專利名稱：全聚焦眼底彩超成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療用診斷儀器，更進一步說明為眼底彩超成像方法。
背景技術(shù)：
眼睛是人體中最精密，最復(fù)雜的器官之一。眼睛的疾病，特別是視力的損傷和損失給病人帶來的痛苦是不言而喻的，給國家經(jīng)濟帶來的損失也是巨大的。眼睛的疾病，既包括眼內(nèi)光學(xué)系統(tǒng)(角膜，虹膜，晶狀體，玻璃體等)的疾病，也包括眼眶眼底部分(視網(wǎng)膜，視神經(jīng)，血管網(wǎng)絡(luò)，眼底腫瘤等)可能出現(xiàn)的病癥。現(xiàn)有的臨床影像手段對于眼底部分的診斷能力非常有限，而且?guī)硌鄣锥螕p傷的幾率比較大。例如現(xiàn)有的超高頻眼科超聲全部都是針對眼內(nèi)光學(xué)系統(tǒng)的黑白超聲。這類超聲使用技術(shù)含量很低的單陣元機械扇掃式結(jié)構(gòu)， 沒有能力實現(xiàn)彩超，沒有能力對眼底的血流形態(tài)成像，更不能對血流作出定量分析。這大大限制了診斷視網(wǎng)膜功能性疾病的準確性，也不能完成發(fā)現(xiàn)眼底腫瘤或其他病變的任務(wù)?，F(xiàn)有已有的通用超聲技術(shù)不足以完成眼底的彩色掃描。這主要是出于兩方面原因。一、現(xiàn)有的高頻眼超使用技術(shù)含量很低的單陣元機械扇掃式結(jié)構(gòu)，沒有能力實現(xiàn)快速靈活的掃描線控制也就不能實現(xiàn)彩超掃描。二、傳統(tǒng)的陣列式超聲在聲功率安全性方面難以滿足掃查眼睛的任務(wù)。眼睛是人體最精密敏感的器官。過強的超聲入射可能導(dǎo)致眼睛的二次損傷。美國的食品藥品監(jiān)督局FDA規(guī)定通常超聲掃描的機械指數(shù)要求在1.9以下，而眼底彩超需要在0. 23以下；通常超聲掃描的熱指數(shù)要求在6以下，而眼底彩超需要在I以下。這就是說，在相同的頻率下，用于眼睛掃描的超聲壓強只能是普通超聲設(shè)備的12%，對應(yīng)的超聲入射能量僅是普通超聲的I. 4%。使用如此之低的入射能量，普通構(gòu)架的超聲設(shè)備不足以形成可以檢測的超聲回波，造成有效信號被噪聲淹沒而無法成像。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種全聚焦眼底彩超成像方法。該方法包括使用超聲主機系統(tǒng)、視頻輸出設(shè)備、超聲換能器及超聲換能器上的發(fā)射陣元、超聲主機系統(tǒng)用作信號處理的單片機，并按以下方式對眼底進行一幀圖像的掃描a、由B超的超聲波換能探頭從一側(cè)至另一側(cè)以球面波發(fā)射方式發(fā)射超聲波信號；球面波發(fā)射方式根據(jù)其設(shè)置，每次以1-4個陣元進行發(fā)射；b、并由超聲波換能探頭上多個陣元接收每一個球面波周圍形成任意接收波束，任意接收波束為I條以上，接收波束方向為垂直于探頭平面和傾斜超聲波換能探頭平面；并將接收波束信息返饋至超聲主機系統(tǒng)；C、超聲主機系統(tǒng)將前后每次球面波發(fā)射時所產(chǎn)生的接收波束進行疊加,掃描完一偵，即可獲得一幅圖像，其中包含了多條被疊加過多次的接收波束，并將該接收波束用于常規(guī)成像處理，最后在視頻輸出設(shè)備上顯于。接收波束常規(guī)成像處理包含解調(diào)、動態(tài)濾波、坐標轉(zhuǎn)換、圖像平滑、圖像濾波數(shù)字信號處理。
本方法的球面波發(fā)射方式根據(jù)其設(shè)置，每次以單個陣元發(fā)射；或者每次以1-4個陣元方式發(fā)射，發(fā)射時，則依次相交并疊加方式，計(陣元1，陣元2)，(陣元2，陣元3);(陣元3，陣元4)，直至最后一陣元。本發(fā)明的有益效果在于I、因為每次只使用很小部分的孔徑所以每次發(fā)射的聲功率只是普通超聲的極小部分。而系統(tǒng)的信噪比則通過合成回波信號的算法得以保留。2、以傳統(tǒng)超聲1/64到1/128的聲功率實現(xiàn)超聲掃描，保證眼部掃描的安全性。3、在低功率發(fā)射情況下不損失系統(tǒng)圖像質(zhì)量和幀頻。


圖I掃描并與接收波示意圖。附圖編號說明1_發(fā)射陣元；2-接收波束。
具體實施例方式參照圖I理解如下內(nèi)容相當于傳統(tǒng)超聲多個陣元I同時發(fā)射產(chǎn)生能量很強的單一波束，本技術(shù)的主要特點在于采用小孔徑發(fā)射，同時，在發(fā)射的小孔徑周圍，形成多個接收波束2，比如是128陣元，并且陣元間線密度是2的情況，最多可以形成256條接收波束2。如果孔徑小到單一陣元則每一幅圖像要發(fā)射128次。通常64路接收波束2已經(jīng)足夠。如果每次發(fā)射形成64線，而每幀發(fā)射128次，那么一共產(chǎn)生128x64線，或標記為B (m，n)，其中m = 0 127，標記該波束在圖像中的發(fā)射序列，n = 0 63，標記該波束被接受的空間位置。跟普通超聲成像一樣，每一幀掃描都從探頭最左邊開始，在第i個陣元發(fā)射的時候，產(chǎn)生以i陣元為對稱的64條接收波束，標記為[B(i-32，63)B(i-31，62)B(i-30，61)............... ...... B (i，32) B (i+1，31)…
B(i+31，0)]在第i+1陣元發(fā)射的時候，同樣產(chǎn)生以i+1陣元為對稱的64條接收波束。[B(i-31，63)B(i-30，62)B(i-29，61)......B (i，33) B (i + 1，32) .... B(i+31，I)
B(i+32，0)]請注意，這兩組64波束中有62條波束是在幾何位置上同一位置所形成的波束，需完全相疊加。而B(i，0)則應(yīng)該為輸出，B (i+1，63)則為存儲64條波束中的最新波束，將會被疊加63次。掃描完一幀，則形成128條被疊加合成過63次的接收波束線，這128條接收波束將按照普通超聲成像處理來做坐標轉(zhuǎn)換等圖像處理工作。最終用來顯示B模式黑白圖像的波束為BF (0 127，0 4095) = sum(B (0 127，0 63，0 4095)，2)；因為超聲傳播的線性原理，孔徑合成之后的每一條接收線都相當于128陣元同時發(fā)射64陣元同時接收的效果也就是說，使用全聚焦孔徑合成的成像方式可以達到和傳統(tǒng)超聲成像方法一致甚至更好的信噪比。同時因為這種發(fā)射方式每次只使用非常小的孔徑(最小為一個單一陣元)系統(tǒng)發(fā)射的聲功率大大小于傳統(tǒng)超聲的聲功率。最小可以達到傳統(tǒng)超聲聲功率的1/128且不損失圖像穿透和信噪比。
權(quán)利要求
1.全聚焦眼底彩超成像方法，該方法包括使用超聲主機系統(tǒng)、視頻輸出設(shè)備、超聲換能器及超聲換能器上的發(fā)射陣元、超聲主機系統(tǒng)用作信號處理的單片機，其特征在于 按以下方式對眼底進行ー幀圖像的掃描 a、由B超的超聲波換能探頭從ー側(cè)至另ー側(cè)以球面波發(fā)射方式發(fā)射超聲波信號； 球面波發(fā)射方式根據(jù)其設(shè)置，每次以1-4個陣元進行發(fā)射； b、并由超聲波換能探頭上多個陣元接收每ー個球面波周圍形成任意接收波束，接收波束方向為垂直于探頭平面和傾斜超聲波換能探頭平面；并將接收波束信息返饋至超聲主機系統(tǒng)； C、超聲主機系統(tǒng)將前后毎次球面波發(fā)射時所產(chǎn)生的接收波束進行疊加，掃描完ー偵，即可獲得一幅圖像，其中包含了多條被疊加過多次的接收波束，并將該接收波束用于常規(guī) 成像處理，最后在視頻輸出設(shè)備上顯于。
2.如權(quán)利要求I所述的全聚焦超聲成像方法，其特征是球面波發(fā)射方式根據(jù)其設(shè)置，毎次以單個陣元發(fā)射；或者每次以1-4個陣元方式發(fā)射，發(fā)射時，則依次相交并疊加方式，計(陣元1，陣元2)，(陣元2，陣元3);(陣元3，陣元4)，直至最后ー陣元。
3.如權(quán)利要求I所述的全聚焦超聲成像方法，其特征是任意接收波束為I條以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全聚焦超聲成像方法，其特征在于，接收波束用于常規(guī)成像處理，此處成像處理包含解調(diào)、動態(tài)濾波、坐標轉(zhuǎn)換、圖像平滑、圖像濾波數(shù)字信號處理。
全文摘要
全聚焦眼底彩超成像方法該方法包括使用超聲主機系統(tǒng)、視頻輸出設(shè)備、超聲換能器及超聲換能器上的發(fā)射陣元、超聲主機系統(tǒng)用作信號處理的單片機，并按以下方式對眼底進行一幀圖像的掃描由B超的超聲波換能探頭從一側(cè)至另一側(cè)以球面波發(fā)射方式發(fā)射超聲波信號；并接收每一個球面波周圍形成任意接收波束，并將接收波束信息返饋至超聲主機系統(tǒng)；超聲主機系統(tǒng)將前后每次球面波發(fā)射時所產(chǎn)生的接收波束進行疊加，掃描完一偵，即可獲得一幅圖像，其中包含了多條被疊加過多次的接收波束，并將該接收波束用于常規(guī)成像處理，最后在視頻輸出設(shè)備上顯于。本發(fā)明能以傳統(tǒng)超聲1/64到1/128的聲功率實現(xiàn)超聲掃描，保證眼部掃描的安全性。
文檔編號A61B8/10GK102697525SQ201210135040
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者熊佑全, 田睦 申請人:成都優(yōu)途科技有限公司