改进视野的带有波束控制的超声成像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种在超声检查期间使用二维换能器阵列来改进视野的方法和系统。该超声成像系统包括一个具有多个声学元件（２１２）的二维换能器阵列（２１０）、一个波束控制器（２４０）、一个信号处理器（２５０）和一个显示器（２６０）。该波束控制器控制能够沿着该二维换能器阵列的纵向或横向被推进的所产生的声束（２３０）。此外，该波束控制器能够对所产生的声束进行相移。将对声束的相移和推进组合起来能够增大该二维阵列的视野。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及换能器。更具体而言，本专利技术涉及使用具有改进视野的二维超声换能器阵列的超声成像系统。超声换能器可以用于许多医学应用，尤其是可以用于无创采集患者体内器官和状况的图像，这种无创采集的典型实例是胎儿和心脏的超声成像。在所述应用中使用的超声换能器通常用手持握，而且为了获取理想的图像必须满足严格的尺寸约束。当使用内窥镜超声成像设备时，经常需要换能器能够获得患者身体特定部位的高分辨率图像。通常，传统的超声成像设备使用二维阵列来采集患者体内特定组织或器官的超声图像。通常，这些阵列包括按平面结构排列的多个声学元件。波束控制(beam steering)用于在这种系统中控制超声束的传播方向。使用这种方法允许超声系统采集患者身体的特定区域的图像。但是，由于声学元件的平面排列造成了对波束控制末端的限制，从而使传统超声系统的视野受到了限制。因此，需要改进在传统超声成像系统中使用的超声阵列。本专利技术的一个目的是提供一种具有改进的体成像(volumetricimaging)的超声成像系统。本专利技术的另一个目的是提供一种具有增大的视野的超声成像系统。本专利技术的另一个目的是提供一种具有改进的人体工程学特征的超声成像系统。本专利技术的另一个目的是提供一种超声成像系统，该系统的声脉冲的特定特性由该超声成像系统内的电子装置控制。下文公开了一种用于改进的体成像的具有改进视野的超声成像设备。特别是，该设备包括一个超声探头和多个被设置和排列成形成一个二维阵列的声学元件。该二维阵列进一步被设置成适合安装在外壳内，并且每一个声学元件均能够产生声脉冲和/或接收回波信号。该设备还包括一个和该二维阵列耦合的波束控制器，该波束控制器能够驱动至少一个声学元件，从而产生用于撞击声学目标的声脉冲，该波束控制器优选地激活多个声学元件以形成声束。声学目标反射至少一部分声束以作为至少一个回波信号。该波束控制器进一步包括能够控制声束定向移动的相关电路。耦合到该二维阵列的一个信号处理器用于处理至少一个回波信号以形成至少一个图像信号。此外，该设备还包括一个和该信号处理器耦合的显示器，用于显示和该至少一个图像信号相对应的数据。此外，下文公开了一种用于改进视野从而改进超声成像设备的体成像的方法。该方法包括提供一个具有多个声学元件的超声探头，这些声学元件被设置和排列成形成一个二维阵列，该二维阵列被配置成适合安装在该超声探头内。每一个声学元件均能够产生声脉冲和/或接收回波信号。提供了一个耦合到所述二维阵列的波束控制器，其中所述波束控制器能够驱动至少一个声学元件以产生用于撞击声学目标并产生至少一个回波信号的声脉冲。该波束控制器优选地激活多个声学元件以形成声束。此外，该波束控制器还包括能够控制声束的定向移动的相关电路和一个信号处理器，该信号处理器和该二维阵列耦合以用于处理至少一个回波信号，从而形成至少一个图像信号。该超声成像系统处理至少一个回波信号以形成至少一个图像信号，而且该超声成像系统能够在一个显示器上显示和该至少一个图像信号相对应的数据。此外，本专利技术还公开了一种包括至少两个超声探头的超声成像套件(kit)，这些超声探头的结构和大小被设置为交替地放置在超声成像系统中。每一个超声探头包括一个换能器组件，该组件带有一个用于和该超声探头的电路进行通信的接口。每一个换能器组件进一步包括多个被设置和排列成形成一个二维阵列的声学元件，而且该二维阵列被设置成适合安装在该超声探头内。优选地，至少提供两个超声探头，其中所述超声探头中至少有一个探头具有和另一个探头不同的换能器组件。每一个声学元件均能够产生声脉冲和/或接收回波信号。所述波束控制器和该二维阵列相耦合，并且能够驱动至少一个声学元件以产生用于撞击声学目标并产生至少一个回波信号的声脉冲，该波束控制器优选地驱动多个声学元件以形成声束。该波束控制器包括能够控制声束的定向移动的相关电路和一个信号处理器，该信号处理器和该二维阵列耦合以用于处理至少一个回波信号，从而形成至少一个图像信号。所述显示器能够显示代表该至少一个图像信号的数据。下文公开了一种用于改进体成像的具有改进视野的超声成像系统，该超声成像系统包括一个超声探头以及多个被设置和排列成形成一个二维阵列的声学元件，所述二维阵列被设置成适合安装在该超声探头内。每一个声学元件均能够产生声脉冲和/或接收回波信号。和该二维阵列相耦合的波束控制器能够驱动至少另一个声学元件以产生用于撞击声学目标从而产生至少一个回波信号的声脉冲。该波束控制器具有能够控制声脉冲的定向移动的相关电路，该波束控制器适于与变送器(transmitter)相耦合并且和一个信号处理器通信，和所述二维阵列相耦合的该信号处理器用于处理至少一个回波信号，从而形成至少一个图像信号，其中显示器能够显示和该至少一个图像信号相对应的数据。此外，该超声成像系统还包括一个用于将所述外壳连接到超声成像设备的装置。本领域技术人员通过结合附图参考下面关于优选实施例的详细描述可以很容易地理解本专利技术的所述目的和优点，其中附图说明图1显示了具有现有技术二维阵列的超声成像系统，该二维阵列具有波束控制；图2显示了根据本专利技术一个实施例的超声成像系统，该系统具有一个包括声束履带式移动(tractor treading)的二维阵列；图2a显示了根据本专利技术一个实施例的超声成像系统，该系统包括一个具有声束控制和波束履带式移动的二维阵列；图3显示了根据本专利技术另一个实施例的超声成像系统，该系统包括一个具有声束控制和声束履带式移动的组合的二维阵列；图4显示了根据本专利技术另一个实施例的超声成像系统，该系统包括一个具有声束控制和声束履带式移动的圆柱形二维阵列；和图5显示了根据本专利技术另一个实施例的超声成像系统，该系统包括一个具有声束履带式移动的凸面二维阵列。因此，在下文的描述中结合附图公开了本专利技术的几个实施例。现在将参考附图详细描述本专利技术的优选实施例，其中相同的附图标记表示类似的或完全相同的元件。在本文中，术语“远端”表示工具或组件的远离用户的部分，术语“近端”表示工具或组件的邻近用户的部分。图1说明了使用传统超声换能器阵列的超声成像系统的实例。超声探头20包括一个传统二维超声换能器阵列10，该阵列具有排列成多个行和列的多个声学元件12(参考图1)。这些声学元件12被配置和排列成通常的平面结构。每一个声学元件12均由适当的压电材料制成，并且当驱动信号被施加到声学元件12上时，每一个声学元件12均能够产生特定频率的声脉冲8。所产生的声脉冲8撞击一个声学目标，声脉冲8中的能量至少有一部分作为回波信号6被反射回声学元件12。此外，每一个声学元件12均能够接收来自声学目标的回波信号6，并且产生相应的输出信号。传统超声成像系统具有一个用于产生驱动信号25以及用于电子地控制声脉冲8(“波束控制”)的波束控制器40。因为声束30是由位于二维换能器阵列10的各行和列中的声学元件12产生的，所以该二维换能器阵列10通常和伴随电路一起被使用以产生声学目标的三维超声图像。通过控制由波束控制器40驱动的各声学元件12之间的相位差或时延(也就是相移)，多个声脉冲8被组合成声束30，该声束30能够在方向A和方向B(在图1中用双箭头A和B表示)上由波束控制器40电子控制，从而在超声换能器阵列10的视野本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声成像设备，包括：一个超声探头；被设置和排列成形成一个二维阵列的多个声学元件，所述二维阵列被设置成适合安装在该超声探头内，其中所述多个声学元件包括至少一个能够产生声脉冲和／或接收回波信号的主动声学元件；和一个耦 合到所述二维阵列的波束控制器，所述波束控制器能够驱动该至少一个主动声学元件，从而产生用于撞击声学目标以产生至少一个回波信号的所述声脉冲，并且所述波束控制器具有能够通过履带式移动来控制所述声脉冲的定向移动的相关电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-6-30 60/483,7971.一种超声成像设备，包括一个超声探头；被设置和排列成形成一个二维阵列的多个声学元件，所述二维阵列被设置成适合安装在该超声探头内，其中所述多个声学元件包括至少一个能够产生声脉冲和/或接收回波信号的主动声学元件；和一个耦合到所述二维阵列的波束控制器，所述波束控制器能够驱动该至少一个主动声学元件，从而产生用于撞击声学目标以产生至少一个回波信号的所述声脉冲，并且所述波束控制器具有能够通过履带式移动来控制所述声脉冲的定向移动的相关电路。2.根据权利要求1所述的超声成像设备，其中所述波束控制器进一步包括能够通过波束控制来控制所述声脉冲的定向移动的相关电路。3.根据权利要求1所述的超声成像设备，进一步包括一个耦合到所述二维阵列的信号处理器，以用于处理所述至少一个回波信号，从而形成至少一个图像信号。4.根据权利要求1所述的超声成像设备，其中所述二维阵列被设置和排列在一个基本上呈平面的结构中。5.根据权利要求1所述的超声成像设备，其中所述二维阵列被设置和排列在一个基本上呈圆柱形的结构中。6.根据权利要求1所述的超声成像设备，其中所述二维阵列被设置和排列在一个基本上呈凸面的结构中。7.根据权利要求7所述的超声成像设备，其中所述凸面结构包括基本上相等的横向和纵向尺寸。8.一种用于改进超声成像设备中的体成像的方法，包括以下步骤提供一个超声探头；提供被设置和排列成形成一个二维阵列的多个声学元件，所述二维阵列被设置成适合安装在该超声探头内，其中所述多个声学元件包括至少一个能够产生声脉冲和/或接收回波信号的主动声学元件；提供一个耦合到所述二维阵列的波束控制器，所述波束控制器能够驱动该至少一个主动声学元件，从而产生用于撞击声学目标以产生至少一个回波信号的所述声脉冲，并且所述波束控制器具有能够通过履带式移动来控制所述声脉冲的定向移动的相关电路；以及启动所述波束控制器以产生和移动所述声脉冲。9.根据权利要求8的方法，其中所述波束控制器进一步包括能够通过波束控制来控制所述声脉冲的定向移动的相关电路。10.根据权利要求8的方法，进一步包括提供一个耦合到所述二维阵列的信号处理器的步骤，以用于处理所述至少一个回波信号，从而形成至少一个图像信号。11.根据权利要求9的方法，进一步包括显示和所述至少一个图像信号相对应的数据的步骤。12.根据权利要求8的方法，其中所述二维阵列被设置和排列在一个基本上呈平面的结构中。13.根据权利要求8的方法，其中所述二维阵列被设置和排列在一个基本上呈圆柱形的结构中。14.根据权利要求8的方法，其中所述二维阵列被设置和排列在一个基本上呈凸面的结构中。15.根据权利要求14的方法，其中所述凸面结构包括基本上相等的横向和纵向尺寸。16.一种超声成像套件，包括至少两个超声探头，其中每一个探...

【专利技术属性】
技术研发人员：W苏多，
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]