具有针对不同的换能器阵列的微波束形成器的超声系统技术方案

针对一个或多个换能器阵列的超声微波束形成器包括多个通道，所述多个通道中的每个通道具有两个发射器和接收器，其通过T/R开关和动态可切换的接收开关(RXSW)选择性地耦合到两个或更多个换能器元件。所述发射器使得不同的换能器能够以不同的方式被激励，例如用一个发射器发射高频脉冲或波形并且用另一个发射器发射低频脉冲或波形。所述发射器可以在相同的发射‑接收周期期间使用，以同时发射和接收高频和低频信号以用于形成共同的图像。

Ultrasonic system with microwave beam generator for different transducer arrays

An ultrasonic microwave beam shaping device for one or more transducer arrays includes a plurality of channels, each of which has two transmitters and a receiver, selectively coupled to two or more transducer elements through a T/R switch and a dynamically switchable receiving switch (RXSW). The transmitter allows the different transducers to be stimulated in different ways, such as transmitting high frequency pulses or waveforms with one emitter and transmitting low frequency pulses or waveforms with another emitter. The transmitter can be used during the same transmit receive cycle to simultaneously transmit and receive high-frequency and low-frequency signals for forming common images.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有针对不同的换能器阵列的微波束形成器的超声系统
本公开涉及医学诊断超声系统，并且具体涉及具有针对不同换能器探头阵列的微波束形成器的超声系统，例如多频率换能器探头。
技术介绍
由脉冲回波超声系统制成的图像是利用从超声脉冲或超声波传播到体内的返回的回波形成的。因此，超声进行如下的往返：从探头到像场中的一个点，从所述点回波将反射回探头。往返的时间提供了图像中回波信号的空间位置。脉冲的超声能量及其回波持续地被它们行进通过的组织衰减和散射，这对于接收低水平回波信号需要很好的灵敏度。然而，衰减对于所有超声信号并不均匀。更高的频率随着它们通过组织而被更快地衰减。此外，更高的频率产生最佳分辨率并因此产生更好的图像。在所有情况都相同时，优选的是对所有成像使用较高频率的探头，但较高频率超声的更快衰减要求较高成像频率仅用于几厘米深度的浅成像。对于更深的深度，例如大多数腹部成像所必需的，使用更低频率的探头，其将在更深处成像但具有更小的图像分辨率。已经努力解决这一物理限制，例如区域聚焦。在区域聚焦中，利用高频超声在浅层深度的聚焦，在浅的深度采集第一图像。然后，利用更低频率的超声在更深的深度聚集，在更深的深度采集第二图像。这两个“区域”，浅和深，然后联合在一起被显示，作为在整个深度范围延伸的一幅图像。组合图像将展示在使用较高频率的较浅深度处的良好的分辨率，并且展示出比单独的高频图像更大的深度，但是通过添加较深的低频图像而具有较低的分辨率。但是这种技术的一个后果是它需要采集两幅图像，这会使采集完整图像的时间增加一倍，并且因此使实时成像的显示帧速率减半。因此，希望有一种能够在浅和较深的深度都成像并且没有多区域聚焦成像的帧速率损失的探测器。
技术实现思路
在一些方面中，本公开提供了一种超声系统，其可以包括超声探头，所述超声探头包括换能器元件的第一阵列，换能器元件的第二阵列，以及定位于探头中并且耦合到换能器元件的所述第一阵列和所述第二阵列的微波束形成器专用集成电路(ASIC)。所述微波束形成器ASIC包括多个通道。每个通道可以包括：耦合到所述第一阵列的换能器元件的第一发射器，耦合到所述第二阵列的换能器元件的第二发射器，以及选择性地耦合到所述第一阵列的所述换能器元件、所述第二阵列的所述换能器元件或两者的接收器。在一些方面中，所述第一阵列可以包括高频换能器元件，并且所述第二阵列可以包括低频换能器元件。所述接收器可以通过第一发射/接收(T/R)开关选择性地耦合到所述第一阵列的所述换能器元件，并且通过第二T/R开关选择性地耦合到所述第二阵列的所述换能器元件。所述第一T/R开关和所述第二T/R开关可以通过第三开关(RXSWB)选择性地相互耦合。并且，第四开关(RXSWNXT)可以被包括并且被配置为选择性地将微波束形成器ASIC的多个通道中的一个通道的接收器耦合到另一个通道的接收器。在特定方面中，所述接收器可以包括TGC放大器和/或时间延迟。所述第一发射器和所述第二发射器可以分别包括高电压发射器，并且所述接收器可以包括低电压接收器。第一T/R开关和第二T/R开关可以包括被配置为在由换能器元件接收回波信号期间动态地闭合的开关。换能器元件的第一阵列和第二阵列可以在方位方向上延伸，并且在海拔方向上彼此相邻。换能器元件的第三阵列可以在方位方向上延伸并且被定位为在与所述第二阵列相反的一侧上与所述第一阵列相邻，并且所述第二发射器可以耦合到换能器元件的所述第三阵列。换能器元件的所述第一阵列可以安装在所述探头的第一远端处，并且换能器元件的所述第二阵列可以安装在所述探头的第二远端处。安装在探头的一侧上的第一阵列可以包括高频率换能器元件，并且安装在所述探头的不同侧上的第二阵列可以包括低频率换能器元件。所述探头可以包括被配置为选择性地操作所述第一T/R开关和所述第二T/R开关以及所述第三开关(RXSWB)的控制逻辑。所述控制逻辑以及所述第一发射器和所述第二发射器可以被配置为响应于由主超声系统提供的通道数据而选择性地操作。附图说明在附图中：图1以框图形式图示了根据本公开的原理构造的超声诊断成像系统。图2以框图形式图示了以多个频率发射和接收超声的微波束形成器ASIC的通道。图3以框图形式示出了图2的微波束形成器ASIC的接收配置。图4图示了具有专用高频和低频换能器的超声探头。图5a和图5b图示了具有适合与本公开的多频率微波束形成器ASIC一起操作的高频和低频换能器元件的单个换能器阵列。具体实施方式根据本公开的原理，超声探头具有被配置为从不同阵列发射超声的微波束形成器ASIC(专用集成电路)。例如，微波束形成器ASIC可用于从超声探头中的多个阵列发送和接收回波信号。所述多个阵列可以包括例如弯曲阵列、扇形阵列和/或线性阵列。不同的阵列可以在不同的频率下工作，例如，在高频和低频下工作。多个频率的传输可以从不同的阵列顺序地或同时地生成。例如，一个阵列可以在一个时间点传输较高频率的超声，并且第二个阵列可以在稍后的时间点传输较低频率的超声。在一些实施例中，可以同时传输较高频率和较低频率的超声。在一些示例中，利用专用高频换能器和专用低频换能器以及在同一发射-接收周期期间同时致动的高频和低频换能器元件来描述探头实现方式。本文中所描述的超声系统例如使得临床医师能够利用相同的探头执行高频和低频成像，并且在单个发射-接收周期内并且在高帧率下形成在整个景深范围内的良好分辨的图像显示。注意，高频和低频一般是相对于彼此描述的，所以相比于发射较低中心频率的低频阵列，高频阵列将发射更高的中心频率。换能器元件的阵列被配置为在与特定中心频率相关的带宽上发射和接收超声。例如，“高频”的范围可以从3-7MHz(中心频率在5MHz的80％带宽)。“低频”的范围可以从2-4.5Mhz(中心频率在3.2MHz的78％带宽)。其他范围也是可用的，但两个频率范围可以交叠，以便可以由具有不同频率特性的阵列接收感兴趣回波。类似地，“高电压”是指几十伏的电压，例如大于+30V或小于-30V的电压。在一些情况下，高电压设备为+35V或-35V电源。“低电压”是指单位数的电压，例如1.5V至5V。在一些情况下，低电压是3.3V或5V。首先参考图1，以方框图的形式示出了根据本公开的原理构建的超声系统。提供超声探头10，该超声探头10能够通过其手柄部分8被握持以抵靠患者身体从而在接触点之下对解剖结构成像。探头远端6处的阵列换能器在身体的二维或三维区域上沿着被称为波束方向的方向发射聚焦的脉冲或波。该区域在图1中被示为扇形平面12。响应于每次发射，回波从组织、血液和结构沿着波束方向返回，并且回波通过波束形成被处理以形成从沿着波束接收到的一系列图像信号。以这种方式用一系列相邻波束扫描图像区域12以在整个图像区域上采集图像信号，并且通过检测和扫描转换来进一步处理这些信号以创建图像区域的解剖结构的图像。探头10包含微波束形成器ASIC，换能器阵列的元件耦合到该微波束形成器ASIC，下面对其进行进一步详细描述。微波束形成器激励阵列的元件以发射期望的波束并且还接收和处理由换能器元件接收的回波以形成相干回波信号。微波束形成器可以执行全部接收波束形成，或者可以进行部分波束形成，其由系统波束形成器14完成。主超声系统可以与探头一起被包含在相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声探头，包括：换能器元件的第一阵列；换能器元件的第二阵列；以及微波束形成器专用集成电路(ASIC)，其定位于所述探头中并且耦合到换能器元件的所述第一阵列和所述第二阵列，所述微波束形成器ASIC具有多个通道，其中，每个通道包括：耦合到所述第一阵列的换能器元件的第一发射器，耦合到所述第二阵列的换能器元件的第二发射器，以及选择性地耦合到所述第一阵列的所述换能器元件、所述第二阵列的所述换能器元件或两者的接收器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.24 US 62/259,1211.一种超声探头，包括：换能器元件的第一阵列；换能器元件的第二阵列；以及微波束形成器专用集成电路(ASIC)，其定位于所述探头中并且耦合到换能器元件的所述第一阵列和所述第二阵列，所述微波束形成器ASIC具有多个通道，其中，每个通道包括：耦合到所述第一阵列的换能器元件的第一发射器，耦合到所述第二阵列的换能器元件的第二发射器，以及选择性地耦合到所述第一阵列的所述换能器元件、所述第二阵列的所述换能器元件或两者的接收器。2.根据权利要求1所述的超声探头，其中，所述第一阵列包括高频换能器元件，并且所述第二阵列包括低频换能器元件。3.根据权利要求1所述的超声探头，其中，所述接收器通过第一发射/接收(T/R)开关被选择性地耦合到所述第一阵列的所述换能器元件，并且通过第二T/R开关被选择性地耦合到所述第二阵列的所述换能器元件。4.根据权利要求3所述的超声探头，其中，第三开关(RXSWB)被配置为在由所述换能器元件接收回波信号期间被动态地闭合。5.根据权利要求4所述的超声探头，还包括第四开关(RXSWNXT)，所述第四开关被配置为选择性地将所述微波束形成器ASIC的所述多个通道中的一个通道的接收器耦合到另一个通道的接收器。6.根据权利要求1所述的超声探头，其中，所述接收器还包括TGC放大器。7.根据权利要求6所述的超声探头，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·弗里曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL