50、数字超声成像系统帧率提升与哼唱查询方法研究

数字超声成像系统帧率提升与哼唱查询方法研究

1 数字超声成像系统帧率提升

1.1 超声成像技术概述

医疗超声成像技术与 X 射线成像技术、磁共振成像技术和核医学成像技术并称为四大现代医学成像技术。超声成像具有可动态、可重复成像的特点，利用超声波在人体中的传播特性，能显示内部器官或疾病的图像，有助于疾病诊断。与其他成像技术相比，它具有便携、相对安全、实时、无创且价格低廉等优点，但也存在帧率低、空间分辨率比 CT 弱、易受噪声影响等缺点，因此需要进一步提高超声成像质量。

帧率是指每秒图像的帧数，它是描述超声成像系统时间分辨率的重要参数，反映了实时成像能力。在扫描高速运动的器官时，高帧率能捕捉运动信息的细微变化。目前超声成像系统的帧率约为 30 帧/秒，对于器官运动的实时显示来说仍然较低，所以提高帧率具有重要意义。

1.2 提升帧率的两种方法

1.2.1 数字多波束形成技术

数字波束形成是数字超声成像系统中最关键的技术，波束形成器由脉冲发生器、脉冲延迟器、发射/接收（T/R）开关、放大器、模数（A/D）转换器、回波延迟器和求和器组成，负责电子波束扫描、转向、聚焦、变迹和孔径功能。

数字波束形成可分为单波束形成和多波束形成。在中国，大多数 B 模式设备仍采用单波束形成，即一个超声脉冲产生一条扫描线；而多波束形成是一个超声脉冲产生多条扫描线，是提高帧率的有效方法，但会产生更大的实时延迟参数存储容量问题，尤其是具有动态分段聚焦的多波束形成，图像质量相对较好。

以双波束形成为例，换能器根据压电原理工作，将电压转换为超声脉冲，再将回波转换为电压。为提高分辨率，诊断换能器会进行聚焦，可通过使用弯曲换能器元件