一种用于检查乳腺的超声CT系统及其扫描方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于检查乳腺的超声CT系统及其扫描方法，通过在超声CT系统具有超声换能器阵元高度密集的三维超声换能器阵列的基础上，通过控制模块控制各环形超声换能器阵列分组进行扫描，保证了各环形超声换能器阵列中的超声换能器阵元发射的超声扫描信号方向均为圆心，一个组中的所有超声换能器阵元同时发射超声扫描信号，产生共振，放大了超声扫描信号的能量，从而不仅提高了成像的分辨率，还提高了与扫描对象反应后得到的超声信号的精确度，提高了重建图像的清晰度。

An Ultrasound CT System for Breast Examination and Its Scanning Method

The invention discloses an ultrasonic CT system for breast examination and a scanning method thereof. On the basis of the ultrasonic CT system having a three-dimensional ultrasonic transducer array with highly dense ultrasonic transducer elements, the control module controls the groups of the annular ultrasonic transducer arrays to scan, thus ensuring the ultrasonic scanning signals emitted by the ultrasonic transducer elements in the annular ultrasonic transducer arrays. All the transducer elements in a group emit the ultrasonic scanning signal at the same time, which generates resonance and enlarges the energy of the ultrasonic scanning signal. This not only improves the imaging resolution, but also improves the accuracy of the ultrasonic signal obtained after reacting with the scanned object, and improves the clarity of the reconstructed image.

【技术实现步骤摘要】
一种用于检查乳腺的超声CT系统及其扫描方法
本专利技术涉及医用成像
，尤其涉及一种用于检查乳腺的超声CT系统及其扫描方法。
技术介绍
目前，用于检查乳腺的超声波电子计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)虽然具有安全性高的优势，但是存在成像的分辨率低和清晰度较差的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种用于检查乳腺的超声CT系统及其扫描方法，以提高超声CT的成像分辨率和清晰度。本专利技术提供的一种用于检查乳腺的超声CT系统，包括：环形面阵装置、发射电路、控制模块、采集模块、存储模块和成像模块；所述环形面阵装置包括壳体、柔性衬底、超声换能器阵列和绝缘层；所述壳体为空心柱体，所述空心柱体的内壁为圆柱面，所述柔性衬底为圆筒状，与所述空心柱体的内壁贴合，所述超声换能器阵列包括M个集成的超声换能器线阵列，所述超声换能器线阵列包括N个超声换能器阵元，所述M个超声换能器线阵列贴附于所述柔性衬底形成的圆筒内表面，形成柱面超声换能器阵列，所述柱面超声换能器阵列形成的空腔内用于容纳扫描对象，所述柱面超声换能器阵列包括N个环形超声换能器阵列，各环形超声换能器阵列均包含M个超声换能器阵元，各环形超声换能器阵列上的相邻两个超声换能器阵元之间在靠近圆心的一侧接触，在轴线方向上相邻两个超声换能器阵元的距离为零，所述绝缘层为隔水透声材料，涂敷于所述柱面超声换能器阵列的表面；其中，所述超声换能器阵元为采用微机械系统MEMS技术制造的电容式微机械超声换能器CMUT，与所述发射电路相连，所述发射电路位于所述壳体外；所述发射电路与所述控制模块相连，用于在所述控制模块的控制下激发相应的超声换能器阵元产生超声扫描信号；所述控制模块用于通过所述发射电路控制所述柱面超声换能器阵列，从P个环形超声换能器阵列开始，每P个环形超声换能器阵列对所述扫描对象进行扫描，直至所有环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描；各环形超声换能器阵列扫描时，每S个连续的超声换能器阵元作为一组发射超声扫描信号后，同一环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元接收超声信号，所述超声信号由所述超声扫描信号与所述扫描对象反应后得到，相邻两组超声换能器阵元的起始超声换能器阵元之间的超声换能器阵元个数为T；当P>1时，所述控制模块通过所述发射电路控制P×S个超声换能器阵元作为一组同时发射超声扫描信号，所述P个环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元同时接收超声信号，直至所述P个环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描，所述P×S个超声换能器阵元为所述P个环形超声换能器阵列中，属于同一组S个连续的超声换能器线阵列中的阵元；其中，1≤P<N，0≤T<S-2，S<M；所述采集模块分别与所述超声换能器阵列、所述控制模块及所述存储模块相连，用于在所述控制模块的控制下采集所述超声换能器阵列中接收超声信号的超声换能器阵元输出的电信号，并从所述电信号提取出数据后，发送到所述存储模块进行存储；所述成像模块与所述存储模块相连，用于利用所述存储模块存储的数据进行图像重建，获得所述扫描对象的乳腺影像。本专利技术提供的用于检查乳腺的超声CT系统，通过采用MEMS技术制造的CMUT作为集成的超声换能器线阵列的阵元，并且M个超声换能器线阵列形成柱面超声换能器阵列，从而形成了一个超声换能器阵元高度密集的三维超声换能器阵列，能够有效地支持提高重建图像的分辨率。超声CT系统中，柱面超声换能器阵列结构以及控制模块控制各环形超声换能器阵列分组进行扫描，保证了各环形超声换能器阵列中的超声换能器阵元发射的超声扫描信号方向均为圆心，利用共振原理放大超声扫描信号的能量，从而提高了与扫描对象反应后得到的超声信号的精确度，保证了重建图像的清晰度。综上，本专利技术提供的用于检查乳腺的超声CT系统能够对扫描对象重建高清晰度和高分辨率的乳腺组织影像。在一实施例中，所述M个超声换能器线阵列中，每个超声换能器线阵列的N个超声换能器阵元的背面阳极点处均设置有阳极通孔，所述背面阳极点位于所属超声换能器阵元的基座背面，且与所述基座电绝缘；所述柔性衬底上贴附所述背面阳极点的位置均设有过孔；所述壳体的内壁上设置有M个与所述超声换能器线阵列平行的沟槽，每个所述沟槽与一个超声换能器线阵列上的过孔相对应；所述壳体的壁上设置有至少M个贯穿孔，用于连通所述M个沟槽与所述壳体的外部；各超声换能器阵元上的微单元引线通过所述阳极通孔与所属超声换能器的背面阳极点相连，并通过电极连接线穿过所述过孔及所述贯穿孔与所述发射电路相连；其中，各超声换能器线阵列中的所有电极连接线在所述壳体的内壁侧部分均容纳于所属超声换能器线阵列对应的一个沟槽中，所述电极连接线表面层为绝缘层。在另一实施例中，所述M个超声换能器线阵列中的超声换能器阵元基座背面设有阴极点，所述阴极点与所述背面阳极点电绝缘；所述柔性衬底上贴附超声换能器线阵列的区域设有导电材料，所述导电材料与所述阴极点电接触，作为相应的超声换能器线阵列的公共阴极，并通过导线连接至所述发射电路的公共地。在另一实施例中，各所述环形超声换能器阵列上，相邻两个超声换能器阵元在贴附于所述柔性衬底的一侧之间的距离近似等于2×tanα×h，其中，tanα＝π/M，h为所述超声换能器阵元的厚度。在另一实施例中，各环形超声换能器阵列设置有M个不同的换能器序号，与所属环形超声换能器阵列中的M个超声换能器阵元一一对应；所述控制模块还用于根据所述换能器序号，逐组控制一个环形超声换能器阵列中的所有组的超声换能器阵元发射超声扫描信号。在另一实施例中，所述N个环形超声换能器阵列设置有N个不同的层序号；所述控制模块还用于根据所述层序号控制所述柱面超声换能器阵列，从P个环形超声换能器阵列开始，每P个环形超声换能器阵列对所述扫描对象进行扫描。在另一实施例中，所述壳体的材料为铝合金，所述壳体的内壁上设置有与轴线平行的M个平面区，各所述平面区的内切圆柱面的中心轴线与所述壳体的中心轴线重合，各所述平面区尺寸近似于一个所述超声换能器线阵列的尺寸，各所述超声换能器线阵列在所述柔性衬底上的区域位于相应的所述平面区上。本专利技术提供的一种上述任一实施例提供的用于检查乳腺的超声CT系统的扫描方法，包括：当扫描对象位于所述环形面阵装置中时，所述控制模块通过所述发射电路控制所述柱面超声换能器阵列，从P个环形超声换能器阵列开始，每P个环形超声换能器阵列对所述扫描对象进行扫描，直至所有环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描；各环形超声换能器阵列扫描时，每S个连续的超声换能器阵元作为一组发射超声扫描信号后，同一环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元接收超声信号，所述超声信号由所述超声扫描信号与所述扫描对象反应后得到，相邻两组超声换能器阵元的起始超声换能器阵元之间的超声换能器阵元个数为T；当P>1时，所述控制模块通过所述发射电路控制P×S个超声换能器阵元作为一组同时发射超声扫描信号，所述P个环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元同时接收超声信号，直至所述P个环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描，所述P×S个超声换能器阵元为所述P个环形超声换能器阵列中，属于同一组S个连续的超声换能器线阵列中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检查乳腺的超声CT系统，其特征在于，包括：环形面阵装置、发射电路、控制模块、采集模块、存储模块和成像模块；所述环形面阵装置包括壳体、柔性衬底、超声换能器阵列和绝缘层；所述壳体为空心柱体，所述空心柱体的内壁为圆柱面，所述柔性衬底为圆筒状，与所述空心柱体的内壁贴合，所述超声换能器阵列包括M个集成的超声换能器线阵列，所述超声换能器线阵列包括N个超声换能器阵元，所述M个超声换能器线阵列贴附于所述柔性衬底形成的圆筒内表面，形成柱面超声换能器阵列，所述柱面超声换能器阵列形成的空腔内用于容纳扫描对象，所述柱面超声换能器阵列包括N个环形超声换能器阵列，各环形超声换能器阵列均包含M个超声换能器阵元，各环形超声换能器阵列上的相邻两个超声换能器阵元之间在靠近圆心的一侧接触，在轴线方向上相邻两个超声换能器阵元的距离为零，所述绝缘层为隔水透声材料，涂敷于所述柱面超声换能器阵列的表面；其中，所述超声换能器阵元为采用微机械系统MEMS技术制造的电容式微机械超声换能器CMUT，与所述发射电路相连，所述发射电路位于所述壳体外；所述发射电路与所述控制模块相连，用于在所述控制模块的控制下激发相应的超声换能器阵元产生超声扫描信号；所述控制模块用于通过所述发射电路控制所述柱面超声换能器阵列，从P个环形超声换能器阵列开始，每P个环形超声换能器阵列对所述扫描对象进行扫描，直至所有环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描；各环形超声换能器阵列扫描时，每S个连续的超声换能器阵元作为一组发射超声扫描信号后，同一环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元接收超声信号，所述超声信号由所述超声扫描信号与所述扫描对象反应后得到，相邻两组超声换能器阵元的起始超声换能器阵元之间的超声换能器阵元个数为T；当P>1时，所述控制模块通过所述发射电路控制P×S个超声换能器阵元作为一组同时发射超声扫描信号，所述P个环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元同时接收超声信号，直至所述P个环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描，所述P×S个超声换能器阵元为所述P个环形超声换能器阵列中，属于同一组S个连续的超声换能器线阵列中的阵元；其中，1≤P...

【技术特征摘要】
1.一种用于检查乳腺的超声CT系统，其特征在于，包括：环形面阵装置、发射电路、控制模块、采集模块、存储模块和成像模块；所述环形面阵装置包括壳体、柔性衬底、超声换能器阵列和绝缘层；所述壳体为空心柱体，所述空心柱体的内壁为圆柱面，所述柔性衬底为圆筒状，与所述空心柱体的内壁贴合，所述超声换能器阵列包括M个集成的超声换能器线阵列，所述超声换能器线阵列包括N个超声换能器阵元，所述M个超声换能器线阵列贴附于所述柔性衬底形成的圆筒内表面，形成柱面超声换能器阵列，所述柱面超声换能器阵列形成的空腔内用于容纳扫描对象，所述柱面超声换能器阵列包括N个环形超声换能器阵列，各环形超声换能器阵列均包含M个超声换能器阵元，各环形超声换能器阵列上的相邻两个超声换能器阵元之间在靠近圆心的一侧接触，在轴线方向上相邻两个超声换能器阵元的距离为零，所述绝缘层为隔水透声材料，涂敷于所述柱面超声换能器阵列的表面；其中，所述超声换能器阵元为采用微机械系统MEMS技术制造的电容式微机械超声换能器CMUT，与所述发射电路相连，所述发射电路位于所述壳体外；所述发射电路与所述控制模块相连，用于在所述控制模块的控制下激发相应的超声换能器阵元产生超声扫描信号；所述控制模块用于通过所述发射电路控制所述柱面超声换能器阵列，从P个环形超声换能器阵列开始，每P个环形超声换能器阵列对所述扫描对象进行扫描，直至所有环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描；各环形超声换能器阵列扫描时，每S个连续的超声换能器阵元作为一组发射超声扫描信号后，同一环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元接收超声信号，所述超声信号由所述超声扫描信号与所述扫描对象反应后得到，相邻两组超声换能器阵元的起始超声换能器阵元之间的超声换能器阵元个数为T；当P>1时，所述控制模块通过所述发射电路控制P×S个超声换能器阵元作为一组同时发射超声扫描信号，所述P个环形超声换能器阵列中的所有超声换能器阵元同时接收超声信号，直至所述P个环形超声换能器阵列完成对所述扫描对象的扫描，所述P×S个超声换能器阵元为所述P个环形超声换能器阵列中，属于同一组S个连续的超声换能器线阵列中的阵元；其中，1≤P<N，0≤T<S-2，S<M；所述采集模块分别与所述超声换能器阵列、所述控制模块及所述存储模块相连，用于在所述控制模块的控制下采集所述超声换能器阵列中接收超声信号的超声换能器阵元输出的电信号，并从所述电信号提取出数据后，发送到所述存储模块进行存储；所述成像模块与所述存储模块相连，用于利用所述存储模块存储的数据进行图像重建，获得所述扫描对象的乳腺影像。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述M个超声换能器线阵列中，每个超声换能器线阵列的N个超声换能器阵元的背面阳极点处均设置有阳极通孔，所述背面阳极点位于所属超声换能器阵元的基座背面，且与所述基座电绝缘；所述柔性衬底上贴附所述背面阳极点的位置均设有过孔；所述壳体的内壁上设置有M个与所述超声换能器线阵列平行的沟槽，每个所述沟槽与一个超声换能器线阵列上的过孔相对应；所述壳体的壁上设置有至少M个贯穿孔，用于连通所述M个沟槽与所述壳体的外部；各超声换能器阵元上的微单元引线通过所述阳极通孔与所属超声换能器的背面阳极点相连，并通过电极连接线穿过所述过孔及所述贯穿孔与所述发射电路相连；其中，各超声换能器线阵列中的所有电极连接线在所述壳体的内壁侧部分均容纳于所属超声换能器线阵列对应的一个沟槽中，所述电极连接线表面层为绝缘层。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何常德，张文栋，薛晨阳，张永威，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14