一種基于面陣探頭的三維超聲實時成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲成像領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于面陣探頭的三維超聲實時成像方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像是利用超聲聲束掃描人體，通過對載有人體組織或結(jié)構(gòu)性質(zhì)特征信息的接收、處理，以獲得體內(nèi)器官或組織的圖像。超聲由于具有無電離輻射、價格低廉、使用便捷等優(yōu)點，成為當(dāng)今臨床醫(yī)學(xué)中重要的影像學(xué)診斷手段。
[0003]三維超聲能夠提供豐富的立體空間信息，彌補二維超聲成像的不足，為疾病的診斷與治療提供幫助。實時三維超聲能為臨床手術(shù)提供導(dǎo)航，進(jìn)一步擴展了超聲的應(yīng)用范圍。為了獲得實時三維超聲圖像，可以采用面陣探頭，不用移動探頭即可獲得三維數(shù)據(jù)，快捷高效。
[0004]然而面陣探頭的陣元數(shù)大，制作和加工工藝復(fù)雜；通道數(shù)多，數(shù)據(jù)量大。基于面陣探頭，難以實現(xiàn)實時成像，給應(yīng)用造成限制和不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于面陣探頭的三維超聲實時成像方法及系統(tǒng)，其目的在于通過面陣探頭高通量實時采集數(shù)據(jù)，并對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理后，實現(xiàn)實時三維成像，由此解決現(xiàn)有技術(shù)面陣超聲探頭數(shù)據(jù)量大難以實時成像的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于面陣探頭的三維超聲實時成像方法，依次包括以下步驟:
[0007]數(shù)據(jù)采集:下位機在檢測到觸發(fā)信號后，進(jìn)入到檢測發(fā)射信號的狀態(tài)，通過接收信號幅值判斷發(fā)射信號位置；根據(jù)發(fā)射信號與回波信號之間的間隔，確定回波信號的位置，并將實時回波信號數(shù)據(jù)提取、調(diào)制并存儲后，傳輸給上位機；
[0008]延時疊加:上位機將獲得的回波信號數(shù)據(jù)解調(diào)(解調(diào)即解出通道數(shù)據(jù))后，采用定點聚焦或動態(tài)聚焦的方式進(jìn)行疊加校正延時，獲得校正后的數(shù)據(jù)；
[0009]基線校準(zhǔn):采用零相位高通濾波器濾除獲得的校正后的數(shù)據(jù)以示波圖的形式顯示時出現(xiàn)的直流偏置，將基線矯正到與水平周重合并且不產(chǎn)生相位偏移，得到校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)；
[0010]包絡(luò)檢測:對于獲得的校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)，檢測其上包絡(luò)，提取出其中的低頻分量，即為被檢測物信息數(shù)據(jù)；
[0011]對數(shù)壓縮:對于獲得的被檢測物信息數(shù)據(jù)取對數(shù)進(jìn)行壓縮，控制壓縮后的數(shù)據(jù)在40dB至60dB之間；
[0012]降采樣:對于壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣縮小數(shù)據(jù)量，得到調(diào)整后的數(shù)據(jù)；
[0013]灰度映射:對于獲得的調(diào)整后的數(shù)據(jù)，采用線性映射為0至255之間的灰度值，得到灰度數(shù)據(jù)；
[0014]三維顯示:對于獲得的灰度體數(shù)據(jù)，采用正交三平面對重建的三維圖像進(jìn)行三維實時顯不。
[0015]本發(fā)明還提供了另一種基于面陣探頭的三維超聲實時成像方法，其特征在于，依次包括以下步驟:
[0016]數(shù)據(jù)采集:下位機在檢測到觸發(fā)信號后，進(jìn)入到檢測發(fā)射信號的狀態(tài)，通過接收信號幅值判斷發(fā)射信號位置；根據(jù)發(fā)射信號與回波信號之間的間隔，確定回波信號的位置，并將實時回波信號數(shù)據(jù)提取、調(diào)制并存儲后，傳輸給上位機；
[0017]基線校準(zhǔn):上位機采用零相位高通濾波器濾除將回波信號數(shù)據(jù)解調(diào)后的通道數(shù)據(jù)以示波圖的形式顯示時出現(xiàn)的直流偏置，將基線矯正到與水平周重合并且不產(chǎn)生相位偏移，得到校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)；
[0018]延時疊加:將校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)，采用定點聚焦或動態(tài)聚焦的方式進(jìn)行疊加校正延時，獲得校正后的數(shù)據(jù)；
[0019]包絡(luò)檢測:對于獲得的校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)，檢測其上包絡(luò)，提取出其中的低頻分量，即為被檢測物信息數(shù)據(jù)；
[0020]對數(shù)壓縮:對于獲得的被檢測物信息數(shù)據(jù)取對數(shù)進(jìn)行壓縮，控制壓縮后的數(shù)據(jù)在40dB至60dB之間；
[0021]降采樣:對于壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣縮小數(shù)據(jù)量，得到調(diào)整后的數(shù)據(jù)；
[0022]灰度映射:對于獲得的調(diào)整后的數(shù)據(jù)，采用線性映射為0至255之間的灰度值，得到灰度體數(shù)據(jù)；
[0023]三維顯示:對于獲得的灰度體數(shù)據(jù)，采用正交三平面對重建的三維圖像進(jìn)行三維實時顯不。
[0024]優(yōu)選地，所述三維超聲實時成像方法，其所述數(shù)據(jù)采集步驟，其數(shù)據(jù)類型為16位整型，采用拼接的方式調(diào)制為64位整型。
[0025]優(yōu)選地，所述三維超聲實時成像方法，其所述數(shù)據(jù)采集步驟其下位機將回波信號提取、調(diào)制并存儲后傳輸給上位機。
[0026]優(yōu)選地，所述三維超聲實時成像方法，其所述包絡(luò)檢測步驟采用希爾伯特變換法或峰值法。
[0027]優(yōu)選地，所述三維超聲實時成像方法，其所述對數(shù)壓縮步驟以10為底取對數(shù)，優(yōu)選擴大20倍。
[0028]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種三維超聲實時成像系統(tǒng)，包括外部電路、下位機、以及上位機；
[0029]所述外部電路，用于產(chǎn)生觸發(fā)信號；
[0030]所述下位機，用于根據(jù)所述觸發(fā)信號實時采集數(shù)據(jù)，完成所述數(shù)據(jù)采集步驟，將數(shù)據(jù)調(diào)制后傳送給上位機；
[0031]所述上位機；用于接收下位機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并實時顯示三維圖像，完成所述延時疊加、基線校準(zhǔn)、包絡(luò)檢測、對數(shù)壓縮、降采樣、灰度映射以及三維顯示步驟。
[0032]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0033]本方法及系統(tǒng)適用于實時采集大量數(shù)據(jù)的超聲面陣探頭，在采集面陣探頭超聲數(shù)據(jù)后，通過對有效回波數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和拼接處理實現(xiàn)高通量數(shù)據(jù)傳輸；上位機在接受到高通量數(shù)據(jù)后，高速地對數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理及三維顯示，實現(xiàn)基于三維超聲面陣探頭的三維超聲圖像實時顯示。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明三維超聲實時成像方法的流程示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明面陣探頭數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接的示意圖；
[0036]圖3是實施例進(jìn)行基線校準(zhǔn)的結(jié)果圖；
[0037]圖4是實施例進(jìn)行包絡(luò)檢測的結(jié)果圖；
[0038]圖5是實施例進(jìn)行對數(shù)壓縮的結(jié)果圖；
[0039]圖6是實施例進(jìn)行降采樣的結(jié)果圖；
[0040]圖7是實施例三維顯示結(jié)果圖。
[0041]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
【具體實施方式】
[0042]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0043]本發(fā)明提供的基于面陣探頭的三維超聲實時成像方法，如圖1所示，依次包括以下步驟:
[0044]數(shù)據(jù)采集:下位機在檢測到觸發(fā)信號后，進(jìn)入到檢測發(fā)射信號的狀態(tài)，通過接收信號幅值判斷發(fā)射信號位置；根據(jù)發(fā)射信號與回波信號之間的間隔，確定回波信號的位置，并將實時回波信號數(shù)據(jù)提取、調(diào)制并存儲后，傳輸給上位機。
[0045]觸發(fā)信號用于幀同步校正，由外部電路產(chǎn)生并連接到采集系統(tǒng)。當(dāng)下位機檢測到觸發(fā)電平后，下位機通過判斷接收信號幅值來檢測發(fā)射信號。由于被測物體與探頭距離已知，那么發(fā)射信號與回波信號之間的間隔已知