一种超声系统三功模式下的成像方法及其装置.pdf

本发明公开了一种超声系统三功模式下的成像方法及其装置，所述方法包括以下步骤：在D线扫描的时间间隔内，插入利用C脉冲的C线扫描；在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描。本发明通过在D线扫描的间隙间先插入C线扫描，然后再插入C线扫描对应的B线扫描的方式，明确了BCD三功模式下超声成像系统成像时的发射扫描顺序；另外，插入C线扫描后就立即插入C线扫描对应的B线扫描，缩短了同一位置不同类型脉冲分时扫描的时间间隔，从而可以避免各类型图像间产生严重的错位现象，提高各类型图像的时间匹配度，以及成像的质量。

1.  一种超声系统三功模式下的成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在D线扫描的时间间隔内，插入利用C脉冲的C线扫描；
在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成一个数据包的所述C线扫描插入后，插入所述B线扫描。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一个数据包包括：进行若干次C脉冲的重复发射扫描、并在每一次发射扫描下进行若干条C线的交叉扫描。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述D线扫描的时间间隔包括：若干个第一时间间隔，该时间间隔等于相邻两次发射D脉冲的间隔。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述D线扫描的时间间隔包括：一个第二时间间隔，该时间间隔等于相邻两次连续发射D脉冲的扫描间隔。

6.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当扫描线位于利用彩色图谱显示用户感兴趣区域的彩色取样框内时，重复按照所述C线扫描的插入和B线扫描的插入步骤对利用彩色图谱显示用户感兴趣区域的彩色取样框内的位置进行扫描。

7.  根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，对应发射D脉冲的位置由用户所选择的取样线决定。

8.  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，完成所述彩色取样框内的扫描后，当扫描线不位于所述彩色取样框内时，在D线扫描的时间间隔内，只插入利用B脉冲的B线扫描，直到结束整个一帧图像扫描。

9.  根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述彩色取样框外，在若干个第一时间间隔或者第二时间间隔内插入利用B脉冲的B线扫描，该第一时间间隔等于相邻两次发射D脉冲的间隔，该第二时间间隔等于相邻两次连续发射D脉冲的扫描间隔。

10.  一种超声系统三功模式下的成像控制装置，包括：用于执行D脉冲扫描的D线扫描控制单元、用于执行C脉冲扫描的C线扫描控制单元、用于执行B脉冲扫描的B线扫描控制单元；其特征在于，还包括：
分别与所述D线扫描控制单元、C线扫描控制单元和B线扫描控制单元通讯连接的时间匹配控制单元，该时间匹配控制单元用于控制所述D线扫描控制单元、C线扫描控制单元和B线扫描控制单元的执行顺序，在D线扫描的时间间隔内插入利用C脉冲的C线扫描，并在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描。

一种超声系统三功模式下的成像方法及其装置
技术领域
本发明涉及超声成像系统中多功能成像的技术领域，具体涉及一种多功能成像时可提高各图像时间匹配度的超声系统三功模式下的成像方法及其装置。
背景技术
在超声成像系统中存在若干种成像模式，例如，黑白成像模式(也称B模式，对应B图像)、彩色血流成像模式(也称Color模式，对应Color图像)、脉冲多普勒模式(也称PW模式，对应多普勒频谱图像)等。不同类型的成像对应不同类型的脉冲，黑白成像对应B脉冲、彩色血流成像对应C脉冲和多普勒频谱成像对应D脉冲。B模式下，系统仅发射B脉冲，利用灰度表示回波的幅度信息而进行黑白B成像。Color模式下，系统发射B脉冲和C脉冲，显示B图像的同时，利用彩色图谱显示用户感兴趣区域(Region OfInterest，ROI)内的血流信息，如速度、方差、能量等。PW模式下，在双实时即双功状态下，系统发射B脉冲和D脉冲，显示B图像的同时，利用多普勒频谱显示用户设定的取样门内的速度信息。若需要同时并实时显示B图像、ROI内的Color图像以及取样门内的多普勒频谱，则系统需要工作在BCD三功模式，此时系统发射三种不同的脉冲：B脉冲、C脉冲和D脉冲。
BCD三功模式下，根据用户选择的参数，通常有两种发射扫描方式：图1所示的发射扫描方式一和图2所示的发射扫描方式二。
方式一下：PS_B表示B脉冲的发射扫描，PS_C表示C脉冲的发射扫描，PS_D表示D脉冲的发射扫描。相邻两次射B脉冲的间隔时间记为PRI_B(Pulserepeat interval)，同一扫描线相邻两次发射C脉冲的间隔时间记为PRI_C，相邻两次发射D脉冲的间隔时间记为PRI_D。
如图1所示，根据用户选择的采样线，系统以PRI_D为间隔连续发射D脉冲扫描该线，相邻两次D脉冲发射之间插入B脉冲的发射扫描或者C脉冲的发射扫描。PRI_D由用户选择的多普勒的测速范围Dscale决定。PRI_D的最小值可以用c/(4×fd×Dscale)来计算，c为声速1540m/s，fd为D脉冲的频率。相邻两次B脉冲的间隔PRI_B的最小值由用户选择的探测深度Depth决定，最小值可以用2×Depth/c来计算。PRI_C由用户选择的彩色血流测速范围Cscale决定，PRI_C的最小值可以用c/(4×fc×Cscale)来计算。
相邻两次D线扫描之间能够插入的最大的B线扫描个数由PRI_B和PRI_D决定。PRI_C内扫描C线的数目K的最大值由PRI_C和彩色取样框的大小和深度决定。该发射扫描方式限定了PRI_C＝PRI_D，因此限定了测速范围Dscale＝Cscale。该扫描方式适用于Dscale比较小的情况，D线的扫描没有被中断，计算多普勒频谱时不需要填充。
当Dscale较大的时候，PRI_D时间已经不允许插入B线扫描或者C线扫描时，则采用BCD三功模式发射扫描方式二，如图2所示。每次扫描D线时，系统均连续扫描若干个D线，持续时间为T_D。相邻两次T_D时间的D线扫描之间插入T_B时间的B线扫描或者T_C时间的C线扫描。该扫描方式下没有Dsclae＝Cscale的限定，但是D线的扫描被一段时间的B线扫描或C线扫描中断，因此计算多普勒频谱时需要对该间隙时间进行填充。
通常在BCD三功模式下，通过图1和图2所示的发射扫描方式来提高帧率。这两种扫描方式比较常见，但是没有对B脉冲和C脉冲的发射扫描顺序做详细的描述，并且，也没有涉及到如何提高BCD三功模式下各图像时间上的匹配度。实际人体成像时，人体组织在不停地运动，同时并实时进行三种不同成像时，若对同一位置用不同类型的脉冲进行发射扫描的间隔时间太长，则可能会在各图像间产生严重的错位现象，成像质量变差。
可见，现有技术中存在一定的问题，需要进一步地改进。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种超声系统三功模式下的成像方法及其装置，其设计了超声成像系统中BCD三功模式下的发射扫描顺序。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种超声系统三功模式下的成像方法，所述方法包括以下步骤：在D线扫描的时间间隔内，插入利用C脉冲的C线扫描；在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描。
本发明还提供了一种超声系统三功模式下的成像控制装置，包括：用于执行D脉冲扫描的D线扫描控制单元、用于执行C脉冲扫描的C线扫描控制单元、用于执行B脉冲扫描的B线扫描控制单元；还包括：分别与所述D线扫描控制单元、C线扫描控制单元和B线扫描控制单元通讯连接的时间匹配控制单元，该时间匹配控制单元用于控制所述D线扫描控制单元、C线扫描控制单元和B线扫描控制单元的执行顺序，在D线扫描的时间间隔内插入利用C脉冲的C线扫描，并在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描。
可见，本发明通过在D线扫描的间隙间先插入C线扫描，然后再插入C线扫描对应的B线扫描的方式，明确了BCD三功模式下超声成像系统成像时的发射扫描顺序；另外，插入C线扫描后就立即插入C线扫描对应的B线扫描，缩短了同一位置不同类型脉冲分时扫描的时间间隔，从而可以避免各类型图像间产生严重的错位现象，提高各类型图像的时间匹配度，以及成像的质量。
附图说明
图1为现有技术中BCD三功模式下发射扫描方式一的示意图；
图2为现有技术中BCD三功模式下发射扫描方式二的示意图；
图3为本发明实施例1的发射扫描顺序示意图；
图4为本发明实施例2的发射扫描顺序示意图；
图5为BCD三功模式下一帧图像成像时，B图像、彩色取样框ROI、取样门的位置关系。
具体实施方式
为了提高超声成像系统中BCD三功模式下各类型图像的时间匹配度，本发明动态设计了三功模式下各个脉冲发射扫描的序列，其方案如下：
本发明的成像方法包括以下插入步骤：
在D线扫描的时间间隔内，插入利用C脉冲的C线扫描；
在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描。
以下结合图3、图4和图5，详细说明本发明成像方法的具体实现方式。
实施例1：在上述技术方案的基础上，在完成一个数据包的C线扫描插入后，插入B线扫描。这样可以更加有效地缩短通过各个类型脉冲扫描获得的图像的间隔时间。具体可以参见图3和图4的说明。完成一个数据包的C线扫描插入后再插入B线扫描，是本发明的最优实施方式。
在本实施例中，由于发射C脉冲时存在交叉扫描，若交叉扫描数记为K，同一扫描线的重复发射次数记为P，第m根扫描线第n次扫描时发射的C脉冲用C_m，n表示，其中m＝1，2，...K；n＝1，2，...P；则一个Packet(数据包)内发射C脉冲的顺序为：
C_1，1，C_2，1...C_K，1，C_1，2，C_2，2...C_K，2，...，C_1，P，C_2，P...C_K，P
其中C_1，1和C_1，2的间隔为PRI_C，即同一扫描线相邻两次发射C脉冲的间隔时间。可见，每一个数据包中包括：进行若干次C脉冲的重复发射扫描、并在每一次发射扫描下进行若干条C线的交叉扫描。
实施例2：参见图3，在实施例1的基础上，上述D线扫描的时间间隔包括：若干个第一时间间隔，该时间间隔等于相邻两次发射D脉冲的间隔PRI_D。图3给出了C/B脉冲发射扫描顺序。在若干个PRI_D间隔内插入一个Packet(数据包)的C线扫描，然后紧接着，又在若干个PRI_D间隔内插入上述一个Packet(数据包)C线扫描对应的B线扫描。由于Color成像即C线扫描，存在交叉扫描，超声系统根据用户选择的参数计算交叉扫描数K，K即第一时间间隔内插入的C线扫描数。
基于用户通过选择的取样线，来确定取样线对应的D线发射扫描。比如图3中，超声系统对用户选择的取样线以PRI_D为间隔进行连续的D线发射扫描，同时，在两D线扫描间隙内，插入C线或者B线的发射扫描。具体规则为：若扫描线在彩色取样框ROI之外，则在若干个PRI_D间隔内插入利用B脉冲的B线扫描，直到遇到ROI的入边界。若扫描线在彩色取样框ROI之内，则先进行C线的发射扫描，在P个PRI_D间隔内完成P次交叉扫描数为K的一个Packet的C线扫描，然后在接下来若干个PRI_D间隔内进行该Packet的扫描线位置区域内对应的B线的发射扫描。若ROI内仍有扫描线需要进行C脉冲的发射扫描，则继续上面在彩色取样框ROI内的执行过程，直到彩色取样框ROI内所有扫描线的C脉冲发射扫描和对应的B脉冲发射扫描完毕。完成ROI区域内的扫描后，若仍未扫描至成像范围内另一端对应的最后一根扫描线，则继续在接下来的若干个PRI_D间隔内进行B线的发射扫描，直到一帧B扫描结束。
以图5所示的B图像、彩色取样框ROI、取样门的位置关系为例，其中，取样门为图中相对于垂直线65倾斜的双斜线，虚线框为彩色取样框ROI。图5中BCD三功模式下，完整的一帧扫描包括线号为1～128的B线扫描，线号31～35的C线扫描和若干D线的扫描。D线的扫描不存在帧的概念，超声系统始终对第65线进行D脉冲发射扫描生成D线扫描数据。根据用户选择的参数，两个D线扫描数据间隙内，即PRI_D间隔内，最多插入4根B线扫描数据，C线扫描数据的交叉扫描数为3，每根C线重复发射P次。那么根据图3所示的实施例2方式，超声系统对取样门所在位置65线以PRI_D为间隔进行连续的D线发射扫描，同时，在第1个PRI_D间隔内扫描B线1、2、3、4，在第2个PRI_D间隔内扫描B线5、6、7、8，...在第16个PRI_D间隔内扫描B线61、62、63、64，此时已经进入彩色取样框ROI区域内，因此，下一个PRI_D间隔内插入线号为31、32、33的C线的第1次扫描，在下一个PRI_D间隔内，插入线号为31、32、33的C线的第2次扫描，直到完成线号为31、32、33的C线的第P次扫描插入后，完成一个Packet的交叉扫描。该Packet的扫描线位置区域内包含未扫描的B线线号为65～67，因此在接下来的PRI_D间隔内扫描B线65、66、67、68，此时该Packet的扫描线位置区域内的所有B线已经扫描完毕，在接下来的P个间隙内完成线号为34、35的一个Packet的C线扫描。接着，进行该Packet的扫描线位置区域内的B线扫描，因为彩色取样框ROI内的所有C线扫描都已结束，因此在后面的若干个间隙内都扫描B线，直到扫描至成像范围内另一端对应的最后一根扫描线，一帧图像扫描结束。此时，也完成了BCD三功模式下的一整帧的发射扫描。这里的用于扫描B线的若干个间隙包括：若干个相邻两次发射D脉冲的间隔，或者一个相邻两次连续发射D脉冲的扫描间隔。
实施例3：参见图4，在实施例1的基础上，上述D线扫描数据的时间间隔包括：一个第二时间间隔，该时间间隔等于相邻两次连续发射D脉冲的扫描间隔，假设连续发射D脉冲的时间为T_D，则相邻两个T_D之间即为第二时间间隔。图4给出了C/B脉冲发射扫描顺序。超声系统根据用户选择的参数确定B线的连续发射扫描时间T_B，C线的连续发射扫描时间T_C，D线的连续发射扫描时间T_D。其中，T_C为扫描完一个Packet C线的时间。超声系统根据用户选择的参数确定T_B内插入的B线的个数。
由于Color成像存在交叉扫描，超声系统根据用户选择的参数计算交叉扫描数K。发射扫描顺序与彩色取样框ROI在整个B图像中的位置有关。超声系统对成像范围内的所有扫描线，始终按照从一端到另一端的顺序进行扫描。超声系统对用户选择的取样线以PRI_D为间隔进行时间为T_D的连续的D线发射扫描，相邻两次T_D时间的D线扫描之间存在一段时间的间隙，在该间隙内插入T_C时间的C线扫描或者T_B时间的B线扫描。具体规则为：若扫描线在彩色取样框ROI之外，则插入B线的扫描，直到遇到彩色取样框ROI的入边界。若扫描线在彩色取样框ROI之内，则先进行C线的扫描，在_C时间内完成P次交叉扫描数为K的一个Packet的扫描，然后在接下来若干个间隙T_B内插入该Packet的扫描线位置区域内对应的B线的扫描，直到该Packet的扫描线位置区域内对应的所有B线扫描完毕。若彩色取样框ROI内仍有扫描线需要进行C脉冲的发射扫描，则继续上述步骤，直到彩色取样框ROI内所有扫描线的C脉冲发射扫描和对应的B脉冲发射扫描完毕。完成彩色取样框ROI区域内的扫描后，若仍未扫描至成像范围内另一端对应的最后一根扫描线，则继续在接下来的若干个间隙内进行B线的发射扫描，直到一帧图像扫描结束。这里的扫描B线的若干个间隙包括：若干个相邻两次连续发射D脉冲的间隔，或者一个相邻两次连续发射D脉冲的扫描间隔。
以图5所示的B图像、彩色取样框ROI、取样门的位置关系为例，BCD三功模式下，完整的一帧扫描包括线号为1～128的B线扫描，线号31～35的C线扫描和若干D线的扫描。D线的扫描不存在帧的概念，系统始终对第65线进行D脉冲发射扫描。超声系统根据用户选择的参数确定T_B、T_C、T_D，假设T_B内最多插入31根B线，C线的交叉扫描数为3，每根C线重复发射P次。那么根据图4所示的实施例3方式，超声系统对取样线所在位置65线进行时间为T_D的D线的连续发射扫描，同时，相邻两次T_D时间的D线扫描间隙内，插入线号为1～31的T_B时间的B线扫描，在下一个间隙内，插入线号为32～62的T_B时间的B线扫描，此时已经到达彩色取样框ROI边界，因此在下一个T_D的间隙内插入T_C时间的线号为31、32、33的一个Packet的C线扫描，该Packet的扫描线位置区域内包含未扫描的B线线号为63～67，因此在下一个T_D的间隙内，进行线号为63～93的T_B时间的B线扫描，然后在接下来的T_D的间隙内插入T_C时间的线号为34、35的一个Packet的C线扫描，该Packet的扫描线位置区域内的B线都已经扫描完毕，但彩色取样框ROI外仍有B线需要扫描，因此在接下来的间隙内扫描B线94～124，此时彩色取样框ROI外仍有B线需要扫描，因此在下一个T_D的间隙内继续扫描B线125～128，由于此T_D的间隙内有很长时间冗余，因此继续进行下一帧的B线扫描。B线扫描至128时，已经到达成像范围内另一端对应的最后一根扫描线，一帧B扫描结束。此时，也完成了BCD三功模式下的一整帧的发射扫描。
上述两种方式下的C/B脉冲发射扫描顺序的原则相同，不同仅在于，实施例2中D线的扫描是连续的，计算多普勒频谱时不需要填充，而实施例3中D线的扫描是分段的，计算多普勒频谱时需要填充由于C线或B线扫描而中断的时间。Color成像要求每次扫描C均需要完成至少一个Packet的C，因此，对彩色取样框ROI内的某一扫描线，完成包含该位置的一个Packet的C脉冲发射扫描后，尽快进行该位置的B脉冲发射扫描。
综上所述，在BCD三功成像时需要同时并实时显示B图像、ROI内的Color图像和取样门内的多普勒频谱的工作模式。其中，Color图像是叠加在B图像之上的，实际人体成像时两者显示的是同一位置的图像，仅成像方式不同。在BCD三功模式下，医生看到的是实时的三种不同的图像，但是对同一位置进行三种不同的成像时，需要用不同类型的脉冲，包括B脉冲、C脉冲和D脉冲，对该位置分时扫描。而人体的组织器官是时刻在变化的，同一位置分时扫描的时间间隔会造成图像的不匹配，因此，要保证B图像和Color图像的吻合，需要尽量缩短该时间间隔。该间隔越短，则各图像的时间匹配度越好，重叠的图像越吻合，成像质量越高。可见，本发明利用扫描线与图像中对应的位置关系来确定B/C脉冲的发射扫描顺序，可以提高BCD三功模式下各图像的时间匹配度，该方法使得重叠区域ROI内的B图像和Color图像更加吻合，成像质量更高。
本发明在现有技术图1和图2的基础上明确了超声成像系统中多功能成像时的发射扫描顺序，本发明的方法可以提高黑白图像和彩色血流图像的时间匹配度。相对于现有技术而言，图3和图4的方式更加科学的，并明确了C线扫描和B线扫描的顺序，缩短了各类型扫描的时间间隔，提高了各图像的时间匹配度，重叠区域ROI内的B图像和Color图像更加吻合，成像质量更高。
上述方法，本发明可以通过软件编程的方式在现有的超声系统中添加一种超声系统三功模式下的成像控制装置来实现，该装置包括：用于执行D脉冲扫描的D线扫描控制单元，用于执行C脉冲扫描的C线扫描控制单元，用于执行B脉冲扫描的B线扫描控制单元，分别与所述D线扫描控制单元、C线扫描控制单元和B线扫描控制单元通讯连接的时间匹配控制单元，该时间匹配控制单元用于控制所述D线扫描控制单元、C线扫描控制单元和B线扫描控制单元的执行顺序，在D线扫描的时间间隔内插入利用C脉冲的C线扫描，并在相邻于所述C线扫描的下一个D线扫描的时间间隔内，插入所述C线扫描位置区域内对应的利用B脉冲的B线扫描；用以完成上述方法，实现提高各图像的时间匹配度的目的。上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。