具有合成的扫描头接线的诊断超声波成像系统技术方案

一种诊断超声波成像系统，包括具有多个转换器单元的扫描头。例如时分复用器这样的信号合成器被耦合到每个转换器单元。该信号合成器将来自转换器单元的信号合成为一个复合信号，并通过无线或其他通信链路将该复合信号耦合到超声波处理器。例如时分解复用器这样的信号分离器被耦合到该链路，并由该复合信号恢复出来自转换器单元的每个信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本发gh明涉及诊断超声波成像系统，特别是涉及具有相对较少信道的通信链路来将超声波扫描头耦合到超声波处理器的系统。
技术介绍
超声波诊断成像系统广泛应用于超声波成像和测量。例如，心脏病学家，放射学家和产科医生分别使用超声波成像系统来检查心脏，各种腹部器官，或生长的胎儿。通过将扫描头贴在患者皮肤上可从这些系统获得诊断图像，并开动位于扫描头内的超声波转换单元，从而将超声波能量输送到患者体内。相应的，超声回波被身体的内部结构反射出来，返回的声回波通过扫描头内的转换单元被转换为电信号。附图说明图1表示根据现有技术的超声波成像系统10。扫描头12包括支撑转换器部件16的处理部分14。转换器部件16通常由晶体材料，例如钛酸钡或锆钛酸铅(PZT)形成，该材料构造形成压电转换器单元阵列18，能够发送和接收超声频率的信号。这样形成的转换器单元18可以被排列成线性阵列，或者被排列成各种形式的二维结构。扫描电线20一端耦合到扫描头12，对端耦合到超声波处理器22，从而使处理器22和扫描头12进行通信。超声波处理器22包含波束生成器24，它能够与扫描头12交换信号，从而聚焦转换器部件16发射出的超声波信号。通过控制在每个单元上施加电压的相对时延，从而将它们合成，以产生聚焦在被扫描人体内选择点上的净超声波信号，从而实现聚焦。这样实现的聚焦点可以根据每个连续的发送器激励而移动，从而可以按照人体的不同深度将发送的信号扫描过人体，而不用移动转换器。当转换器从人体的内部区域接收返回的回波时也可应用类似的原理。在转换器单元18产生的电压被分别延时然后相加，从而通过人体内单个接收聚焦点反射的声回波来控制该净信号。然后将聚焦信号传送到位于超声波处理器22内的图像处理器26，用于随后的附加处理，该附加处理是在可视显示器28上显示人体扫描区域的可视图像之前。系统控制器30与波束形成器24和图像处理器26相互作用，来控制波束形成信号的处理和来自波束形成器24的数据流。需要具有更细致分辨率的诊断图像和要求二维转换器单元阵列的三维诊断图像，这种需要引起了具有转换器部件的系统的发展，所述转换器部件包含大量单独的转换器单元18。结果，转换器部件16可能包含许多单独的转换器单元18，其数目在几百个到三千个的范围之间。通常，转换器部件16中的每个转换器单元18都必须通过一个单独的同轴线被耦合到处理器22。由于所有的同轴线都再扫描电缆20中延伸，因此扫描电缆20的直径随着转换器单元18的数目增加而增加。从而，随着转换器部件16的尺寸增加，由于电缆灵活性降低和电缆尺寸、重量增加，在超声波处理期间，扫描电缆20变得更加难以操作。随着转换器阵列的尺寸和复杂性逐步增加，扫描电缆20的直径和重量会变得相当大。使扫描头12变得易于操作的一种方法是，在扫描头12和超声波处理器22之间使用通信链路，而不使用同轴电缆。例如，除了同轴电缆之外可以使用射频或光学链路。然而，这种将信号从大量转换器单元18中的每一个都耦合到处理器22的需要，由于某些原因这可能会引起其他问题。例如，很难避免射频链路之间的交叉耦合，并且很难保持光学链路所需要的扫描头12和和超声波处理器22之间的直线视线。因此，虽然射频或光学链路可以解决扫描电缆的重量和灵活性问题，但也引起了难以解决的其他问题。一些现有的超声波成像系统在扫描头12中使用一定电路来减少在扫描头12和超声波处理器22之间延伸的电缆20中的同轴线数量。其中一些现有的超声波成像系统初始时就被设计成用于具有相对较少数目的转换器单元的扫描头。当研制具有大量转换器单元18的扫描头12时，通过在扫描头12中设置一个复用器(未示出)可以使该扫描头12与现存的超声波处理器22一起使用。然后，通过使用复用器来选择性地将不同组的转换器单元18耦合到超声波处理器22，使用来自孔径的信号合成波束，该孔径由扫描头12中少于总数的转换器单元18构成。然后通过多路发送和循环接收来获得超声波图像，其中发送孔径，接收孔径，或两者一起，都利用每个循环的复用器来重新定位。虽然这种方法在将具有相对较多数目转换器单元18的扫描头应用到具有较少数目的波束生成器24输入信道的超声波处理器时很成功，但这种成功所需价格很高。特别是，需要执行多路发送和接收循环来获得每个超声波图像，这大大减少了超声波成像系统的桢频，从而在获得超声波图像相对比较耗费时间。另外，该系统在任何时刻都不能使用扫描头中的整个可用孔径。现有超声波成像系统中使用的可以减少扫描电缆20中的同轴电缆数目的另一种方法是，在扫描头12中设置处理电路，该电路能够至少执行波束生成器24的某些处理功能。来自转换器单元18的预处理信号导致转换器单元18输出的信号被合成，从而产生必须通过同轴电缆耦合的较少数目的信号。结果，使用扫描头12中的预处理电路来减少扫描电缆20中的同轴电缆数目。虽然这种方法可减少扫描电缆20中的同轴线数目，但仍存在显著的缺点。例如，超声波处理器22依据获得图像的类型和其他因素可与扫描头11连接的灵活性减少了，因为通过扫描头12的设定至少某些功能性是固定的。并且，在转换器单元18部件全部或部分失效的情况下，不得不与失效的转换器单元18一起丢掉包含相对较昂贵的预处理电路的扫描头12。因此，非常需要一种扫描头，即使使用大量转换器单元，也能够通过相对较细的电缆或相对较少信道的通信链路将扫描头耦合到超声波处理器，而不必同时将所有的转换器单元通过相对较粗的电缆耦合到超声波处理器而牺牲灵活性和功能性。专利技术概述一种超声波诊断成像系统和方法，用于将来自超声波扫描头中的各转换器单元的信号合成为复合信号，并将该复合信号耦合到超声波处理器。然后在该超声波处理器将该复合信号分离为它的构成分量，从而恢复转换器单元输出的原始信号。结果，可以使用具有相对较少信道的通信链路，例如具有相对较少的同轴电缆来，将来自该扫描头的复合信号耦合到超声波处理器。来自转换器单元的信号可以通过时分复用在扫描头被合成然后在超声波处理器被分离。附图简介图1是传统的诊断超声波成像系统，使用比较粗，重和不灵活的电缆将扫描头连接到超声波处理器。图2是根据本专利技术一个实施例的诊断超声波成像系统的框图，使用比较细，轻和灵活的电缆将扫描头连接到超声波处理器。图3是使用时分复用的图2所示系统中使用的扫描头和部分超声波处理器的一个实施例的框图。图4是表示图3的扫描头和处理器的操作的波形图。图5是图3中的时分复用例子中使用的扫描头和部分超声波处理器的一个实施例的框图。图6是图3中的时分复用例子中使用的扫描头和部分超声波处理器的另一实施例的框图。图7是图3中的时分复用例子中使用的扫描头和部分超声波处理器的又一实施例的框图。图8是图3中的时分复用例子中使用的扫描头的又一实施例的框图。图9是使用频分复用的图2所示系统中使用的扫描头和部分超声波处理器的一个实施例的框图。图10是表示图9的扫描头和处理器的操作的频谱示意图。专利技术详述图2示出了根据本专利技术的诊断超声波成像系统40的一个实施例。该系统40非常类似于图1的系统10。因此，为简明起见，相同的部件使用相同的参考标号，并不再重复说明它们的结构和操作。图2的系统40与图1的系统10区别在于，使用了一个不同的扫描头44，能够允许较细的扫描电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种诊断超声波成像系统，包括：　　　　具有多个转换器单元的扫描头，每个转换器单元都具有一个转换器单元接线端；　　　　与该转换器单元接线端相耦合的时分复用器，该时分复用器被构造为可将来自多个转换器单元的信号合成为较少数目的合成输出信号；　　　　与该时分复用器相耦合的通信链路，用于接收每个合成输出信号；　　　　与该通信链路相耦合的时分解复用器，用于接收每个合成输出信号，该时分解复用器被构造为可将每个合成输出信号分离为各个输出信号，各输出信号对应于被合成产生该合成输出信号的多个信号；和　　　　超声波处理器，被耦合以接收来自时分解复用器的各个输出信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR贾戈，GA施瓦尔茨，D亨德森，D马西维，J斯蒂塞，M哈诺伊斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]