平面波成像Plane Wave Imaging, PWI，发射可以覆盖整个成像区域的平面波，通过一次发射和接收获取整个成像区域的数据。与传统的聚焦超声成像相比，平面波超声成像减少了超声波的发射次数，极大程度上提高了成像的帧率。

然而，由于平面波成像发射时没有聚焦这一步骤，因此图像的对比度和分辨率会下降。为了克服这一限制，Montaldo等人在2009年提出复合平面波成像Compound Plane Wave Imaging, CPWI，将几个不同倾斜角度的平面波发射到介质中，利用相干叠加来获得最终图像。

复合平面波成像(CPWI)

1. 平面波发射延时

通过对换能器阵元施加发射延迟实现平面波的发射偏转，当偏转角度为

时，阵元

的延迟时间为

，其中pitch代表阵元间距，c代表声速：

偏转角为θ的平面波发射延迟示意图

2. 平面波成像

平面波成像系统如下图所示，x方向为平行于换能器阵元的方向，z方向为成像区域的深度方向，x-z平面为成像平面。

平面波成像模式

平面波从换能器发射，传播到成像平面内任意pixelP(x,z)并返回至换能器

处的时间为：

最终点

处的信号强度是所有阵元接收到的信号进行延迟累加的结果，其中

代表阵元个数，

代表任意一阵元：

3. Field II 仿真代码

平面换能器阵列发射平面波有两种不同的设置方法：

一种是将换能器的焦点放到无穷远处(0,0,Inf)，这样可以保证换能器中所有的阵元同时发射，此时发射的波近似为平面波。当发射有一定倾斜角度的平面波时，使用Field II中自带函数ele_delay，此函数用于设置阵元的延时；

另一种方法是使用函数xdc_focus_times，将聚焦点的位置设置在换能器阵列的位置上，然后通过改变函数中的延迟值来控制发射平面波的偏转角度。

%% 平面波成像

num_dir=1; %平面波个数

delays=zeros(num_dir,N_elements);

file_name=['save rf_data/rf_ln.mat'];

if ~exist(file_name)

%Save a file to reserve the calculation

cmd=['save rf_data/rf_ln.mat'];

eval(cmd);

disp('Now making data ')

%set transmit delays

delays_RE=zeros(1,N_elements);

delays_TR=zeros(1,N_elements);

xdc_focus_times(emit_aperture,0,delays_TR);

xdc_focus_times(receive_aperture,0,delays_RE);

%Calculate the received response

[rf_data, tstart]=calc_scat_multi(emit_aperture,...

receive_aperture, phantom_positions,...

phantom_amplitudes);

% Store the result

cmd=['save rf_data/rf_ln.mat rf_data tstart'];disp(cmd)

eval(cmd);

else

disp(['data ',' is being made by another machine.'])

end

平面波发射声场示意图

仿真步骤如下：

1)设置换能器基本参数

2)设置散射体模型参数

3)平面波发射和回波接收

4)延时累加计算

5)图像显示

最终仿真结果如下图所示：

平面波成像