CN117918795B - 一种优化的实时三维结构剪切波成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及剪切波成像技术领域，尤其涉及一种优化的实时三维结构剪切波成像方法。采用如下技术方案：通过采用独创性的设有两组互相垂直平分的阵元的正交换能器对组织区域进行剪切波激励，利用两组互相垂直平分的阵元同时接收获取两个互相垂直的声场的回波数据，并根据两个声场的回波数据分别计算两个声场所在平面的剪切波传播速度。有益效果在于：由于仅用到两组阵元进行成像，大大降低了换能器的制作成本，且大大降低了对阵元的控制难度，提高数据处理的效率，且对硬件设备的配置要求较低，能实现较高成像帧率的实时三维剪切波成像；可利用两组阵元之间的互相作用，能有效提高两个声场回波数据的准确性，能更好地反应组织的真实情况。
Description
技术领域
本发明涉及剪切波成像技术领域，尤其涉及一种优化的实时三维结构剪切波成像方法。
背景技术
剪切波弹性成像是一种新型的成像技术，其根据组织的弹性成像特征评估组织的硬度，判断组织是否发生过病变，其已被广泛应用于临床诊断。为了完整获取组织的弹性成像数据，最好的方式是对组织进行三维的剪切波弹性成像而非二维的。目前的三维剪切波成像主要分为两类：第一种是在传统二维剪切波成像的基础上，加上机械运动，得到每个二维切片的剪切波图，然后再拼成三维剪切波数据，其并非真正意义上的三维剪切波成像，获取的三维剪切波数据与实际情况存在较大的误差；第二种是利用2D的面阵矩阵探头，通过一次剪切波激励后采集剪切波在组织中的运动信息，形成三维剪切波数据，该方法虽然能实现精确的三维剪切波成像，但是其实现成本高，以64*64的面阵矩阵探头为例，其需要实现对4096个阵元的控制和数据接收处理，探头的制作、工艺、控制和信号数据处理等均需要耗费大量的成本，同时其成像帧率较低，无法进行实时的三维剪切波成像。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，具体在于提供一种能实现准确的三维剪切波成像且能保证较高的成像帧率的实时三维结构剪切波成像方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，具体步骤包括：利用正交换能器在目标组织区域进行剪切波激励，其中的正交换能器上设置有两组互相垂直的阵元，且进行剪切波激励时，采用不同的时序控制两组互相垂直的阵元发出信号，并控制两组互相垂直平分的阵元同时接收回波信号，以此得到两个互相垂直的声场的回波数据；根据两个互相垂直的声场的回波数据分别计算两个声场所在平面的剪切波传播速度；通过不断重复上述步骤，实现对目标组织区域进行实时的三维结构剪切波成像。
具体的，上述正交换能器上设置的两组互相垂直平分的阵元，是通过在同一晶体上利用激光切割的方式加工形成。
具体的，正交换能器上设置的两组互相垂直平分的阵元在其四个夹角之间，均设置有一个阵元组控制点，所述阵元组控制点用于对两组互相垂直的阵元进行时序控制。
具体的，正交换能器的两组互相垂直平分的阵元和四个阵元组控制点均在同一晶体上利用激光切割的方式加工形成。
具体的，在利用两组互相垂直平分的阵元同时接收的回波信号，得到两个互相垂直的声场的回波数据时，是通过对接收的回波信号进行解码滤波处理，提取得到的两个互相垂直的声场的回波数据。
本发明的有益效果在于：通过采用独创性的设有两组互相垂直平分的阵元的正交换能器对组织区域进行剪切波激励，利用两组互相垂直平分的阵元同时接收获取两个互相垂直的声场的回波数据，并根据两个声场的回波数据分别计算两个声场所在平面的剪切波传播速度；由于仅用到两组阵元进行成像，大大降低了换能器的制作成本，且大大降低了对阵元的控制难度，提高数据处理的效率，且对硬件设备的配置要求较低，能实现较高成像帧率的实时三维剪切波成像；同时，由于是采用两组互相垂直平分的阵元进行成像，可利用两组阵元之间的互相作用，能有效提高两个声场回波数据的准确性，能更好地反应组织的真实情况。
附图说明
附图1为实施例中正交换能器的结构示意图；
附图2为实施例中x-y平面的剪切波声场示意图；
附图3为实施例中x-z平面的剪切波声场示意图；
附图4为实施例中x-y平面的剪切波声场示意图。
具体实施方式
实施例1，参照图1，一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，具体步骤包括：利用正交换能器在目标组织区域进行剪切波激励，其中的正交换能器上设置有两组互相垂直的阵元1，且进行剪切波激励时，采用不同的时序控制两组互相垂直的阵元1发出信号，并控制两组互相垂直平分的阵元1同时接收回波信号，以此得到两个互相垂直的声场的回波数据；根据两个互相垂直的声场的回波数据分别计算两个声场所在平面的剪切波传播速度；通过不断重复上述步骤，实现对目标组织区域进行实时的三维结构剪切波成像。
为了便于理解，本实施例中，将正交换能器的两组互相垂直的阵元1所在的平面定义为x-y平面，且两组互相垂直平分的阵元中，一组与x-y平面的x轴平行，该组阵元记为x阵元序列，另一组则与y轴平行，记为y阵元序列，对应的，与x轴平行的一组阵元接收到的回波信号计算得到回波数据的声场所在的平面，则为x-z平面，与y轴平行的一组阵元接收到的回波信号计算得到回波数据的声场所在的平面，则为y-z平面，如图2-4所示，分别为x-y平面、x-z平面和y-z平面的剪切波声场示意图。本实施例中，由于y阵元序列的存在，能有效限制x阵元序列在y轴方向上的聚焦厚度，从而提高从x阵元序列接收到的回波信号提取的x-z平面上回波数据的精确性；同理，x阵元序列同样能有效限制y阵元序列在x轴方向上的聚焦厚度，提高提取到的y-z平面上回波数据的精确性。从而有效提高三维剪切波成像的准确度。
具体的，上述正交换能器上设置的两组互相垂直平分的阵元1，是通过在同一晶体上利用激光切割的方式加工形成。
进一步的，本实施例的正交换能器上设置的两组互相垂直平分的阵元1在其四个夹角之间，均设置有一个阵元组控制点2，所述阵元组控制点2用于对两组互相垂直的阵元1进行时序控制。且正交换能器的两组互相垂直平分的阵元1和四个阵元组控制点2均在同一晶体上利用激光切割的方式加工形成，处于同一平面。由于采用四个单独阵元组控制点2对正交换能器的阵元进行时序控制，可有效避免在接收两个互相垂直声场（即x-z平面和y-z平面对应的声场）的回波信号时互相干扰，提高检测的灵敏度。
具体的，本实施例中，在利用两组互相垂直平分的阵元1同时接收的回波信号，得到两个互相垂直的声场的回波数据时，是通过对接收的回波信号进行解码滤波处理，提取得到的两个互相垂直的声场的回波数据。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，其特征在于：利用正交换能器在目标组织区域进行剪切波激励，其中的正交换能器上设置有两组互相垂直平分的阵元，且进行剪切波激励时，是采用不同的时序控制两组互相垂直平分的阵元发出信号，并控制两组互相垂直平分的阵元同时接收回波信号，以此得到两个互相垂直的声场的回波数据；根据两个互相垂直的声场的回波数据分别计算两个声场所在平面的剪切波传播速度；通过不断重复上述步骤，实现对目标组织区域进行实时的三维结构剪切波成像。
2.根据权利要求1所述的一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，其特征在于：所述正交换能器上设置的两组互相垂直平分的阵元，是通过在同一晶体上利用激光切割的方式加工形成。
3.根据权利要求1所述的一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，其特征在于：所述正交换能器上设置的两组互相垂直平分的阵元在其四个夹角之间，均设置有一个阵元组控制点，所述阵元组控制点用于对两组互相垂直的阵元进行时序控制。
4.根据权利要求3所述的一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，其特征在于：所述正交换能器的两组互相垂直平分的阵元和四个阵元组控制点均在同一晶体上利用激光切割的方式加工形成。
5.根据权利要求1所述的一种优化的实时三维结构剪切波成像方法，其特征在于：在利用两组互相垂直平分的阵元同时接收的回波信号，得到两个互相垂直的声场的回波数据时，是通过对接收的回波信号进行解码滤波处理，提取得到的两个互相垂直的声场的回波数据。
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