具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

作为本发明的第一方面，提供一种超声显影装置。

实施例1：

参照图1，本实施例中的超声显影装置包括：

编码发射模块，所述编码发射模块用于激励换能器晶片阵列向待测区域连续发射N组超声平面波束，N为大于1的正整数。

接收模块，所述接收模块用于接收每组所述超声平面波束的回波。

波束合成模块，所述波束合成模块用于对接收到的各组所述超声平面波束的回波进行波束合成，对应获得连续的N帧显影图像，并通过伪像去除算法对去除所述N帧显影图像中的伪像；通过对各组所述超声平面波束的回波进行波束合成，能够提升所获得的各帧显影图像的对比度和信噪比。

成像处理模块，成像处理模块包括B模式成像模块和斑点追踪模块；所述B模式成像模块，用于依次对所述N帧显影图像进行B模式成像，获得N帧B模式图像；所述斑点追踪模块用于依次对所述N帧B模式图像进行斑点追踪，确定在所述N帧B模式成像中的斑点变化信息。

图像合成模块，所述图像合成模块用于将所述斑点变化信息与N帧B模式图像进行合成，获得包含所述斑点变化信息的B模式超声图像序列。

所述图像合成模块能够将合成后得到的包含所述斑点变化信息的B模式超声图像序列存储在图像存储器中。显示模块通过扫描图像存储器以读出其中的数据进行显示。

传统的超声成像是通过发射多次聚焦波束照射组织来成像(参照图3左和图4)，以单波束接收为例，聚焦波每获得一根接收线需要付出一次发射的代价，如果一帧图像有M根扫描线，则要形成一帧图像共需发射M次；而在平面波成像模式(参照图3右和图4右)下，同时激励换能器所有阵元，产生一个平行于换能器的超声平面波，此平面波产生的声场能够有效覆盖所有感兴趣区域，经组织散射后，所有阵元也同时接收回波信号，通过这些回波信号就可以得到整个区域的超声图像。因此平面波只需要进行一次发射即可得到一帧图像，和聚焦波相比，发射次数降为了1/M。即使聚焦波采用双波束、四波束等多波束并行处理技术，平面波在减少发射次数方面的优势仍然是非常可观的。

利用超声平面波束能够快速地对组织进行成像(优选每秒1000帧的速度)，通过在相邻帧之间的较短时间里，明显移动会显示为半波长量级的斑点，对这些斑块的分布进行高斯拟合，并定位其中心所在位置，通过重叠N帧B模式图像斑点变化信息，以获得N帧B模式图像中斑点变化的高分辨率合成图像，实现斑点追踪。通过斑点变化的高分辨率合成图像可以推断出待测区域中流体的流动速度及方向。

实施例2：

参照图7和图8，对于血流量小、血流速低的微小血管，存在显像困难的问题，为了提高此类组织的回波强度的同时不降低分辨力，本实施例基于实施例1，所提供超声显影装置中的编码发射模块用于通过脉冲编码序列，激励换能器晶片阵列向待测区域连续发射N组超声平面波束。所述接收解码模块用于对接收到的每组所述超声平面波束的回波进行与编码发射模块匹配的解码操作。

传统的单脉冲激励超声成像系统(参照图7)中，探头的换能器晶片收到脉冲激励发射超声波，图像的分辨率取决于换能器的脉冲响应。在编码激励成像系统(参照图8)中，采用持续时间较长的编码信号激励换能器，脉冲编码信号可以是一串长脉冲序列(如巴克码)，也可以是一定持续时间的连续信号(如线性调频信号)，由于脉冲编码信号的持续时间远长于换能器的脉冲响应时间，因此可以增加信号携带的能量，提高超声信号的平均功率。

需要解释的是，在通过相位调制或者频率调制的方式获得脉冲编码序列，以激励晶片阵列发射超声平面波束，同样地，在接收超声平面波束的回波时，需要使用对应的解调方式对所接收到的信号进行解调。

实施例3：

参照图5和图6，由于单一角度平面波没有聚焦效果，成像对比度和信噪比低，因此，本实施例在实施例1的基础上，提供超声显影装置中的编码发射模块，用于通过脉冲编码序列，激励换能器晶片阵列沿多个不同发射角度，向待测区域发射第n组超声平面波束中的多个超声平面波束，n为大于1且小于N的正整数。

需要解释的是，在一组超声平面波束中，包括多个超声平面波束，每个所述超声平面波束分别沿各自的发射角度发射，即，一组超声平面波束的回波包括多个超声平面波束的回波，每个所述超声平面波束的回波沿着其各自的反射角度或者散射角度进行回波。欲获得特定一帧的显影图像，需要将超声平面波束的回波所有超声平面波束的回波进行波束合成。即通过发射一系列不同偏转角度的平面波，将这些不同角度发射得到的回波数据进行波束合成，然后再相干叠加来提升最终一帧图像的对比度和信噪比。

具体地，将线阵探头置于待测区域上方(直接与待测区域介质表面接触)，超声显影装置中的波束合成模块，用于将在第n组超声平面波束中，多个超声平面波束的回波进行波束合成，获得第n帧显影图像，所述第n帧显影图像表达式为：

其中，x为第n帧显影图像像素点在与换能器晶片阵列平行方向上的位置；

z为第n帧显影图像像素点在待测区域深度方向上的位置；

x₁为在所述第n帧显影图像像素点所对应介质点产生的回波，被换能器晶片阵列接收的位置。

需要解释的是，在所发射的超声平面波束覆盖空间范围内的组织能够以显影图像的形式进行显示，其中，像素点为显影图像的最小单位，介质点为超声平面波束覆盖空间范围内组织的最小单位，通过介质点的回声特性的不同，从而使得对应像素点的亮暗等级不同。

α为所述换能器晶片阵列发射超声平面波束的发射角度；

c为超声波在待测区域中的传播速度；

τ函数表示：换能器晶片阵列向第n帧显影图像像素点所对应介质点发出超声平面波束后，至接收到回波时的时间间隔函数；

RF函数表示：在所述第n帧显影图像像素点位置处产生的回波，被换能器晶片阵列接收形成的回波信号函数；

s函数表示：在特定发射角度下，所述待测区域的显影图像函数。

参照图5和图6，对于无偏转情况，及α＝0度，代入式为(3)得到 对于式(2)表示在单次超声平面波发射后，将换能器晶片阵列沿横向各个位置阵元获得的回波信号经过延迟τ(α，x₁，x，z)后叠加起来。

将不同发射角度下得到的显影图像结果进行相干叠加，从而能够得到该帧最终显影图像，提升该帧最终显影图像的成像质量。其中，采用一系列不同的发射角度α_{i(i＝1，…m)}，对每一个特定的发射角度，通过式(2)可得到该特定发射角度对应的显影图像，将在m个不同发射角度下输出的显影图像进行相干叠加，即可获得一帧最终的显影图像，即第n帧显影图像。

与传统聚焦波逐线扫描成像相比，超声平面波成像技术发射一次就可以获得一帧图像。将多个不同发射角度下的平面波发射获得的信号相干复合可以有效提升平面波图像的横向分辨率和信噪比。实验结果表明，9个角度的相干叠加即可达到与聚焦波相当的信噪比；17个角度的相干叠加可达到与聚焦波相当的横向分辨率，而与聚焦波要形成一帧图像所需的83次发射相比，平面波的发射次数显著减少。

多角度相干复合能够在保持帧率优势的前提下有效提升平面波成像的图像质量，使其能够应用于对时间分辨率要求较高的临床应用场景，基于多角度相干复合的超声平面波技术将进一步促进超声成像在各临床应用领域的发展。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上，提供超声显影装置中的所述斑点追踪模块，用于计算相邻帧B模式图像中对应像素点成像数据的成像方差；根据所述成像方差确定静态像素点和动态像素点；追踪所述动态像素点成像数据的变化信息，形成斑点变化信息。

具体地，对于本实施例中所述的“追踪所述动态像素点成像数据的变化信息，形成斑点变化信息”步骤，具体包括：

通过所述动态像素点及其对应的成像数据，确定动态斑点。

通过二维高斯曲面拟合确定位于所述动态斑点中心的中心动态像素点的坐标。

确定所述中心动态像素点成像数据的变化信息为所述动态斑点的斑点变化信息。

若需要获得第n帧B模式图像中的动态斑点的中心动态像素点坐标如图9至图11，其二维高斯曲面拟合函数为：

对式(4)两边取对数，并展开平方项，整理后得到：

若所述动态斑点参与拟合的动态像素点的有Z个，则将这Z个动态像素点写成矩阵的形式：A＝B C，其中：

A为Z*1的向量，其元素为：

a_i＝f_i×lnf_i (其中i＝0、1、2……Z)；

B为Z*5的矩阵：

(其中i＝0、1、2……Z)；

C为一个由高斯参数组成的向量：

对于式(4)和式(5)：

G为高斯分布的幅值；

x为第n帧B模式图像像素点在与换能器晶片阵列平行方向；

z为第n帧B模式图像像素点在待测区域深度方向上；

对于x₀，其为所述中心动态像素点在x方向上的坐标；

对于z₀，为所述中心动态像素点在z方向上的坐标；

对于σ_x，其为第n帧B模式图像各像素点在x方向上的标准差；

对于σ_z，其为第n帧B模式图像各个像素点在z方向上的标准差；

上述Z个参与拟合动态像素点误差的列向量为：E＝A-BC，用最小二乘法拟合，使其Z个动态像素点的均方差最小，即：

在图像数据处理时，像素点多数据量比较大，为减小计算量，将矩阵B进行QR分解，即：B＝QR，分解后Q为一个Z*Z的正交矩阵，R为一个Z*5的上三角矩阵，对E＝A-BC进行如下推导：

Q^TE＝Q^TA-Q^TBC＝Q^TA-RC (8)；

由于Q为正交矩阵，可以得到：

令：

对于以上式(7)至式(9)：其中，S为一个5维列向量；T为一个Z-5维列向量；R₁为一个5*5的上三角方阵，则均方差：

对于上述式(10)，当S＝R₁C时取得最小值，因此只需解出即可求出C^T中的x₀,z₀,σ_x,σ_z。

利用超声平面波束能够快速地对组织进行成像，通过在相邻帧之间较短时间里，明显移动会显示为半波长量级的斑点，对这些斑块的分布进行高斯拟合，并定位其中心所在位置，通过重叠N帧B模式图像斑点变化信息，以获得N帧B模式图像中斑点变化的高分辨率合成图像，实现斑点追踪。通过斑点变化的高分辨率合成图像可以推断出待测区域中流体的流动速度及方向。

实施例5：

本实施例在实施例1的基础上，提供超声显影装置中的所述成像处理模块还包括滤波模块，所述滤波模块用于依次对N帧B模式图像进行滤波处理，抑制斑点噪声；所述滤波模块将滤波处理后的N帧B模式图像输出给斑点追踪模块。

所述斑点追踪模块用于依次对抑制斑点噪声后的N帧B模式图像进行斑点追踪，确定在所述N帧B模式图像中的斑点变化信息。

所述图像合成模块用于将B模式图像斑点的斑点变化信息重迭显示在对应帧的B模式图像上。通过将斑点变化信息与B模式图像进行重迭合成，使得图像合成模块存储在图像存储器中的B模式超声图像序列包含斑点变化信息，以使得最终由显示模块显示的图像中能够显示出B模式图像的斑点变化信息。

所述滤波模块采用均值滤波器、中值滤波器、Lee滤波器、Sigma滤波器、Frost滤波器中的任意一种或多种对所述斑点变化信息进行滤波处理，抑制斑点噪声。

具体地，当所述成像处理模块通过采用Lee滤波器对所述斑点变化信息进行滤波处理，抑制斑点噪声时，使用5x5或者3x3或其他的滤波窗口内的局域均值和局域方差来估计斑点变化信息的先验均值和方差，从而实现对斑点变化信息进行滤波处理，抑制斑点噪声。

作为本发明的第二方面，提供一种超声显影方法。

实施方式1：

本实施方式提供的超声显影方法包括以下步骤：

S1：激励换能器晶片阵列向待测区域连续发射N组超声平面波束，N为大于1的正整数；

S2：接收每组所述超声平面波束的回波；

S3：对接收到的各组所述超声平面波束的回波进行波束合成，对应获得连续的N帧显影图像，并通过伪像去除算法对去除所述N帧显影图像中的伪像；通过对各组所述超声平面波束的回波进行波束合成，能够提升所获得的各帧显影图像的对比度和信噪比。

S4：依次对所述N帧显影图像进行B模式成像，获得N帧B模式图像；

S5：依次对N帧B模式图像进行斑点追踪，确定斑点在N帧B模式图像中的斑点变化信息；

S6：将所述斑点变化信息与N帧B模式图像进行合成，获得包含所述斑点变化信息的B模式超声图像序列。并将数据变换后得到的包含所述斑点变化信息的B模式超声图像序列存储在图像存储器中。显示模块通过扫描图像存储器以读出其中的数据进行显示。

传统的超声成像是通过发射多次聚焦波束照射组织来成像，以单波束接收为例，聚焦波每获得一根接收线需要付出一次发射的代价，如果一帧图像有M根扫描线，则要形成一帧图像共需发射M次；而在平面波成像模式下，同时激励换能器所有阵元，产生一个平行于换能器的超声平面波，此平面波产生的声场能够有效覆盖所有感兴趣区域，经组织散射后，所有阵元也同时接收回波信号，通过这些回波信号就可以得到整个区域的超声图像。因此平面波只需要进行一次发射即可得到一帧图像，和聚焦波相比，发射次数降为了1/M。即使聚焦波采用双波束、四波束等多波束并行处理技术，平面波在减少发射次数方面的优势仍然是非常可观的。

利用超声平面波束能够快速地对组织进行成像(优选每秒1000帧的速度)，通过在相邻帧之间的较短时间里，明显移动会显示为半波长量级的斑点，对这些斑块的分布进行高斯拟合，并定位其中心所在位置，通过重叠N帧B模式图像斑点变化信息，以获得N帧B模式图像中斑点变化的高分辨率合成图像，实现斑点追踪。通过斑点变化的高分辨率合成图像可以推断出待测区域中流体的流动速度及方向。

实施方式2：

本实施方式是在实施方式1的基础上，对于实施方式1中的步骤S1：激励换能器晶片阵列向待测区域连续发射N组超声平面波束，N为大于1的正整数，具体包括以下步骤：

通过脉冲编码序列，激励换能器晶片阵列向待测区域连续发射N组超声平面波束。在接收每组所述超声平面波束的回波时，对接收到的每组所述超声平面波束的回波进行匹配解码，其解码的算法与编码发射时的编码算法匹配。

由于对于血流量小、血流速低的微小血管，存在显像困难的问题，为了提高此类组织的回波强度的同时不降低分辨力。传统的单脉冲激励超声成像系统中，探头的换能器晶片收到脉冲激励发射超声波，图像的分辨率取决于换能器的脉冲响应。在编码激励成像系统中，采用持续时间较长的编码信号激励换能器，脉冲编码信号可以是一串长脉冲序列(如巴克码)，也可以是一定持续时间的连续信号(如线性调频信号)，由于脉冲编码信号的持续时间远长于换能器的脉冲响应时间，因此可以增加信号携带的能量，提高超声信号的平均功率。

需要解释的是，在通过相位调制或者频率调制的方式获得脉冲编码序列，以激励晶片阵列发射超声平面波束，同样地，在接收超声平面波束的回波时，需要使用对应的解调方式对所接收到的信号进行解调。

实施方式3：

本实施方式是在实施方式1的基础上，对于实施方式2中的步骤S1：激励换能器晶片阵列向待测区域连续发射N组超声平面波束，N为大于1的正整数，具体包括以下步骤：

通过脉冲编码序列，激励换能器晶片阵列沿多个不同发射角度，向待测区域发射第n组超声平面波束中的多个超声平面波束，n为大于1且小于N的正整数。

由于单一角度平面波没有聚焦效果，成像对比度和信噪比低，通过发射一系列不同偏转角度的平面波，将这些不同角度发射得到的回波数据进行波束合成，然后再相干叠加来提升最终一帧图像的对比度和信噪比。

实施方式4：

本实施方式是在实施方式3的基础上，对于实施方式3中的步骤S3：对接收到的各组所述超声平面波束的回波进行波束合成，对应获得连续的N帧显影图像，包括：将在第n组超声平面波束中，多个超声平面波束的回波进行波束合成，获得第n帧显影图像，所述第n帧显影图像表达式为：

其中，x为第n帧显影图像像素点在与换能器晶片阵列平行方向上的位置；

z为第n帧显影图像像素点在待测区域深度方向上的位置；

x₁为在所述第n帧显影图像像素点所对应介质点产生的回波，被换能器晶片阵列接收的位置；

α为所述换能器晶片阵列发射超声平面波束的发射角度；

c为超声波在待测区域中的传播速度；

τ函数表示：换能器晶片阵列向第n帧显影图像像素点所对应介质点发出超声平面波束后，至接收到回波时的时间间隔函数；

RF函数表示：在所述第n帧显影图像像素点位置处产生的回波，被换能器晶片阵列接收形成的回波信号函数；

s函数表示：在特定发射角度下，所述待测区域的显影图像函数。

对接收到的各组所述超声平面波束的回波进行波束合成，对应获得连续的N帧显影图像；具体地：将线阵探头置于待测区域上方(直接与待测区域介质表面接触)，超声显影装置中的波束合成模块，用于将在第n组超声平面波束中，多个超声平面波束的回波进行波束合成，获得所述第n帧显影图像。

对于无偏转情况，及α＝0度，代入式为(3)得到 对于式(2)表示在单次超声平面波发射后，将换能器晶片阵列沿横向各个位置阵元获得的回波信号经过延迟τ(α，x₁，x，z)后叠加起来。

将不同发射角度下得到的显影图像结果进行相干叠加，从而能够得到该帧最终显影图像，提升该帧最终显影图像的成像质量。其中，采用一系列不同的发射角度α_{i(i＝1，。。。m)}，对每一个特定的发射角度，通过式(2)可得到该特定发射角度对应的显影图像，将在m个不同发射角度下输出的显影图像进行相干叠加，即可获得一帧最终的显影图像，即第n帧显影图像。

实施方式5：

本实施方式在实施方式1的基础上，对于实施方式1中的步骤S5：依次对N帧B模式图像进行斑点追踪，确定斑点在N帧B模式图像中的斑点变化信息，包括：

S51：计算相邻帧B模式图像中对应像素点成像数据的成像方差；

S52：根据所述成像方差确定静态像素点和动态像素点；

S53：追踪所述动态像素点成像数据的变化信息，形成斑点变化信息。

利用超声平面波束能够快速地对组织进行成像，通过在相邻帧之间较短时间里，明显移动会显示为半波长量级的斑点，对这些斑块的分布进行高斯拟合，并定位其中心所在位置，通过重叠N帧B模式图像斑点变化信息，以获得N帧B模式图像中斑点变化的高分辨率合成图像，实现斑点追踪。通过斑点变化的高分辨率合成图像可以推断出待测区域中流体的流动速度及方向。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。