂波滤波的信号的所述相干性，以在所述一个或多个深度处针对所述回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号；
由所述至少一个处理器基于所述一个或多个深度处所述回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的所述至少一个波束形成信号，计算针对所述一个或多个深度的测量；以及
由所述至少一个处理器在显示***处呈现针对所述一个或多个深度的所述测量。
2.根据权利要求1所述的方法，包括由所述至少一个处理器针对所述多个换能器元件中的每个换能器元件对所述回波信号序列中的每个回波信号执行复解调。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在多个方向上执行将所述发射波束序列发射到感兴趣区域中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在多个方向上顺序地执行将所述发射波束序列发射到所述感兴趣区域中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在多个方向上交错执行将所述发射波束序列发射到所述感兴趣区域中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述回波信号序列中的每个回波信号包括与所述发射波束序列中的发射波束相对应的多个回波信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量是速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量和位移测量中的一者或多者的组合。
8.一种超声***，所述超声***包括：
多个换能器元件，其中所述多个换能器元件中的每个换能器元件可用于：
在一定方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中，以及
在多个深度处接收与所述发射波束序列相对应的回波信号序列；
至少一个接收波束形成器，所述至少一个接收波束形成器可用于：
延迟经杂波滤波的信号以提供延迟对准的经杂波滤波的信号，
计算所述延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性，以及
在一个或多个深度处跨所述多个换能器元件中的每个换能器元件非线性地组合所述延迟对准的经杂波滤波的信号和所述延迟对准的经杂波滤波的信号的所述相干性，以在所述一个或多个深度处针对所述回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号；
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
在所述多个深度中的每个深度处针对所述多个换能器元件中的每个换能器元件生成与所述回波信号序列中的每个回波信号相对应的所述经杂波滤波的信号，以及
基于所述一个或多个深度处所述回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的所述至少一个波束形成信号，计算针对所述一个或多个深度的测量；和
显示***，所述显示***被配置为呈现所述测量。
9.根据权利要求8所述的***，其中所述至少一个处理器被配置为针对所述多个换能器元件中的每个换能器元件，对所述回波信号序列中的每个回波信号执行复解调。
10.根据权利要求8所述的***，其中所述多个换能器元件中的每个换能器元件可用于在多个方向上将发射波束序列发射到所述感兴趣区域中。
11.根据权利要求8所述的***，其中所述多个换能器元件中的每个换能器元件可用于在多个方向上将所述发射波束序列顺序地发射到所述感兴趣区域中。
12.根据权利要求8所述的***，其中所述多个换能器元件中的每个换能器元件可用于使在所述方向上将所述发射波束序列发射到所述感兴趣区域中与在附加方向上将发射波束序列发射到所述感兴趣区域中交错。
13.根据权利要求8所述的***，其中所述回波信号序列中的每个回波信号包括与所述发射波束序列中的发射波束相对应的多个回波信号。
14.根据权利要求8所述的***，其中所述测量是速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量和位移测量中的一者或多者。
15.一种非暂态计算机可读介质，在所述非暂态计算机可读介质上存储有计算机程序，所述计算机程序具有至少一个代码段，所述至少一个代码段能够由机器执行以使得超声***执行包括以下各项的步骤：
在多个深度中的每个深度处针对多个换能器元件中的每个换能器元件生成与回波信号序列中的每个回波信号相对应的经杂波滤波的信号，其中响应于由所述多个换能器元件中的每个换能器元件在一定方向上将发射波束序列发射到感兴趣区域中，由所述多个换能器元件中的每个换能器元件接收所述回波信号序列；
延迟所述经杂波滤波的信号以提供延迟对准的经杂波滤波的信号；
计算所述延迟对准的经杂波滤波的信号的相干性；
在一个或多个深度处跨所述多个换能器元件中的每个换能器元件非线性地组合所述延迟对准的经杂波滤波的信号和所述延迟对准的经杂波滤波的信号的所述相干性，以在所述一个或多个深度处针对所述回波信号序列中的每个所接收的回波信号组生成至少一个波束形成信号；
基于所述一个或多个深度处所述回波信号序列中的每个所接收的回波信号组的所述至少一个波束形成信号来计算针对所述一个或多个深度中的每个深度的测量；以及
在显示***处呈现针对所述一个或多个深度的所述测量。
16.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，包括针对所述多个换能器元件中的每个换能器元件，对所述回波信号序列中的每个回波信号执行复解调。
17.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中对于由所述多个换能器元件中的每个换能器元件发射的所述发射波束序列进行以下操作中的任一项：
在多个方向上顺序地执行到所述感兴趣区域中，或者
在所述多个方向上交错执行到所述感兴趣区域中。
18.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中所述回波信号序列中的每个回波信号包括与所述发射波束序列中的发射波束相对应的多个回波信号。
19.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中所述测量是速度测量、功率测量、方差测量、带宽测量和位移测量中的一者或多者。
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