專利名稱：一種超聲成像方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲成像方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有超聲成像系統(tǒng)的處理流程一般如圖I所示換能器將電信號轉(zhuǎn)換為超聲波， 向人體發(fā)射聲波束；換能器接收經(jīng)過組織反射和散射的超聲波束，轉(zhuǎn)換為電信號；經(jīng)過波束合成120，信號處理130后，將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行DSC(Digital Scan Conversion，數(shù)字掃描變換)變換140和圖像處理150 ;通過顯示模塊160顯示處理后的圖像。
介入性超聲技術(shù)是近年來隨著超聲醫(yī)學(xué)發(fā)展而迅速發(fā)展起來的分支科學(xué)，主要是利用超聲波傳導(dǎo)束具有良好的指向性、高分辨率的二維圖像顯示、能夠?qū)崟r監(jiān)測和無創(chuàng)性等技術(shù)優(yōu)點，將超聲作為穿刺定位的工具，在超聲引導(dǎo)下(導(dǎo)向)，將穿刺針、引流導(dǎo)管、輸液管或藥物等正確地插入或者注入所要達(dá)到的病灶、囊腔、體腔、管道和其他特定部位，間接達(dá)到使操作者能夠在直視病灶或靶器官所在方位的情況下進(jìn)行操作的效果，提高穿刺的準(zhǔn)確性和安全性，從而根據(jù)穿刺目的和臨床需要進(jìn)行診斷或治療。
以穿刺針為例。在進(jìn)行穿刺或麻醉時，穿刺針和探頭表面呈一定的角度刺入人體組織。由于穿刺針的聲阻抗大，超聲波無法穿透穿刺針，從而形成一個反射界面。一般地， 穿刺針的部位是一個強(qiáng)反射的回聲，傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)的B模式沿垂直于探頭表面的方向發(fā)射、接收。如圖2所示，探頭10發(fā)射的聲束遇到穿刺針20后反射，根據(jù)反射定律，由于聲束方向發(fā)生了改變，大部分的能量無法在探頭的相同位置接收到。尤其是在穿刺針刺入的偏轉(zhuǎn)角較大時，超聲B圖像上針的顯示會變?nèi)?，不利于使用者的觀察，從而不利于進(jìn)行穿刺定位操作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施方式要解決的技術(shù)問題是，提供一種超聲成像方法及裝置，能夠既增強(qiáng)顯示如穿刺針等介入性物體，又保證了圖像的質(zhì)量不會變差。
根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種超聲成像方法，包括發(fā)射步驟，從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度為有利于接收傾斜插入待檢測對象的介入性物體的超聲回波的角度，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度；接收步驟，接收從所述至少一個第一角度和所述至少一個第二角度反饋的回波信號，包括至少一個第一角度回波信號和至少一個第二角度回波信號；信號處理步驟，對接收到的回波信號進(jìn)行信號處理后輸出圖像，包括至少一個第一角度圖像和至少一個第二角度圖像；顯示步驟，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種超聲成像方法，包括第一角度圖像獲取步驟，從多個角度向插入介入性物體的待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收從多個角度返回的回波信號，對回波信號進(jìn)行處理后得到多個角度的圖像，根據(jù)圖像的特征，從該多個圖像中選擇出有利于顯示傾斜插入待檢測對象的介入性物體的至少一個圖像，將選擇出的圖像作為第一角度圖像輸出；第二角度圖像獲取步驟，從至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，接收從所述至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號，對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像；顯示步驟，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，提供一種超聲成像裝置，包括發(fā)射模塊，用于從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度為有利于接收傾斜插入待檢測對象的介入性物體的超聲回波的角度，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度；接收模塊，用于接收從所述至少一個第一角度和所述至少一個第二角度反饋的回波信號，包括至少一個第一角度回波信號和至少一個第二角度回波信號；信號處理模塊，用于對接收到的回波信號進(jìn)行信號處理后輸出圖像，包括至少一個第一角度圖像和至少一個第二角度圖像；顯示模塊，用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。根據(jù)本發(fā)明實施例的第四方面，提供一種超聲成像裝置，包括第一角度圖像獲取模塊，用于從多個角度向插入介入性物體的待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收從多個角度返回的回波信號，對回波信號進(jìn)行處理后得到多個角度的圖像，根據(jù)圖像的特征，從該多個圖像中選擇出有利于顯示傾斜插入待檢測對象的介入性物體的至少一個圖像，將選擇出的圖像作為第一角度圖像輸出；第二角度圖像獲取模塊，用于從至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，接收從所述至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號，對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像；顯示模塊，用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。本發(fā)明實施例的有益效果在于將從第一角度向介入性物體的發(fā)射和從第二角度向待檢測對象的發(fā)射交替進(jìn)行，既保證顯示出介入性物體形成的圖像，又保證待檢測對象形成的圖像的質(zhì)量不變差。


圖I是現(xiàn)有超聲成像裝置的原理性示意框圖；圖2是探頭垂直組織發(fā)射時聲波在穿刺針的界面反射的原理示意圖；圖3是探頭垂直或基本垂直穿刺針發(fā)射時聲波在穿刺針界面反射的原理示意圖；圖4是本發(fā)明超聲成像方法(裝置)中探頭分別向介入性物體和待檢測對象發(fā)射超聲波束的方向示意圖；圖5(a)、(b)、(c)、(d)分別是本發(fā)明超聲成像裝置四種實施方式的原理性示意圖；圖6(a)、(b)、(c)、(d)分別是本發(fā)明超聲成像方法四種實施方式的流程示意圖；圖7(a)、(b)分別是本發(fā)明超聲成像方法一種實施方式中空間復(fù)合關(guān)閉與開啟的示意圖；圖8是本發(fā)明超聲成像方法一種實施方式中復(fù)合處理步驟的流程示意圖；圖9(a)、(b)分別是Hough變換的空間示意圖；圖10(a)、(b)分別是本發(fā)明超聲成像方法實施方式中帶權(quán)重Hough變換的流程示意圖11 (a)、(b)分別是穿刺針在偏轉(zhuǎn)發(fā)射、正常發(fā)射中成像的示意圖11(c)是將正常圖像和偏轉(zhuǎn)圖像疊加后的示意圖12是正常圖像與偏轉(zhuǎn)圖像疊加的算法流程示意圖13是復(fù)合區(qū)域中進(jìn)行投影的示意圖14是在復(fù)合圖像中加框后顯示的示意圖15是本發(fā)明超聲成像方法另一種實施方式中復(fù)合處理步驟的流程示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
首先對下面用到的一些術(shù)語或概念進(jìn)行解釋。
(I)傾斜角度是指介入性物體傾斜插入待檢測對象時所形成的傾斜角，即介入性物體和待檢測對象表面之間的夾角，如圖4所示的Cpl/。
(2)偏轉(zhuǎn)角度當(dāng)介入性物體傾斜插入待檢測對象時，超聲波束的發(fā)射方向垂直或基本垂直于介入性物體表面時，如圖3所示，介入性物體反饋的回波最強(qiáng)，基本垂直指超聲波束的發(fā)射方向與介入性物體表面的夾角為90° 土 Φ，Φ為一較小的角度，例如5°或 10°。為獲得較強(qiáng)的介入性物體的超聲回波，探頭向介入性物體發(fā)射的超聲波束與垂直于探頭表面的超聲波束之間具有一定范圍的夾角，如圖4所示的φ ，這里將φ 稱為第一角度， 或稱為偏轉(zhuǎn)角度。
(3)偏轉(zhuǎn)發(fā)射是指探頭從第一角度向待檢測對象(如病灶等特定部位)發(fā)射超聲波束。第一角度是有利于接收傾斜插入待檢測對象的介入性物體(如穿刺針)的超聲回波的角度，也就是說，在偏轉(zhuǎn)發(fā)射時，探頭向介入性物體發(fā)射的超聲波束垂直或基本垂直于介入性物體。根據(jù)基本的幾何知識可知，此時Cpl等于或基本等于CpP。
(4)偏轉(zhuǎn)圖像是指從第一角度接收到的超聲回波經(jīng)信號處理后所得的第一角度圖像。
(5)正常角度是指探頭向待檢測對象發(fā)射超聲波束的方向與垂直于探頭表面的方向所形成的夾角φ2，如圖4所示，該夾角φ2也稱為第二角度。應(yīng)理解，該夾角φ2可以為 0° (即探頭發(fā)射的超聲波束垂直于待檢測對象)，也可以為一銳角。
(6)正常發(fā)射是指探頭從第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束。探頭從第二角度發(fā)射超聲波束是為了獲得有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波。若探頭從兩個或兩個以上第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，則，相當(dāng)于是沿不同角度對待檢測對象進(jìn)行掃描，然后再將這些不同角度的圖像對應(yīng)的像素點進(jìn)行疊加(即對圖像的整個區(qū)域進(jìn)行處理)，形成一幀圖像，這種成像方法稱為空間復(fù)合成像?？臻g復(fù)合成像的目的是為了降低噪聲，增強(qiáng)圖像不同組織間的對比。這里將探頭從多個不同的第二角度進(jìn)行發(fā)射以成像的方式稱為空間復(fù)合開啟；若探頭僅從一個第二角度進(jìn)行發(fā)射以形成一幀圖像，這種方式稱為空間復(fù)合關(guān)閉。
(7)正常圖像是指從第二角度接收到的超聲回波經(jīng)信號處理后所得的第二角度圖像，包括空間復(fù)合開啟所形成的一幀圖像，也包括空間復(fù)合關(guān)閉時所得到的一幀圖像。
本發(fā)明實施方式的總體思想是將從第一角度向介入性物體的發(fā)射和從第二角度向待檢測對象的發(fā)射交替進(jìn)行，從而，既保證顯示出介入性物體形成的圖像，又保證待檢測對象形成的圖像的質(zhì)量不變差。圖5(a)是本發(fā)明超聲成像裝置一種實施方式的原理性示意圖，如圖所示，包括發(fā)射模塊511、接收模塊513、信號處理模塊515和顯不模塊519。該發(fā)射模塊511用于從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度為有利于接收傾斜插入待檢測對象的介入性物體的超聲回波的角度，也就是說第一角度用于對插入待檢測對象中的介入性物體進(jìn)行成像，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，也就是說第二角度用于對待檢測對象進(jìn)行成像。接收模塊513用于接收從至少一個第一角度反饋的第一角度回波信號以及接收從至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號。信號處理模塊515用于對接收到的至少一個第一角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第一角度圖像以及對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像。顯示模塊519用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。圖5 (a)的一種變形實施方式包括第一角度成像模塊、第二角度成像模塊和顯示模塊。該第一角度成像模塊用于以第一角度對待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收待檢測對象反饋的回波信號，并進(jìn)行信號處理獲得第一角度圖像并輸出，其中，該第一角度根據(jù)插入待檢測對象中的介入性物體的傾斜角度獲得。該第二角度成像模塊用于以第二角度對待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收待檢測對象反饋的回波信號，并進(jìn)行信號處理獲得第二角度圖像并輸出。顯示模塊用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。圖5(b)為在圖5(a)所示實施方式基礎(chǔ)上產(chǎn)生的變形實施方式，如圖所示，該實施方式的超聲成像裝置包括發(fā)射模塊521、接收模塊523、信號處理模塊525、復(fù)合處理模塊527和顯示模塊529。所述發(fā)射模塊521、接收模塊523、信號處理模塊525分別類似于圖5 (a)所不實施方式的發(fā)射模塊511、接收模塊513、信號處理模塊515,復(fù)合處理模塊527用于將第二角度圖像與第一角度圖像進(jìn)行復(fù)合處理以生成新的復(fù)合圖像并輸出。同樣地，圖5(b)的一種變形實施方式包括第一角度成像模塊、第二角度成像模塊、復(fù)合處理模塊和顯示模塊，各模塊的功能描述同前述，在此不再重述。圖5(c)為本發(fā)明超聲成像裝置另一種實施方式的原理性示意圖，如圖所示，包括第一角度圖像獲取模塊531、第二角度圖像獲取模塊532、顯示模塊539 ;其中，第一角度圖像獲取模塊531用于從多個角度向插入介入性物體的待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收從多個角度返回的回波信號，對回波信號進(jìn)行處理后得到多個角度的圖像，根據(jù)圖像的特征，從該多個圖像中選擇出有利于顯示傾斜插入待檢測對象的介入性物體的至少一個圖像，將選擇出的圖像作為第一角度圖像輸出；第二角度圖像獲取模塊532用于至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，接收從至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號，對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像；顯示模塊539用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。圖5(d)為在圖5(c)所示實施方式基礎(chǔ)上產(chǎn)生的變形實施方式，如圖所示，該實施方式的超聲成像裝置包括第一角度圖像獲取模塊541、第二角度圖像獲取模塊542、復(fù)合處理模塊547和顯示模塊549。該第一角度圖像獲取模塊541、第二角度圖像獲取模塊542、顯示模塊549分別類似于圖5(c)所示實施方式的第一角度圖像獲取模塊531、第二角度圖像獲取模塊532、顯示模塊539，復(fù)合處理模塊547用于將第二角度圖像與第一角度圖像進(jìn)行復(fù)合處理以生成新的復(fù)合圖像并輸出。
基于圖5(a) -圖5(d)所述的各實施方式的超聲成像裝置，可得到對應(yīng)的各實施方式的超聲成像方法，詳見后文。
基于上述圖5 (a)所示超聲成像裝置的超聲成像方法實施方式的流程如圖6 (a)所示，包括發(fā)射步驟S611、接收步驟S613、信號處理步驟S615、顯示步驟S619。其中，發(fā)射步驟S611包括從至少一個第一角度發(fā)射超聲波束(即偏轉(zhuǎn)發(fā)射)和從至少一個第二角度發(fā)射超聲波束(即正常發(fā)射)，偏轉(zhuǎn)發(fā)射與正常發(fā)射交替進(jìn)行；接收步驟S613包括接收從至少第一角度反饋的回波信號、和接收從至少一個第二角度反饋的回波信號；信號處理步驟 S615包括對接收到的至少一個第一回波信號進(jìn)行信號處理后輸出第一角度圖像(即偏轉(zhuǎn)圖像)、和對接收到的至少一個第二回波信號進(jìn)行信號處理后輸出第二角度圖像(即正常圖像)；顯示步驟S619用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
同理，可以得到基于圖5(b)所示超聲成像裝置的超聲成像方法實施方式的流程， 如圖6(b)所示，包括發(fā)射步驟S621、接收步驟S623、信號處理步驟S625、復(fù)合處理步驟 S627、顯示步驟S629。其中，發(fā)射步驟S621、接收步驟S623、信號處理步驟S625分別類似于圖6(a)所示實施方式的發(fā)射步驟S611、接收步驟S613、信號處理步驟S615、顯示步驟 S619，復(fù)合處理步驟S627用于將正常圖像與偏轉(zhuǎn)圖像進(jìn)行復(fù)合處理以生成新的復(fù)合圖像并輸出。
為使介入性物體在偏轉(zhuǎn)圖像中的顯示比較強(qiáng)，探頭向介入性物體發(fā)射的角度(即第一角度)要垂直于或基本垂直于該介入性物體；由前述，第一角度的角度值為或基本為介入性物體向所述待檢測對象插入時的傾斜角度值，因此，只要獲知介入性物體向所述待檢測對象插入時所形成的傾斜角度值，就可以得到偏轉(zhuǎn)發(fā)射時第一角度的角度值(以下稱為“偏轉(zhuǎn)角度”)?？梢圆捎靡韵聨追N方式之一來獲得偏轉(zhuǎn)角度。
獲取偏轉(zhuǎn)角度的方式一在用戶界面上提供若干個角度，由用戶來選擇偏轉(zhuǎn)角度。 采用這種偏轉(zhuǎn)角度獲取時，用戶選擇的角度通常也是用戶插入介入性物體的傾斜角度，或用戶插入介入性物體的傾斜角度接近于其選擇的角度。
獲取偏轉(zhuǎn)角度的方式二 通過介入性物體所在的支撐架上的傳感器來獲取角度值。例如，在穿刺架的進(jìn)針槽上放置一個傳感器，通過該傳感器獲取進(jìn)針的角度，從而，由該進(jìn)針的角度即可得知偏轉(zhuǎn)角度?？梢岳斫猓绞揭缓头绞蕉榘胱詣臃绞?。
獲取偏轉(zhuǎn)角度的方式三探頭從多個角度進(jìn)行發(fā)射，根據(jù)圖像的特征選取從該多個角度中選擇出最合適的那個角度的角度值。以所采用圖像的特征為灰度值為例，假設(shè)多個角度分別為Va、￥b> ￥c> Ψ(1，這些角度對應(yīng)得到的圖像分別為Ia、Ib、Ic、Id，利用現(xiàn)有圖像處理技術(shù)判斷l(xiāng)a、lb、Ic、Id中哪個圖像中的介入性物體的灰度值最大，對應(yīng)該灰度值最大的圖像(如Ic)所對應(yīng)的角度(如VC)為最合適的角度。圖像的特征還可以是其他的如圖像梯度等，具體選擇合適角度的過程與圖像的特征為灰度值類似，在此不再重述。其中，這多個角度的發(fā)射方式可以是選擇每隔一段合適的時間(可憑實驗給出該時間間隔) 進(jìn)行發(fā)射，或者是每次發(fā)射都從多個角度進(jìn)行發(fā)射?？梢岳斫猓绞饺秊樽詣臃绞?。
回到圖6，基于上述圖5(c)所示超聲成像裝置的超聲成像方法實施方式的流程如圖6(c)所示，包括第一角度圖像獲取步驟S631、第二角度圖像獲取步驟S632、顯示步驟 S639 ;其中，第一角度圖像獲取S631包括從多個角度向插入介入性物體的待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收從多個角度返回的回波信號，對回波信號進(jìn)行處理后得到多個角度的圖像，根據(jù)圖像的特征，從該多個圖像中選擇出有利于顯示傾斜插入待檢測對象的介入性物體的至少一個圖像，將選擇出的圖像作為第一角度圖像輸出；第二角度圖像獲取步驟S632用于至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，接收從至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號，對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像；顯示步驟S639用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。這里，對于步驟S631中提及的從多個角度進(jìn)行發(fā)射是指，假設(shè)多個角度分別為￥a> ￥b、Fe、Ψd,這些角度對應(yīng)得到的圖像分別為la、lb、Ic、Id,利用現(xiàn)有圖像處理技術(shù)判斷l(xiāng)a、lb、Ic、Id中哪個圖像中的介入性物體的灰度值較大,對應(yīng)該灰度值較大的圖像(如Ic)所對應(yīng)的角度(如Vc)為最合適的角度(也就是第一角度,或稱偏轉(zhuǎn)角度)，而該圖像(Ic)即為第一角度圖像。其中，這多個角度的發(fā)射方式可以是選擇每隔一段合適的時間(可憑實驗給出該時間間隔)進(jìn)行發(fā)射，或者是每次發(fā)射都從多個角度進(jìn)行發(fā)射。同樣可以得到基于圖5(d)所示超聲成像裝置的超聲成像方法實施方式的流程，如圖6(d)所示，包括第一角度圖像獲取步驟S641、第二角度圖像獲取步驟S642、復(fù)合處理步驟S647、顯示步驟S649 ;其中，第一角度圖像獲取步驟S641、第二角度圖像獲取步驟S642、顯示步驟S649分別類似于圖5 (c)所示實施方式的第一角度圖像獲取模塊531、第二角度圖像獲取步驟S632、顯示步驟S639，復(fù)合處理步驟S647用于將第二角度圖像與第一角度圖像進(jìn)行復(fù)合處理以生成新的復(fù)合圖像并輸出。一般地，偏轉(zhuǎn)發(fā)射的深度和正常發(fā)射的深度相同。實際操作中還可以對偏轉(zhuǎn)發(fā)射的發(fā)射頻率使用低頻、物理(或稱為透鏡)方向弱聚焦，從而得到合適的偏轉(zhuǎn)圖像。各實施方式中，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)發(fā)射的目的是使對介入性物體的顯示較強(qiáng)，改善垂直掃描時介入性物體在圖像中的顯示變?nèi)?，然而，偏轉(zhuǎn)后的圖像仍存在缺陷一是探頭下方的圖像的有效區(qū)域變小，二是偏轉(zhuǎn)后得到的圖像除了針的部分顯示增強(qiáng)外，組織的分辨率變差，偏轉(zhuǎn)角越大，圖像質(zhì)量則越差，影響使用者對正常組織和病變組織的區(qū)分；因此，各實施方式中還增加了正常發(fā)射，正常發(fā)射可以得到待檢測對象的正常圖像，不會因受偏轉(zhuǎn)發(fā)射影響而使得圖像的有效區(qū)域變小。這樣，通過將偏轉(zhuǎn)發(fā)射和正常發(fā)射交替進(jìn)行，則可達(dá)到既增強(qiáng)顯示介入性物體形成的圖像，又保證了正常圖像的有效區(qū)域不會變小，圖像質(zhì)量不會變差。下面給出更為具體的實施例以對本發(fā)明超聲成像方法與裝置進(jìn)行進(jìn)一步說明。實施例一本實施例中第一角度只有一個,第二角度也只有一個,也就是說,探頭僅從一個第一角度和一個第二角度進(jìn)行發(fā)射，此時空間復(fù)合關(guān)閉，如圖7(a)所示，探頭70不僅從第一角度Ψ1(如圖所示的虛線)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)發(fā)射，還從第二角度Ψ2(如圖所示的實線)進(jìn)行正常發(fā)射)。本實施例采用圖6(a)所示流程，在發(fā)射步驟S611中，確定了偏轉(zhuǎn)角度后，偏轉(zhuǎn)發(fā)射和正常發(fā)射交替進(jìn)行，可以先進(jìn)行正常發(fā)射再進(jìn)行偏轉(zhuǎn)發(fā)射，或者反過來，即先進(jìn)行偏轉(zhuǎn)發(fā)射再進(jìn)行正常發(fā)射。接收步驟S613中，接收偏轉(zhuǎn)發(fā)射和正常發(fā)射反饋的回波信號，包括偏轉(zhuǎn)回波信號(即第一方向回波信號)和正常回波信號(即第二方向回波信號)。
信號處理步驟S615中，對接收到的回波信號進(jìn)行信號處理后輸出偏轉(zhuǎn)圖像(即第一角度圖像)和正常圖像(即第二角度圖像)，其中，信號處理可采用現(xiàn)有超聲成像中涉及的信號處理，如模數(shù)轉(zhuǎn)換、波束合成、正交調(diào)解、壁濾波、空間平滑等。
在顯示步驟S619中，對信號處理步驟S615輸出的圖像進(jìn)行顯示，即顯示正常圖像和偏轉(zhuǎn)圖像，由用戶自行對比兩幅圖以及感知介入性物體在圖像中的位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在顯示前可以采用DSC分別對兩幅圖像處理后再顯示。
實施例二
本實施例中第一角度和第二角度仍分別為一個，類似于實施例一，空間復(fù)合仍然關(guān)閉。
本實施例采用圖6(b)所示流程，其中，發(fā)射步驟S621、接收步驟S623、信號處理步驟S625分別類似于實施例一中圖6(a)的發(fā)射步驟S611、接收步驟S613、信號處理步驟 S615，在此不再重述。
在復(fù)合處理步驟S627中，將正常圖像和偏轉(zhuǎn)圖像進(jìn)行復(fù)合處理以生成新的復(fù)合圖像。具體而言，如圖8所示，復(fù)合處理步驟S800包括步驟S830，在偏轉(zhuǎn)圖像上檢測并分割出對應(yīng)介入性物體的圖像；步驟S850，將分割出的對應(yīng)圖像與正常圖像進(jìn)行疊加，得到新的復(fù)合圖像。這里先從偏轉(zhuǎn)圖像分割出介入性物體圖像再與正常圖像進(jìn)行疊加，可以避免偏轉(zhuǎn)圖像中的組織圖像影響正常圖像中的組織圖像。具體的疊加方法可參看后文。
本實施例中，介入性物體為穿刺針，穿刺針在偏轉(zhuǎn)圖像中呈現(xiàn)為具有一定寬度的高亮的直線段或輕微的曲線段。以下以直線段為例對復(fù)合處理步驟S800進(jìn)行詳細(xì)描述。
步驟S830中，在偏轉(zhuǎn)圖像上檢測并分割出對應(yīng)介入性物體的圖像，對于本實施例而言，是要在偏轉(zhuǎn)圖像上檢測并分割出直線段。檢測方法有如下幾種
檢測方法一采用現(xiàn)有圖像處理技術(shù)中的Hough變換。
Hough變換是一種應(yīng)用廣泛的直線檢測方法,基本原理如下
在圖像上建立一個直角坐標(biāo)系，如圖9(a)所示，原點在圖像的左上角，X軸正方向向左，y軸正方向向下。過圖像上任一個點(x，y)在該坐標(biāo)系下的直線方程可寫為
xcos Θ +ysin θ = p(I)
Θ和P與直線的關(guān)系如圖9(a)所示，從原點向直線做垂線，Θ描述為X軸正方向順時針旋轉(zhuǎn)至垂線所成的角，-90°彡Θ彡90°，P的大小是原點到直線的距離。令圖像X方向的長度為Iwidth, y方向的長度為Iheight，則
權(quán)利要求
1.一種超聲成像方法，其特征在于，包括 發(fā)射步驟，從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度為有利于接收傾斜插入待檢測對象的介入性物體的超聲回波的角度，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度； 接收步驟，接收從所述至少一個第一角度和所述至少一個第二角度反饋的回波信號，包括至少一個第一角度回波信號和至少一個第二角度回波信號； 信號處理步驟，對接收到的回波信號進(jìn)行信號處理后輸出圖像，包括至少一個第一角度圖像和至少一個第二角度圖像； 顯示步驟，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
2.一種超聲成像方法，其特征在于，包括 發(fā)射步驟，從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度用于對插入待檢測對象中的介入性物體進(jìn)行成像，所述第二角度用于對待檢測對象進(jìn)行成像； 接收步驟，接收從所述至少一個第一角度反饋的第一角度回波信號和從所述至少一個第二角度反饋的第二角度回波信號； 信號處理步驟，對接收到的第一角度回波信號和第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出第一角度圖像和第二角度圖像； 顯示步驟，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
3.一種超聲成像方法，其特征在于，包括 第一角度成像步驟，以第一角度對待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收待檢測對象反饋的回波信號，并進(jìn)行信號處理獲得第一角度圖像并輸出，其中，該第一角度根據(jù)插入待檢測對象中的介入性物體的傾斜角度獲得； 第二角度成像步驟，以第二角度對待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收待檢測對象反饋的回波信號，并進(jìn)行信號處理獲得第二角度圖像并輸出； 顯示步驟，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述第一角度為使發(fā)射的超聲波束垂直于或基本垂直于所述介入性物體的角度。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述第一角度的角度值的獲取方法包括 讀取用戶在用戶界面上選擇的角度值； 或者，通過所述介入性物體所在的支撐架上的傳感器來獲取角度值； 或者，從多個角度進(jìn)行發(fā)射，根據(jù)圖像的特征選取從該多個角度中選擇出最合適的那個角度的角度值。
6.一種超聲成像方法，其特征在于，包括 第一角度圖像獲取步驟，從多個角度向插入介入性物體的待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收從多個角度返回的回波信號，對回波信號進(jìn)行處理后得到多個角度的圖像，根據(jù)圖像的特征，從該多個圖像中選擇出有利于顯示傾斜插入待檢測對象的介入性物體的至少一個圖像，將選擇出的圖像作為第一角度圖像輸出； 第二角度圖像獲取步驟，從至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，接收從所述至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號，對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像； 顯示步驟，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，在所述顯示步驟之前還包括復(fù)合處理步驟，用于將第二角度圖像與第一角度圖像進(jìn)行合成以生成新的復(fù)合圖像并輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合處理步驟包括將所有所述至少一個第一角度圖像進(jìn)行復(fù)合以生成一幀復(fù)合后的第一角度圖像，將所有所述至少一個第二角度圖像進(jìn)行復(fù)合以生成一幀復(fù)合后的第二角度圖像，然后將復(fù)合后的第二角度圖像與復(fù)合后的第一角度圖像進(jìn)行合成以生成新的復(fù)合圖像并輸出。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述將第二角度圖像與第一角度圖像進(jìn)行合成以生成新的復(fù)合圖像包括 在所述第一角度圖像上檢測并分割出對應(yīng)所述介入性物體的圖像，其中，所述對應(yīng)所述介入性物體的圖像包括所述介入性物體形成的介入圖像或包含該介入圖像的在預(yù)定范圍內(nèi)的圖像； 將分割出的對應(yīng)圖像與所述第二角度圖像進(jìn)行疊加以得到新的復(fù)合圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，若所述介入性物體呈現(xiàn)為直線段或者基本是直線段，檢測出所述介入性物體包括 對于所述第一角度圖像中的每一個像素點，根據(jù)所述第一角度的角度值進(jìn)行Hough變換得到Hough矩陣； 對于所述每一個像素點，根據(jù)權(quán)重映射函數(shù)對加權(quán)參考值進(jìn)行映射，將所述加權(quán)參考值映射為預(yù)定范圍之間的權(quán)重，將所述權(quán)重對所述Hough矩陣中對應(yīng)于該像素點的位置進(jìn)行加權(quán)計算； 找出加權(quán)后的Hough矩陣中的最大值，該值所對應(yīng)的直線則為所述介入性物體所呈現(xiàn)出的直線段。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于， 所述加權(quán)參考值為像素點的灰度值、梯度大小、梯度方向、偏轉(zhuǎn)角度、進(jìn)針位置中的任一種； 或者，所述加權(quán)參考值包括像素點的灰度值、梯度大小、梯度方向、所述第一角度的角度值，將所有加權(quán)參考值映射后得到的所有權(quán)重相乘得到一個總權(quán)重，該總權(quán)重即為所述權(quán)重。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述權(quán)重映射函數(shù)為
13.如權(quán)利要求9-12任一項所述的方法，其特征在于，所述將分割出的對應(yīng)圖像與所述第二角度圖像進(jìn)行疊加以得到新的復(fù)合圖像包括 針對第二角度圖像中的每一個像素點以及與該像素點一一對應(yīng)的在分割出的對應(yīng)圖像中的每個像素點，判斷第二角度圖像的像素點的像素值是否大于等于其對應(yīng)在所述分割出的對應(yīng)圖像中的像素值，如果是，則將第二角度圖像的像素點的像素值作為在新的復(fù)合圖像中對應(yīng)像素處的像素值，如果不是，則利用所述權(quán)重映射函數(shù)對復(fù)合參考值進(jìn)行計算以得到該復(fù)合參考值的復(fù)合權(quán)重；根據(jù)所述復(fù)合權(quán)重對分割出的對應(yīng)圖像和所述第二角度圖像進(jìn)行加權(quán)，公式為Ι(χ，y) = Isteer (X，y)*weight(x, y)+Imrmal (X, y)* (1-weight (X, y)),式中，I (X, y)為新的復(fù)合圖像在像素點(X，y)的像素值，Isteer(x, y)是所述分割出的對應(yīng)圖像在像素點U，y)的像素值，InmiaI (X，y)是所述第二角度圖像在像素點(X，y)的像素值，weight是所述復(fù)合權(quán)重。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合參考值包括以下任一種像素點的灰度值、所述Hough矩陣中的值、所述分割出的對應(yīng)圖像中的像素點到所述介入圖像的距離、所述分割出的對應(yīng)圖像投影后的灰度最大值； 或者，所述復(fù)合參考值包括像素點的灰度值、所述Hough矩陣中的值、所述分割出的對應(yīng)圖像中的像素點到所述介入圖像的距離、所述分割出的對應(yīng)圖像投影后的灰度最大值，將所有復(fù)合參考值映射后得到的所有權(quán)重相乘得到一個總權(quán)重，該總權(quán)重即為所述復(fù)合權(quán)重。
15.一種超聲成像裝置，其特征在于，包括 發(fā)射模塊，用于從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度為有利于接收傾斜插入待檢測對象的介入性物體的超聲回波的角度，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度； 接收模塊，用于接收從所述至少一個第一角度和所述至少一個第二角度反饋的回波信號，包括至少一個第一角度回波信號和至少一個第二角度回波信號； 信號處理模塊，用于對接收到的回波信號進(jìn)行信號處理后輸出圖像，包括至少一個第一角度圖像和至少一個第二角度圖像； 顯示模塊，用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
16.一種超聲成像裝置，其特征在于，包括 發(fā)射模塊，用于從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第一角度用于對插入待檢測對象中的介入性物體進(jìn)行成像，所述第二角度用于對待檢測對象進(jìn)行成像； 接收模塊，用于接收從所述至少一個第一角度反饋的第一角度回波信號和從所述至少一個第二角度反饋的第二角度回波信號； 信號處理模塊，用于對接收到的第一角度回波信號和第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出第一角度圖像和第二角度圖像。
17.—種超聲成像裝置，其特征在于，包括 第一角度成像模塊，用于以第一角度對待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收待檢測對象反饋的回波信號，并進(jìn)行信號處理獲得第一角度圖像并輸出，其中，該第一角度根據(jù)插入待檢測對象中的介入性物體的傾斜角度獲得； 第二角度成像模塊，用于以第二角度對待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收待檢測對象反饋的回波信號，并進(jìn)行信號處理獲得第二角度圖像并輸出； 顯示模塊，對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
18.如權(quán)利要求15-17任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一角度為使發(fā)射的超聲波束垂直于或基本垂直于所述介入性物體的角度。
19.一種超聲成像裝置，其特征在于，包括 第一角度圖像獲取模塊，用于從多個角度向插入介入性物體的待檢測對象發(fā)射超聲波束，接收從多個角度返回的回波信號，對回波信號進(jìn)行處理后得到多個角度的圖像，根據(jù)圖像的特征，從該多個圖像中選擇出有利于顯示傾斜插入待檢測對象的介入性物體的至少一個圖像，將選擇出的圖像作為第一角度圖像輸出； 第二角度圖像獲取模塊，用于從至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，所述第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度，接收從所述至少一個第二角度反饋的至少一個第二角度回波信號，對接收到的至少一個第二角度回波信號進(jìn)行信號處理后輸出至少一個第二角度圖像； 顯示模塊，用于對輸出的圖像進(jìn)行顯示。
20.如權(quán)利要求15-19任一項所述的裝置，其特征在于，還包括復(fù)合處理模塊，用于將第二角度圖像與第一角度圖像進(jìn)行合成以生成新的復(fù)合圖像并輸出到所述顯示模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲成像方法及裝置，方法包括從至少一個第一角度和至少一個第二角度向待檢測對象發(fā)射超聲波束，第一角度為有利于接收介入性物體的超聲回波的角度，第二角度為有利于接收待檢測對象內(nèi)部組織的超聲回波的角度；接收從至少一個第一角度和至少一個第二角度反饋的回波信號，包括至少一個第一角度回波信號和至少一個第二角度回波信號；對接收到的回波信號進(jìn)行信號處理后輸出圖像，包括至少一個第一角度圖像和至少一個第二角度圖像；對輸出的圖像進(jìn)行顯示。通過將從第一角度向介入性物體的發(fā)射和從第二角度向待檢測對象的發(fā)射交替進(jìn)行，既保證顯示出介入性物體形成的圖像，又保證待檢測對象形成的圖像的質(zhì)量不變差。
文檔編號A61B8/00GK102920476SQ20111023009
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者徐燕, 姚斌, 鄒耀賢, 侯龍龍 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司