应用编码激励增强组织产生的谐波成像
2019-11-22

应用编码激励增强组织产生的谐波成像

在应用编码激励进行组织产生的谐波信号成像中,采集第N次谐波信号的发射波形是应用编码序列的两个编码符号编码的双相(1,-1)波形,以第二编码符号编码的发射波形的部分(即,片段)每个相对于以第一编码符号编码的片段都相移了180°/N。这通过对以第二编码符号编码的发射序列的部分(即,片段)在中心频率相对于以第一编码符号编码的发射序列的片段时移了周期的1/2N。

当应用分开的带通滤波器和解码滤波器时,通过解码滤波器对接收数据进行解码或自相关。基于发射编码、解调频率(如果解码在解调之后)以及对所接收的数据执行的向下采样量设计适当的解码滤波器。

Krishnan等人在“对非线性对比试剂成像的发射孔径的处理”(Ultrasonic vol.18,pp.77-105,1996)中描述了一种相移技术,其发射信号穿过发射孔径以抵消所发射的二次谐波频率的信号。

对于双相的单发射编码(例如,巴克码),特殊设计的编码序列对长度为p的发射串(基本序列)进行调制。n个片段的编码的基本序列具有的总长度为n×p。通过穿过复合的带通/解码滤波器46(参见附图2)对束形成器输出信号进行实时压缩。某些编码波形最好通过匹配的滤波进行压缩,即应用一族解码FIR滤波器系数a(k),它与n-片段发射编码相同。然而,有时通过应用具有比n滤波器系数更大或具有与原始的n-片段发射编码不同的系数的FIR滤波器进行不匹配的滤波来实现更为理想的压缩效果。复合滤波器46的输出信号是一种压缩脉冲的谐波信号,其长度等于或接近于原始发射串长度p,但它的幅值为其n倍或更大。

对于每次激发,以二次谐波频率执行带通滤波并应用与在发射过程中所应用的格莱编码的基本序列相对应的过采样格莱码序列执行解码滤波。时间反向的过采样格莱码序列y(-k)存储在滤波器系数存储器48中并在适当的时间输送到FIR滤波器(参见附图8)。滤波器50对所接收的信号x(k)与过采样格莱序列y(k)进行相关:x(k)*y(-k)‾=Σmx(m+k)y(m)‾---(2)]]>这里*表示卷积,上划线表示共扼(如果X和Y为复数)。在矢量加法器中将相关的结果相加(参见附图8)以形成解码信号,然后将该解码信号输送到解调器31。

Description

每串超声能量产生的回波信号沿着每个发射束从位于连续的范围中的目标中反射。通过每个换能器元件12分别感测回波信号,在特定点上的回波信号的幅值采样在时间上地表示在特定的范围中产生的反射量。由于在反射点和每个换能器元件12之间的传播路径不同,并不能同时检测回波信号,而且它们的幅值也不相等。接收器16经过在每个接收通道中的相应的TGC放大器28放大相应的回波信号。通过增加或降低作为深度函数的增益来实现时间增益控制。通过TGC驱动器电路(未示)来控制TGC放大器所产生的放大量,该TGC驱动器电路由主计算机和手动操作的电位器(未示)设定。然后将模拟回波信号输送到接收束形成器30。

对于超声成像,该阵列通常具有许多设置在一行或多行中并由不同的电压驱动的换能器元件。通过选择所施加的电压的幅值和时间延迟(或相位),控制在给定的行中的每个换能器元件以便产生超声波,综合这些超声波以形成沿着优选的矢量方向行进并聚焦在沿着声束上所选择的点上的净超声波。每次激发的声束形成参数都可以改变以改变每次激发的焦点或方向,例如通过沿着相同的扫描线发射连续的声束并且每个声束的焦点相对于前面的声束的焦点移动了。对于所控制的阵列,通过改变所施加电压的幅值和时间延迟,在平面中移动具有焦点的声束以扫描目标。对于线性阵列,通过在每次激发中移动遍布在阵列上的发射孔径使垂直于阵列导向的聚焦声束扫描整个目标。

例如,附图7所示为巴克码系列的5个片段编码序列。巴克码为各种长度的双相(或二进制)编码序列,其长度可达n=13。如附图7所示,如果通过匹配的FIR滤波器(即,具有和发射码的数字相一致的滤波器系数)对5位的巴克码进行解码,则所实现压缩率为n=5,它对应于SNR放大7分贝。然而,如在附图7中所示,在解码器滤波器输出信号中的主脉冲被更小的幅值的脉冲所包围,这些更小的幅值脉冲对应于在幅值上低于主波瓣1/n的轴向或平行的旁波瓣。

在本发明的优选实施例中,通过发射较长的经编码的脉冲序列并接对所接收的声束相加的数据进行解码来执行应用编码激励的组织超声谐波成像,从而改善组织产生谐波信号的HFR和HNR。

来自较大的幅值信号发射的回波包含有线性和非线性的信号分量。在某些实例中,可以通过抑制基波并增强谐波(非线性)信号分量来改善超声图象的质量。如果所发射的中心频率为f0,则组织/对比试剂非线性特性将产生Nf0的谐波和f0/N的分谐波,在此N为大于或等于2的整数。通过发射频率为f0的窄带信号并接收中心频率为2f0(二次谐波)的频带并在其后进行接收信号的处理来实现对谐波信号进行成像。

通常,通过扫描转换器34将显示数据转换为X-Y格式的视频显示数据。经扫描转换的帧传递到并入在显示子系统22中的视频处理器(未示)。视频处理器映射显示的视频数据并将经映射的图象帧输送到显示子系统中。

在所有的双相编码中,大家都知道当应用匹配的滤波器进行解码时巴克码可能具有最小的旁波瓣的特性。然而,对于任何单发射编码,通常在降低信号增益和/或主波瓣的宽度(降低距离分辨率)的情况下通过失配滤波来抑制旁波瓣。通常应用更长的失配FIR滤波器来实现更大的旁波瓣抑制。

Description