一种超声成像系统

本发明属于超声成像，更具体地，涉及一种超声成像系统。

背景技术：

1、近年来，成像技术的进步显著增强了可视化和理解人体内复杂生物结构和功能的能力。ct、mri等成像技术可以提供高对比度的体内组织图像，但是由于放射性危害和设备成本等原因，无法对患者进行长期连续的监测。而超声成像则由于其非侵入性、易操作、低成本、可实时连续监测的特点，在长期连续监测方面具有天然的优势，因此研究一种超声成像系统存在重要意义。

2、然而，传统的超声成像系统往往直接采用单频率的超声探头对待成像组织进行超声成像，无法准确地区分具有相似声学特性的组织，在对肠道等柔软、复杂的组织监测方面面临着挑战，比如，容易受到肠道内的食物残渣、气泡等因素的干扰。因此，亟需一种超声成像系统，得到增强的超声图像，以提高肠道等软组织在超声图像上的对比度。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种超声成像系统，用于解决现有的超声成像系统所得的软组织超声图像对比度较低的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种超声成像系统，包括：

3、多频成像探头，用于向待成像组织发射多个频率的超声信号，并接收贴附在待成像组织表面的声学反射薄膜反射的对应反射信号；其中，声学反射薄膜的截止频率fth的取值范围为区间[f1,f2]，f1和f2分别为声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线上最高反射率所对应的频率和最低反射率所对应的频率；多频成像探头所发射的超声信号频率包括两种频率类型，属于第一频率类型的频率小于fth，属于第二频率类型的频率大于或等于fth；

4、成像处理模块，用于分别对各频率所对应的反射信号进行超声成像，得到第一频率类型和第二频率类型下的超声成像结果后，进行差分运算，得到待成像组织的超声成像结果。

5、进一步优选地，截止频率fth为声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线上最高反射率与最低反射率的平均值所对应的频率。

6、进一步优选地，上述声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线中的最高反射率与最低反射率的比值大于或等于2。

7、进一步优选地，上述声学反射薄膜包括：基底和填充单元；填充单元分布在基底的内部、且沿分布平面呈周期性排列；基底与填充单元的材料声速互不相同，且较大声速是较小声速的至少两倍；基底的材料为柔性可变形材料；

8、声学反射薄膜的参数q满足：使上述声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线中的最高反射率与最低反射率的比值p大于或等于2；

9、其中，参数q越小，比值p越大；参数为声学反射薄膜中填充单元的填充率；n为声学反射薄膜中填充单元的总数量；a为一个填充单元的面积；s为基底的面积。

10、进一步优选地，声学反射薄膜的参数a满足：使f1∈[1mhz,10mhz]、且f2∈[1mhz,10mhz]；

11、其中，参数a越小，f1和f2均越小；a为相邻的两个填充单元几何中心的间距。

12、进一步优选地，填充单元的材料为空气，相应的，填充单元为空气孔。

13、进一步优选地，多频成像探头包括：超声换能器阵列；超声换能器阵列中，处于同一行上的超声换能器阵元所发射的超声信号的频率相同，处于不同行上的超声换能器阵元所发射的超声信号的频率不同。

14、进一步优选地，超声换能器阵列的各行超声换能器阵元依次向待成像组织发射对应频率的超声信号，以对待成像组织进行多个频率的扫描成像；

15、相邻两行超声换能器阵元对待成像组织扫描成像的时间间隔小于预设时间间隔。

16、进一步优选地，多频成像探头包括：超声换能器线阵；超声换能器线阵中任意相邻的两个超声换能器阵元所发射的超声信号的频率类型不同。

17、进一步优选地，多频成像探头所发射的超声信号频率中，当属于第一频率类型的频率数量为1时，第一频率类型下的超声成像结果即为属于第一频率类型的频率下的超声成像结果；当属于第一频率类型的频率数量大于或等于2时，第一频率类型下的超声成像结果为属于第一频率类型的任一频率下的超声成像结果，或者属于第一频率类型的各频率下的超声成像结果的平均结果；

18、多频成像探头所发射的超声信号频率中，当属于第二频率类型的频率数量为1时，第二频率类型下的超声成像结果即为属于第二频率类型的频率下的超声成像结果；当属于第二频率类型的频率数量大于或等于2时，第二频率类型下的超声成像结果为属于第二频率类型的任一频率下的超声成像结果，或者属于第二频率类型的各频率下的超声成像结果的平均结果。

19、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

20、1、本发明提供了一种超声成像系统，通过研究发现，声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线具有阶跃下降特性，而如骨头、结缔组织、消化道内的食物残渣和气泡等较为坚硬的生物组织的反射率随超声信号频率的变化较为平稳且具有高反射性能，如肠道、胃等软组织的反射率随超声信号频率的变化较为平稳且具有低反射性能；基于声学反射薄膜与生物组织的声学反射特性差异，本发明设计了一种包括多频成像探头和成像处理模块的超声成像系统，通过多频成像探头分别向表面贴附有声学反射薄膜的待成像组织发射多个频率的超声信号，且多频成像探头所发射的超声信号频率包括两种频率类型，属于第一频率类型的频率小于声学反射薄膜的截止频率fth，属于第二频率类型的频率大于或等于声学反射薄膜的截止频率fth；fth属于声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线阶跃下降的频率区域；通过成像处理模块将第一频率类型和第二频率类型下的超声成像结果进行差分运算，得到待成像组织的超声成像结果；当对软组织进行成像时，能够消除坚硬的生物组织的成像干扰，从而解决现有的超声成像系统所得的软组织超声图像对比度较低的技术问题。

21、2、进一步地，本发明所提供的超声成像系统，截止频率fth为声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线上最高反射率与最低反射率的平均值所对应的频率，从而更加准确地划分出高反射率和低反射率的超声信号频率区间，便于选出差分成像所用的超声探头。

22、3、进一步地，本发明所提供的超声成像系统，上述声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线中的最高反射率与最低反射率的比值大于或等于2，最高反射率与最低反射率的比值越大，差分图像信噪比越高，使得不同频率的超声信号强度具有明显差异，能够实现效果更优的差分成像。

23、4、进一步地，本发明所提供的超声成像系统，采用的声学反射薄膜包括：基底和填充单元；填充单元分布在基底的内部、且沿分布平面呈周期性排列；基底与填充单元的材料声速互不相同，且较大声速是较小声速的至少两倍；基底的材料为柔性可变形材料；该声学反射薄膜的参数q越小，声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线中的最高反射率与最低反射率的比值p越大；通过调整该声学反射薄膜的参数q，能够简单方便的控制该比值p，从而使得上述声学反射薄膜的反射率与超声信号频率之间的关系曲线中的最高反射率与最低反射率的比值p大于或等于2。

24、5、进一步地，本发明所提供的超声成像系统，采用的声学反射薄膜包括：基底和填充单元；该声学反射薄膜的参数a越小，f1和f2均越小；通过调整声学反射薄膜的参数a可以使f1和f2均处于商用超声探头的频率范围[1mhz,10mhz]内，适用性较高。

25、6、进一步地，在本发明所提供的超声成像系统中，多频成像探头包括：超声换能器阵列；超声换能器阵列中，处于同一行上的超声换能器阵元所发射的超声信号的频率相同，处于不同行上的超声换能器阵元所发射的超声信号的频率不同。通过该设计使得一个多频成像探头即可实现不同频率的超声信号的发送，以及对应反射信号的接收，操作简单。

26、7、进一步地，在本发明所提供的超声成像系统中，超声换能器阵列的各行超声换能器阵元依次向待成像组织发射对应频率的超声信号，以对待成像组织进行多个频率的扫描成像；相邻两行超声换能器阵元对待成像组织扫描成像的时间间隔小于预设时间间隔，从而保证当待成像组织为动态的待成像组织时，成像过程中待成像组织的形态近似无变化，进而实现准确成像。

27、8、进一步地，在本发明所提供的超声成像系统中，多频成像探头包括：超声换能器线阵；超声换能器线阵中任意相邻的两个超声换能器阵元所发射的超声信号的频率类型不同；除了能够通过仅采用一个多频成像探头实现不同频率的超声信号的发送以及对应反射信号的接收，操作简单以外，还能够使不同频率的超声换能器阵元对完全相同位置的组织进行成像，避免伪影。