Ultrafast ultrasound imaging provides great opportunities for very high frame rate applications, such as shear wave elastography and microvascular imaging. However, ultrafast imaging with curved array transducers remains challenging in terms of element directivity and a limited field-of-view (FOV) for a fully synthetic area. In this paper, a wide FOV ultrafast curved array imaging method based on diverging wave transmissions is presented for high frame rate abdominal ultrasound applications. For this method, a theoretical model for a diverging wave solution based on a virtual point source originating from a circular line is proposed, and the FOV and element directivity are analyzed by this model. Furthermore, an integrated model for plane wave and diverging wave imaging along the location of the virtual point source is derived. The proposed method was evaluated with simulation, phantom, and in vivo studies. In the simulation and phantom studies, the image quality (i.e., spatial resolution, cystic resolution, and contrast-to-noise ratio), and effective FOV were assessed. For the in vivo study, a preliminary result from abdominal microvascular imaging, where diverging wave excitation was utilized to depict the vasculature, was also presented. In the renal cortex microvessels, the diverging wave imaging yielded a higher signal-to-clutter ratio value than the plane wave imaging, i.e., 6.35 vs. 4.26 dB, due to the wider synthetic field. These studies demonstrated that the proposed ultrafast curved array imaging technique based on diverging wave excitation allowed for an extended FOV with high spatiotemporal resolution.

中文翻译：

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使用发散波的宽视场超快曲面阵列成像

超快超声成像为非常高的帧速率应用提供了巨大的机会，例如剪切波弹性成像和微血管成像。然而，在元件方向性和全合成区域的有限视场 (FOV) 方面，使用弯曲阵列换能器的超快成像仍然具有挑战性。在本文中，提出了一种基于发散波传输的宽 FOV 超快曲面阵列成像方法，用于高帧率腹部超声应用。针对该方法，提出了基于圆线虚点源的发散波解的理论模型，并利用该模型分析了视场和单元方向性。此外，推导出了沿虚拟点源位置的平面波和发散波成像的集成模型。所提出的方法通过模拟、体模和体内研究进行了评估。在模拟和体模研究中，评估了图像质量（即空间分辨率、囊性分辨率和对比度噪声比）和有效 FOV。对于体内研究，还介绍了腹部微血管成像的初步结果，其中使用发散波激发来描绘脉管系统。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生了比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。和体内研究。在模拟和体模研究中，评估了图像质量（即空间分辨率、囊性分辨率和对比度噪声比）和有效 FOV。对于体内研究，还介绍了腹部微血管成像的初步结果，其中使用发散波激发来描绘脉管系统。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生了比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。和体内研究。在模拟和体模研究中，评估了图像质量（即空间分辨率、囊性分辨率和对比度噪声比）和有效 FOV。对于体内研究，还介绍了腹部微血管成像的初步结果，其中使用发散波激发来描绘脉管系统。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生了比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。和对比度噪声比）和有效 FOV 进行了评估。对于体内研究，还介绍了腹部微血管成像的初步结果，其中使用发散波激发来描绘脉管系统。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。和对比度噪声比）和有效 FOV 进行了评估。对于体内研究，还介绍了腹部微血管成像的初步结果，其中使用发散波激发来描绘脉管系统。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生了比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生了比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。在肾皮质微血管中，由于更宽的合成场，发散波成像产生了比平面波成像更高的信杂比值，即 6.35 对 4.26 dB。这些研究表明，所提出的基于发散波激发的超快弯曲阵列成像技术允许具有高时空分辨率的扩展 FOV。