RU2650738C2 - Ультразвуковая диагностическая система визуализации с пространственным составлением трапецеидального сектора - Google Patents

Ультразвуковая диагностическая система визуализации с пространственным составлением трапецеидального сектора Download PDF

Info

Publication number
RU2650738C2
RU2650738C2 RU2015145319A RU2015145319A RU2650738C2 RU 2650738 C2 RU2650738 C2 RU 2650738C2 RU 2015145319 A RU2015145319 A RU 2015145319A RU 2015145319 A RU2015145319 A RU 2015145319A RU 2650738 C2 RU2650738 C2 RU 2650738C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
imaging system
diagnostic imaging
ultrasound diagnostic
transducer
component
Prior art date
Application number
RU2015145319A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015145319A (ru
Inventor
Ларс Йонас ОЛССОН
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2015145319A publication Critical patent/RU2015145319A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2650738C2 publication Critical patent/RU2650738C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8995—Combining images from different aspect angles, e.g. spatial compounding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8918—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being linear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8925—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being a two-dimensional transducer configuration, i.e. matrix or orthogonal linear arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/488—Diagnostic techniques involving Doppler signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5238—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Использование: для получения ультразвукового изображения объекта. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковая диагностическая система визуализации создает пространственно составные изображения в трапецеидальном секторе посредством объединения составляющих кадров, собранных с разных направлений наблюдения. Формат сканирования в режиме виртуального апекса применяется так, что каждая линия сканирования составляющего кадра исходит из отличающейся точки (E1, En) на рабочей поверхности матричного преобразователя и направляется под отличающимся углом сканирования. Для разных составляющих кадров линии сканирования направляются под соответственно разными углами. В показанном примере линии сканирования каждого составляющего кадра дополнительно отклоняются на пять градусов относительно соответствующих линий сканирования в опорном составляющем кадре. Когда составляющие кадры объединяются для пространственного составления, максимальное число составляющих кадров объединяется по, фактически, всему полю изображения. Технический результат: повышение качества ультразвукового изображения объекта. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к ультразвуковым диагностическим системам визуализации, в частности к ультразвуковым диагностическим системам визуализации, которые формируют пространственно составные изображения в формате трапецеидального сектора.
Пространственное составление является методом визуализации, в котором несколько ультразвуковых изображений заданного объекта, которые получены с нескольких точек наблюдения или углов (направлений наблюдения), объединяются в одно составное изображение путем объединения данных, принятых из каждой точки в заданном объекте составного изображения, которые приняты с каждого угла или направления наблюдения. Примеры пространственного составления можно найти в патентах США №4649327 (Fehr et al.); №4319489 (Yamaguchi et al.); №4159462 (Rocha et al.); №6210328 (Robinson et al.); №6126598 (Entrekin et al.) и №6224552 (Jago et al.). Реально-временная пространственная составная визуализация выполняется быстрым сбором серии частично совпадающих составляющих кадров изображений под, по существу, независимыми пространственными направлениями, с использованием матричного преобразователя для реализации электронного управления пучком и/или электронного перемещения составляющих кадров. Составляющие кадры объединяются в составное изображение путем суммирования, усреднения, пикового детектирования или с помощью другого комбинационного средства. Последовательность сбора данных и формирование составных изображений непрерывно повторяются с частотой, ограниченной частотой сбора кадров, то есть временем, требуемым для сбора полного набора линий сканирования составляющих кадров по выбранной ширине и глубине визуализации. Составное изображение обычно показывает меньшую спекл-структуру и лучшее оконтуривание зеркальных отражателей, чем обычные ультразвуковые изображения с единственной точки наблюдения. Спекл-структура ослабляется (т.е. улучшается отношение спеклового сигнала к шуму) в корень квадратный из N раз в составном изображении из N составляющих кадров, при условии, что составляющие кадры, используемые для создания составного изображения, по существу, независимы и усредняются. Для определения меры независимости составляющих кадров применимы несколько критериев (см., например, O'Donnell et al., IEEE Trans. UFFC v.35, no.4, pp 470-76 (1988). На практике, для пространственной составной визуализации с управляемой линейной решеткой предполагается минимальный угол поворота между составляющими кадрами. Упомянутый минимальный угол обычно составляет порядка нескольких градусов, например, трех или четырех градусов.
Второй метод, которым пространственное составное сканирование повышает качество изображения, является улучшение получения зеркальных границ раздела. Например, криволинейная граница раздела костной и мягкой тканей создает сильное эхо, когда ультразвуковой пучок точно перпендикулярен границе раздела, и очень слабое эхо, когда пучок всего на несколько градусов отклонен от перпендикуляра. Упомянутые границы раздела часто криволинейны, и при обычном сканировании наблюдается только небольшой участок границы раздела. Пространственное составное сканирование получает виды границы раздела под многими разными углами, что делает криволинейную границу раздела видимой и непрерывной по большему полю обзора. Большее угловое разнесение обычно совершенствует неразрывность зеркальных заданных объектов. Однако доступное угловое разнесение ограничено углом приема элементов решетки преобразователя. Угол приема зависит от шага, частоты и способов изготовления элементов решетки преобразователя.
Пространственное составление можно выполнять в различных форматах изображения, используемых в ультразвуковой визуализации, включая секторные изображения и линейные изображения. Обычным форматом для пространственного составления является управляемый линейный формат, например, описанный в вышеупомянутых патентах авторов Robinson et al., Entrekin et al. и Jago et al. В данном формате каждый составляющий кадр формируется параллельными линиями сканирования, направляемыми в заданном направлении наблюдения. Например, первый составляющий кадр может быть получен с использованием линий сканирования, которые направлены все в направлении 0° (прямо вперед). Второй и третий составляющие кадры можно затем получить всеми линиями сканирования, направленными в направлении +15° и направлении -15° соответственно. Когда составляющие кадры объединяются с пространственным совмещением, они будут создавать изображение трапецеидальной формы, которое является пространственно составным. К сожалению, как изложено выше, эффекты пространственного составления не равномерны по всему изображению. Причина в том, что на разных площадках объединенного изображения степени совпадения изображений являются разными. Соответственно, пространственное составление желательно осуществлять в формате трапецеидального сканирования, в котором эффект пространственного составления объединяет большее число составляющих кадров по наибольшей протяженности пространственно составного изображения.
В соответствии с принципами настоящего изобретения, пространственно составные трапецеидальные изображения формируют сканированием составляющих кадров в режиме виртуального апекса. Виртуальный апекс является методом управления пучком фазированной решетки (в дальнейшем, фазированным пучком), при котором линии сканирования, которые сканируют поле изображения, направляются под разными углами. Данный метод называется виртуальным апексом потому, что все линии сканирования представляются исходящими из общей точки или апекса позади рабочей поверхности ультразвукового преобразователя. Составляющие кадры собираются в формате виртуального апекса с помощью линий сканирования, направляемых под отличающимися углами относительно рабочей поверхности преобразователя в каждом составляющем кадре. Когда составляющие кадры объединяются, происходит совпадение по значительному участку поля изображения, что обеспечивает высокую степень пространственного составления по большой области составного изображения.
На чертежах:
Фигура 1 - блок-схема ультразвуковой диагностической системы визуализации, созданной в соответствии с принципами настоящего изобретения;
Фигура 2 - блок-схема варианта осуществления процессора для пространственного составления, показанного на фигуре 1;
Фигуры 3a-3d - изображения области максимального качества изображения пространственно составного изображения, сформированного составляющими кадрами, полученными в формате управляемого линейного сканирования; и
Фигура 4a-4c - изображения составляющих кадров, полученных для формирования пространственно составного трапецеидального изображения и в соответствии с настоящим изобретением.
Сначала на фигуре 1 показана ультразвуковая диагностическая система визуализации, созданная в соответствии с принципами настоящего изобретения. Ультразвуковой датчик 10, включающий в себя планарный матричный преобразователь 12, который излучает пучки под разными углами по полю изображения, обозначенные штриховым прямоугольником и параллелограммами, оконтуривающими области, сканируемые посредством сканирования управляемым линейным пучком. На чертеже показаны три группы линий сканирования, обозначенных A, B и C, при этом каждая группа направлена под разным углом относительно рабочей поверхности матричного преобразователя. Матричный преобразователь может быть одномерной (1-мерной) решеткой преобразовательных элементов или двумерной (2-мерной) матричной решеткой преобразовательных элементов. Излучение пучков происходит под управлением излучателя 14, который управляет фазированием и временем включения каждого из элементов матричного преобразователя таким образом, чтобы излучать каждый пучок из предварительно заданной исходной точки вдоль решетки и под предварительно заданным углом. Когда используется 2-мерный матричный преобразователь, излучение и частичное формирование пучка обеспечивается интегральной схемой (ИС) формирователя микропучков (μΒF), расположенного в датчике 10. 1-Мерный матричный преобразователь также может использовать формирователь микропучков, при желании. Эхо-сигналы от каждой линии сканирования принимаются элементами решетки, оцифровываются посредством аналого-цифрового преобразования и подаются в цифровой формирователь 16 пучка. Когда используется формирователь микропучков, по меньшей мере частичное формирование пучка выполняется в датчике посредством формирователя микропучков перед тем, как сигналы вводятся в системный формирователь 16 пучка. Цифровой формирователь пучка задерживает и суммирует эхо-сигналы от элементов решетки или формирователя микропучков, чтобы формировать последовательность сфокусированных когерентных цифровых отсчетов эхо-сигналов вдоль каждой линии сканирования. Излучатель 14, формирователь микропучков и формирователь 16 пучка работают под управлением системного контроллера 18, который, в свою очередь, действует соответственно установочным параметрам средств управления на пользовательском интерфейсе 20, применяемым пользователем ультразвуковой системы. Системный контроллер управляет излучателем (и/или формирователем микропучков) для излучения требуемого числа групп линий сканирования под требуемыми углами, излучения энергий и частот. Системный контроллер также управляет цифровым формирователем пучка, чтобы надлежащим образом задерживать и объединять принятые эхо-сигналы при используемых апертурах и глубинах изображения.
Эхо-сигналы линий сканирования фильтруются программируемым цифровым фильтром 22, который задает полосу частот интереса. При визуализации контрастных веществ с использованием гармоник или при выполнении тканевой гармонической визуализации, полоса пропускания фильтра 22 устанавливается для пропускания гармоник полосы излучения. Затем фильтрованные сигналы детектируются детектором 24. В предпочтительном варианте осуществления фильтр и детектор включают в себя несколько фильтров и детекторов, так что принятые сигналы можно разделять по нескольким полосам пропускания, отдельно детектируемых и повторно объединяемых, чтобы ослаблять спекл-структуру изображения посредством частотного составления. Для визуализации в B-режиме, детектор 24 будет выполнять амплитудное детектирование огибающей эхо-сигналов. Для доплеровской визуализации ансамбли эхо-сигналов собираются для каждой точки в изображении и подвергаются доплеровской обработке, чтобы рассчитать доплеровский сдвиг или интенсивность сигнала в энергетическом Доплере.
В соответствии с принципами настоящего изобретения, цифровые эхо-сигналы обрабатываются методом пространственного составления в процессоре 30. Сначала цифровые эхо-сигналы предварительно обрабатываются предпроцессором 32. Предпроцессор 32 может предварительно умножать отсчеты сигналов, при желании, на весовой коэффициент. Отсчеты могут предварительно умножаться на весовой коэффициент, который является функцией числа составляющих кадров, используемых для формирования конкретного составного изображения. Предпроцессор может также взвешивать краевые линии, которые находятся на краю одного совпадающего изображения, чтобы сглаживать переходы, где изменяется число отсчетов или изображений, которые составляются. Предварительно обработанные отсчеты сигналов могут затем подвергаться передискретизации в передискретизаторе 34. Передискретизатор 34 может повторно пространственно совмещать расчеты одного составляющего кадра или с пикселями пространства отображения.
После передискретизации кадры составляются объединителем 36. Объединение содержать суммирование, усреднение, пиковое детектирование или другое средство объединения. Объединяемые отсчеты можно также взвешивать перед объединением на данном этапе процесса. И, наконец, постобработка выполняется постпроцессором 38. Постпроцессор нормирует объединенные значения, чтобы отобразить диапазон значений. Постобработка может проще всего выполняться посредством таблиц преобразования и может одновременно выполнять сжатие и преобразование диапазона составных значений в диапазон значений, пригодных для отображения составного изображения.
Процесс составления может выполняться в пространстве расчетных данных или в пространстве пикселей отображения. В предпочтительном варианте осуществления сканирующее преобразование выполняется после процесса составления посредством сканирующего преобразователя 40. Составные изображения могут храниться в блоке 42 петлевой памяти Cineloop® либо в расчетной форме, либо в форме пикселей отображения. При хранении в расчетной форме изображения могут подвергаться сканирующему преобразованию в случае воспроизведения из блока петлевой памяти Cineloop для отображения. Сканирующий преобразователь и блок петлевой памяти Cineloop могут также применяться для формирования трехмерных представлений пространственно составных изображений, как описано в патентах США №5485842 и №5860924. После сканирующего преобразования пространственно составные изображения обрабатываются для отображения видеопроцессором 44 и отображаются на устройстве 50 отображения изображений.
Фигура 2 изображает один вариант осуществления процессора 30 для пространственного составления, показанного на фигуре 1. Процессор 30 в данном примере выполнен одним или более цифровыми сигнальными процессорами 60, которые обрабатывают данные изображения различными методами. Цифровые сигнальные процессоры 60 взвешивают принятые данные изображения и могут передискретизировать данные изображения, например, чтобы пространственно совмещать пиксели от кадра к кадру. Цифровые сигнальные процессоры 60 направляют кадры обработанного изображения во множество блоков 62 кадровой памяти, которые буферизуют отдельные составляющие кадры изображения. Число составляющих кадров изображения, допускающих сохранение в блоках 62 кадровой памяти предпочтительно по меньшей мере равно максимальному числу составляющих кадров изображения, подлежащих составлению, например шестнадцати кадрам. В соответствии с принципами настоящего изобретения, цифровые сигнальные процессоры работают соответственно параметрам управления, включающим в себя глубину устройства отображения изображений, глубину области максимального составления, клинического применения, скорости составного отображения, режима работы и скорости сбора данных, чтобы определять число изображений для составления в данный момент времени. Цифровые сигнальные процессоры выбирают составляющие кадры, хранящиеся в блоках 62 кадровой памяти, для сборки в качестве составного изображения в блоке 64 накопительной памяти. Составное изображение, сформированное в блоке 64 накопительной памяти, взвешивается или преобразуется схемой 66 нормирования, затем сжимается до требуемого числа бит и, при желании, повторно преобразуется посредством таблицы 68 преобразования (LUT). Затем полностью обработанные данные составного изображения передаются в сканирующий преобразователь для форматирования и преобразования.
Составное сканирование с управляемой линейной решеткой приводит к такой картине совпадения составляющих кадров, что область максимального качества изображения (RMIQ), в которой совпадают все N кадров, является опрокинутой треугольной областью с ее основанием в верхней части составного изображения. При других геометриях сканирования, например, совпадающих фазированных кадрах, исходящих из разных точек решетки, область RMIQ будет иметь соответственно отличающуюся форму. Это показано фигурами 3a-3d. Фигуры 3b, 3c и 3d показывают составляющие управляемые линейные кадры, которые объединяются для формирования пространственно составного изображения, показанного на фигуре 3a. Составляющий кадр, показанный на фигуре 3b, сформирован множеством параллельных соседних линий сканирования, которые сканируют поле 72 изображения в форме параллелограмма под углом +15°, одна из которых показана в центре кадра 72 изображения. Данный кадр является составляющим кадром «C» составного изображения. Составляющий кадр, показанный на фигуре 3c, формируется множеством параллельных соседних линий сканирования, которые сканируют поле 74 изображения в форме прямоугольника под углом 0°, одна из которых показана в центре кадра 74 изображения. Данный кадр является составляющим кадром «B» составного изображения. Составляющий кадр, показанный на фигуре 3d, формируется множеством параллельных соседних линий сканирования, которые сканируют поле 76 изображения в форме параллелограмма под углом -15°, одна из которых показана в центре кадра 76 изображения. Данный кадр является составляющим кадром «A» составного изображения. На фигуре 3a показаны три составляющих кадра A, B и C, при пространственном совмещении для формирования конечного составного изображения 80. С каждой стороны области RMIQ, в которой совпадают и составляются все три составляющих кадра, число совпадающих кадров уменьшается в пространстве, при этом только по два кадра совпадает в областях, обозначенных 2, и по одному кадру присутствует областях, обозначенных 1. Это означает, что конкретная точка в составном изображении может принимать вклады из поднабора составляющих кадров, зависящего от того, имеет ли составляющий кадр данные в упомянутой точке.
В соответствии с принципами настоящего изобретения, пространственно составное ультразвуковое изображение создается из составляющих кадров, сканированных в формате сканирования в режиме виртуального апекса. Виртуальный апекс является формой сканирования фазированной решеткой, при котором пучки направляются под все более отличающимися углами относительно рабочей поверхности (излучающей поверхности) решетки преобразователя. При обычной визуализации с фазированной решеткой все пучки исходят из общей точки на рабочей поверхности решетки, обычно, в центре решетки. Упомянутая общая точка является апексом секторного изображения треугольной формы. При сканировании в режиме виртуального апекса общая точка, из которой исходят линии сканирования, является «виртуальной» точкой, расположенной позади рабочей поверхности решетки, как описано в патенте США №5123415 (Daigle). Данный формат сканирования показан на фигуре 4a, на котором виртуальный апекс является точкой «O» позади рабочей поверхности решетки 12. Решетка преобразователя в приведенном примере является линейной 1-мерной решеткой, одной линией преобразовательных элементов El-En. Как видно в приведенном примере, центральная линия сканирования излучается и принимается под углом 0° относительно рабочей поверхности решетки. Правило для углов, принятое при ультразвуковом сканировании, обозначает направление прямо вперед перед решеткой как направление 0°. С каждой стороны от упомянутой центральной линии сканирования, соседние линии сканирования становятся все более наклонными под все более увеличивающимися углами. В данном примере линия сканирования непосредственно влево от центра наклонена под углом -6° и линия сканирования непосредственно вправо от центра наклонена под углом +6°. Наклон углов поворота увеличивается с шагом 6° с увеличением расстояния от центра решетки до максимального угла -48° и +48° линии сканирования на боковых сторонах сканируемого поля изображения в форме сектора.
Формат сканирования на фигуре 4a создает один составляющий кадр для пространственного составления в приведенном примере. Два других составляющих кадра показаны на фигурах 4b и 4c. На фигуре 4b каждая линия сканирования исходит из той же точки на рабочей поверхности решетки, подобно линиям сканирования на фигуре 4a, но линии наклонены в направлениях наблюдения, отличающихся на 5° влево. Линия сканирования, которая была направлена под углом 0° на фигуре 4a, направлена под углом -5° на фигуре 4b. Данная линия сканирования теперь исследует поле изображения в направлении наблюдения, отличающемся от 0° линии сканирования, показанной на фигуре 4a. Отличие на 5° в направлении наблюдения обеспечивает разнесение по направлению наблюдения, достаточное для создания характеристики ослабления спекл-структуры пространственно составного изображения. Аналогично, линия сканирования влево от центра, которая первоначально была направлена под углом -6°, теперь направлена с дополнительным прибавлением на шаг в 5°, так что данная линия направлена под углом -11°. Линия сканирования вправо от центра, первоначально направленная под углом +6°, теперь направлена под углом +1°. Данное инкрементальное (по шагам) изменение углов поворота выполняется по полю изображения, и линия сканирования с левой боковой стороны сектора наклонена под углом -53°, и линия сканирования с правой боковой стороны наклонена под углом +43°. Таким образом, каждая точка в поле изображения на фигуре 4b исследуется с направления наблюдения, отличающегося от направления наблюдения, создаваемого форматом сканирования, показанным на фигуре 4a.
На фигуре 4c каждая линия сканирования снова исходит из той же точки на рабочей поверхности решетки, как на предыдущих составляющих кадрах, но в данном случае с прибавлением угла на шаг в 5° вправо. Таким образом, линия сканирования 0° на фигуре 4a теперь направлена под углом +5°. Линия сканирования влево от центра, которая была направлена под углом -6° на фигуре 4a, теперь направлена под углом -1° на фигуре 4c, и линия сканирования вправо, которая была направлена под углом +6°, теперь направлена под углом +11°. Такое 5° прибавление наклона каждой линии сканирования повторяется по всему полю изображения, что приводит к направлению крайней левой линии сканирования под углом -43° и наклону крайней правой линии сканирования под углом +53°. Данное изменение имеет следствием исследование каждой точки в поле изображения под третьим направлением наблюдения, которое отличается от направления наблюдения как первого, так и второго составляющих изображений.
Когда три составляющих изображения с фигур 4a, 4b и 4c составляют, то имеет место составление трех составляющих изображений по, фактически, всей области площади изображения. Иначе говоря, область RMIQ существует, фактически, всей области площади изображения. Область RMIO резко уменьшается только на боковых краях изображения. Метод пространственного составления в соответствии с изобретением эффективен как при двумерной, так и при трехмерной визуализации, его можно выполнять путем как стандартного сканирования фазированной решеткой, так и фазированного сканирования в режиме виртуального апекса, и его можно выполнять с данными изображения, преобразованными при сканировании или преобразованными перед сканированием. Обычно, хотя каждый составляющий кадр намного удобнее получать целиком до сканирования другого составляющего кадра, специалистам в данной области техники будет ясно, что линии сканирования разных составляющих кадров можно собирать с чередованием во времени. Например, линию сканирования, исходящую из одной точки на рабочей поверхности решетки, можно получить в первом направлении наблюдения для одного составляющего кадра, линию сканирования, исходящую из той же точки, можно получить во втором направлении наблюдения для второго составляющего кадра, и линию сканирования, исходящую из той же точки, можно получить в третьем направлении наблюдения для третьего составляющего кадра. Затем составляющие кадры собирают из упомянутых линий сканирования, чередующихся во времени.

Claims (20)

1. Ультразвуковая диагностическая система визуализации для формирования пространственно составных изображений, включающая в себя
матричный преобразователь (12), выполненный с возможностью сбора составляющих кадров с множества разных направлений наблюдения, и
процессор (30) составных изображений, содержащий:
излучатель (14), выполненный с возможностью управления матричным преобразователем для направления линий сканирования в трапецеидальном формате сканирования для каждого из множества составляющих кадров, при этом преобразователь выполнен с возможностью формирования множества разных направлений наблюдения посредством направления (1) линий сканирования каждого составляющего кадра под множеством разных углов сканирования, при этом линии сканирования каждого составляющего кадра направляются (2) под соответственно разными углами сканирования относительно соответствующих линий сканирования других составляющих кадров, причем линии сканирования каждого составляющего кадра из множества отклонены на шаг относительно других составляющих кадров под углами влево или вправо от центра матричного преобразователя; и
блок (62) памяти составных изображений, выполненный с возможностью хранения составляющих кадров, которые собраны с разных направлений наблюдения,
причем процессор (30) составных изображений выполнен с возможностью объединения собранных составляющих кадров для формирования пространственно составного изображения.
2. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, дополнительно содержащая формирователь (16) пучка, выполненный с возможностью приема эхо-сигналов с направления каждой линии сканирования.
3. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 2, в которой излучатель дополнительно содержит формирователь микропучков, при этом матричный преобразователь и формирователь микропучков расположены оба в ультразвуковом датчике (10).
4. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 2, в которой формирователь пучка дополнительно содержит формирователь микропучков, при этом матричный преобразователь и формирователь микропучков расположены оба в ультразвуковом датчике (10).
5. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой матричный преобразователь (12) дополнительно содержит одномерную линейную решетку преобразовательных элементов.
6. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой матричный преобразователь (12) дополнительно содержит двумерную планарную решетку преобразовательных элементов.
7. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой соответствующие линии сканирования каждого составляющего кадра исходят из одних и тех же точек на рабочей поверхности матричного преобразователя (12).
8. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой излучатель (14) дополнительно выполнен с возможностью направления соответствующих линий сканирования каждого составляющего кадра, которые исходят из одной и той же точки на рабочей поверхности матричного преобразователя (12), под разными углами наклона.
9. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой трапецеидальный формат сканирования дополнительно содержит область ближнего поля перед рабочей поверхностью матричного преобразователя (12), в которой линии сканирования сходятся в общем апексе.
10. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой излучатель (14) дополнительно выполнен с возможностью управления матричным преобразователем (12) для направления линий сканирования каждого составляющего кадра посредством управления пучком фазированной решетки.
11. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой излучатель (14) дополнительно выполнен с возможностью управления матричным преобразователем (12) для направления линий сканирования каждого составляющего кадра в формате сканирования в режиме виртуального апекса.
12. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой матричный преобразователь (12) выполнен с возможностью сбора линий сканирования составляющих кадров с чередованием во времени.
13. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой матричный преобразователь (12) выполнен с возможностью сбора данных с разнесением направлений наблюдения между множеством составляющих кадров, при этом разнесение направлений наблюдения между составляющими кадрами равно по меньшей мере трем градусам.
14. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 13, в которой разнесение направлений наблюдения между составляющими кадрами равно пяти градусам.
15. Ультразвуковая диагностическая система визуализации по п. 1, в которой процессор (30) составных изображений выполнен с возможностью объединения собранных составляющих кадров одним из средств суммирования, усреднения, пикового детектирования или другого комбинационного средства.
RU2015145319A 2013-03-25 2014-03-24 Ультразвуковая диагностическая система визуализации с пространственным составлением трапецеидального сектора RU2650738C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361804783P 2013-03-25 2013-03-25
US61/804,783 2013-03-25
PCT/IB2014/060079 WO2014155265A1 (en) 2013-03-25 2014-03-24 Ultrasonic diagnostic imaging system with spatial compounding of trapezoidal sector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015145319A RU2015145319A (ru) 2017-05-02
RU2650738C2 true RU2650738C2 (ru) 2018-04-17

Family

ID=50483412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145319A RU2650738C2 (ru) 2013-03-25 2014-03-24 Ультразвуковая диагностическая система визуализации с пространственным составлением трапецеидального сектора

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10345444B2 (ru)
EP (1) EP2979110B1 (ru)
JP (1) JP6356216B2 (ru)
CN (1) CN105074498B (ru)
BR (1) BR112015024299B1 (ru)
RU (1) RU2650738C2 (ru)
WO (1) WO2014155265A1 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104814763B (zh) * 2015-04-30 2017-07-21 武汉超信电子工程有限公司 一种医学超声成像的空间复合成像方法
JP7059258B6 (ja) * 2016-09-02 2022-06-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ マルチラインデジタルマイクロビーム形成器を含む超音波プローブ
JP7239464B2 (ja) * 2016-09-02 2023-03-14 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 乗算器を含まないｆｉｒフィルタを使用したデジタルマイクロビーム形成器を含む超音波プローブ
US10631831B2 (en) * 2016-09-23 2020-04-28 General Electric Company Methods and systems for adjusting a field of view for medical imaging systems
CN108398673B (zh) * 2018-01-22 2021-09-03 山东浪潮科学研究院有限公司 一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达
CN109091107B (zh) * 2018-05-30 2021-09-24 深圳市斯尔顿科技有限公司 光学扫描方法、装置、设备及计算机存储介质
EP3809974A4 (en) 2018-06-19 2022-02-16 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University COMPOUNDING AND NON-RIGID IMAGE REGISTRATION FOR ULTRASONIC SPECKLE REDUCTION
US11660066B2 (en) * 2018-08-21 2023-05-30 California Institute Of Technology Wireless ultrasound monitoring device
CN109350115A (zh) * 2018-12-04 2019-02-19 珠海医凯电子科技有限公司 交错扫描双波束方法
JP7211150B2 (ja) * 2019-02-21 2023-01-24 コニカミノルタ株式会社 超音波診断装置、超音波画像生成方法及びプログラム
CN113950291A (zh) * 2019-06-11 2022-01-18 皇家飞利浦有限公司 散斑减少的方法和***
CN112401932B (zh) * 2020-12-08 2023-07-07 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 超声扩展空间复合成像方法和相关装置
CN112826529B (zh) * 2020-12-31 2023-04-07 青岛海信医疗设备股份有限公司 一种基于直角梯形的超声空间复合方法及装置
CN113827322B (zh) * 2021-09-26 2023-09-01 青岛健新医疗科技有限公司 可调节双平面超声探头实时定位导航***及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1439486A1 (ru) * 1987-04-27 1988-11-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Система акустического изображени
EP0293803A2 (en) * 1987-06-05 1988-12-07 Hitachi, Ltd. Fan-shape scanning ultrasonic flaw detecting apparatus
US6102860A (en) * 1998-12-24 2000-08-15 Agilent Technologies, Inc. Ultrasound transducer for three-dimensional imaging
US20030136195A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-24 Pii Pipetronix Gmbh, Method and device for indspecting pipelines
EP1906207A1 (en) * 2006-09-26 2008-04-02 Medison Co., Ltd. Apparatus and method for forming an ultrasound image
RU2360241C2 (ru) * 2005-01-27 2009-06-27 Сименс Акциенгезелльшафт Способ и устройство для определения дефектов конструктивного элемента турбины

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4159462A (en) 1977-08-18 1979-06-26 General Electric Company Ultrasonic multi-sector scanner
US4245250A (en) * 1979-09-13 1981-01-13 General Electric Company Scan converter for ultrasonic sector scanner
US4319489A (en) 1980-03-28 1982-03-16 Yokogawa Electric Works, Ltd. Ultrasonic diagnostic method and apparatus
JPS60237870A (ja) 1984-05-10 1985-11-26 Nec Corp モ−タ制御回路
US5123415A (en) 1990-07-19 1992-06-23 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic imaging by radial scan of trapezoidal sector
US5485842A (en) 1994-11-30 1996-01-23 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic diagnostic scan conversion for three dimensional display processing
US5860924A (en) 1996-11-26 1999-01-19 Advanced Technology Laboratories, Inc. Three dimensional ultrasonic diagnostic image rendering from tissue and flow images
US6547732B2 (en) * 1998-10-01 2003-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Adaptive image processing for spatial compounding
US6126598A (en) 1998-10-01 2000-10-03 Atl Ultrasound, Inc. Ultrasonic diagnostic imaging system with adaptive spatial compounding
US6224552B1 (en) 1998-10-01 2001-05-01 Atl Ultrasound Ultrasonic diagnostic imaging system with reduced spatial compounding seam artifacts
US6210328B1 (en) 1998-10-01 2001-04-03 Atl Ultrasound Ultrasonic diagnostic imaging system with variable spatial compounding
US6416477B1 (en) * 2000-08-22 2002-07-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic diagnostic systems with spatial compounded panoramic imaging
US6790181B2 (en) * 2002-09-13 2004-09-14 Acuson Corporation Overlapped scanning for multi-directional compounding of ultrasound images
US20040077946A1 (en) * 2002-10-15 2004-04-22 Jun Ohmiya Image processing apparatus, method and program
JP2004154567A (ja) * 2002-10-15 2004-06-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像処理装置、方法およびプログラム
ATE410704T1 (de) * 2003-09-10 2008-10-15 Koninkl Philips Electronics Nv Ultraschall-kompoundierung mit aussenden multipler simultaner strahlen
CN1977185A (zh) * 2004-06-30 2007-06-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用子阵列的多行波束形成扩展
US8161817B2 (en) * 2006-03-01 2012-04-24 Koninklijke Philips Electronics N.V Linear array ultrasound transducer with microbeamformer
EP1994429A1 (en) * 2006-03-01 2008-11-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Linear array ultrasound transducer with variable patch boundaries
CN101442939B (zh) * 2006-05-12 2012-05-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于空间复合的回顾性动态发射聚焦
US20080208061A1 (en) * 2007-02-23 2008-08-28 General Electric Company Methods and systems for spatial compounding in a handheld ultrasound device
US8137278B2 (en) * 2007-09-12 2012-03-20 Sonosite, Inc. System and method for spatial compounding using phased arrays
KR101183017B1 (ko) * 2010-10-19 2012-09-18 삼성메디슨 주식회사 중심선에 기초하여 초음파 공간 합성 영상을 제공하는 초음파 시스템 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1439486A1 (ru) * 1987-04-27 1988-11-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Система акустического изображени
EP0293803A2 (en) * 1987-06-05 1988-12-07 Hitachi, Ltd. Fan-shape scanning ultrasonic flaw detecting apparatus
US6102860A (en) * 1998-12-24 2000-08-15 Agilent Technologies, Inc. Ultrasound transducer for three-dimensional imaging
US20030136195A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-24 Pii Pipetronix Gmbh, Method and device for indspecting pipelines
RU2360241C2 (ru) * 2005-01-27 2009-06-27 Сименс Акциенгезелльшафт Способ и устройство для определения дефектов конструктивного элемента турбины
EP1906207A1 (en) * 2006-09-26 2008-04-02 Medison Co., Ltd. Apparatus and method for forming an ultrasound image

Also Published As

Publication number Publication date
US20190310367A1 (en) 2019-10-10
EP2979110B1 (en) 2022-09-14
US11719813B2 (en) 2023-08-08
EP2979110A1 (en) 2016-02-03
RU2015145319A (ru) 2017-05-02
CN105074498B (zh) 2018-12-11
WO2014155265A1 (en) 2014-10-02
US20160282467A1 (en) 2016-09-29
BR112015024299A2 (pt) 2017-07-18
US10345444B2 (en) 2019-07-09
JP6356216B2 (ja) 2018-07-11
CN105074498A (zh) 2015-11-18
BR112015024299B1 (pt) 2022-02-08
JP2016514530A (ja) 2016-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2650738C2 (ru) Ультразвуковая диагностическая система визуализации с пространственным составлением трапецеидального сектора
EP1546759B1 (en) Ultrasound-imaging system and method for a user-guided three-dimensional volume-scan sequence
JP4828651B2 (ja) 可変空間合成を備える超音波診断イメージングシステム
US9364152B2 (en) Object information acquiring apparatus
US6464638B1 (en) Ultrasound imaging system and method for spatial compounding
EP1292847B1 (en) Ultrasonic spatial compounding with curved array scanheads
US20080242992A1 (en) Ultrasound Imaging System and Method for Flow Imaging Using Real-Time Spatial Compounding
US20170238908A1 (en) Ultrasound diagnostic device
JP2004508087A (ja) 高調波空間合成を利用する超音波診断画像処理システムおよび方法
JP2007513672A (ja) ２次元アレイトランスデューサを用いる立体的超音波画像化システム
WO2014021105A1 (ja) 超音波診断装置
WO2016132924A1 (ja) 超音波撮像装置および超音波信号の処理方法
JPH024356A (ja) 超音波エコーグラフ
JP2015186494A (ja) 超音波診断装置
JP2015186493A (ja) 超音波診断装置