用于执行超声宽波束发送和多线接收成像的系统、方法和机器可读的程序技术方案

用于执行超声宽ＴＸ、多线ＲＸ成像的系统，该系统包括：　　　　发射机，所向目标发射超声波束，该波束在目标的至少一个位置上具有预定的空间能量分布，该发射机包括多个换能器元件，每个换能器元件能够产生具有所需形状的选定的电波形；　　　　发射机处理器，被配置来控制在每个换能器元件上产生的波形的形状，其中波束的空间能量分布是通过控制由每个换能器元件产生的波形的形状而受到控制的；　　　　接收机，接收来自由发射机的指向目标的超声波束的能量；以及　　　　接收机处理器，被配置来处理接收的能量，以确定代表目标的图像数据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声成像系统，以及具体涉及用于通过发射在目标处具有预先选择的空间能量分布的宽波束(宽TX)和处理从目标接收的能量以确定代表目标的图像数据而执行超声成像的系统、方法和软件程序。具体地，本专利技术针对通过使用超声宽TX和多线接收(多线RX)成像而创建目标的图像数据的医用超声诊断系统、方法和软件程序。已经知道有各种各样的、用于进行超声成像的方法和系统。授权给Bolorforosh等的美国专利No.6,277,073、授权给Cole等的美国专利No.6,172,939、授权给Mallart等的美国专利No.5,276,654和授权给Augustine的美国专利No.4,644,795描述了用于进行超声成像的各种各样的方法和设备，所有这些专利整体地在此引用以供参考。通常，当执行超声成像时，典型地具有压电晶体形式的换能器单元对要被成像的目标(即病人)以进行物理交流的方式放置。当压电元件被电流脉冲激励时，压电元件在特定的频谱上以特定的强度发送超声波突发。这些波然后传播到目标以对目标的结构或不同深度的结构成像。当这些波通过目标行进到想要的深度时，波能量被目标中的逐渐较深的组织层部分吸收和/或反射，直至所有的能量或被吸收或被反射为止。对于医学成像目的，被目标反射的能量然后返回到发射这些波的压电元件和/或另一个压电元件，在其中波的能量使得压电元件产生电信号，该电信号然后被处理以形成图像数据。在一秒钟内可以发生许多次这样的循环。尽管在现有技术的超声成像设备中可以以高速度采集到数据，但三维(3D)体积的成像仍旧是一个挑战。三维的实时超声采样需要在每次体积扫描时测量从体积内许多点反射的能量。假定可以得到数据的速率是有限的，由于声音的有限的速度，3D成像对要被成像的区域进行采样所能提供的发送/接收周期的数目有严格的限制。这对于高帧速率、大观看区域的二维(2D)应用同样如此。因此，非常希望找到在给定的时间段内得到更多数据的方法。通常，医用超声成像设备使用被安排在换能器头中的多个压电元件，如在授权给Cole等的美国专利No.6,172,939中看到的。这样的设备可用来”操控”发送(TX)和接收(RX)波束以形成图像。这通常是通过”扫描”一个波束以顺序地使声穿透要成像的整个体积而完成的。扫描典型地包括在扫描线的单个”帧”的过程中顺序地发送多个波束穿过目标的体积。通过用适当延时的和加权的脉冲波形给换能器头中压电元件的全部或其分组提供能量，形成每个离散的发送波束。每个离散的发送波束往往只使声穿透要成像的、小部分体积。需要发射上百个波束来创建单个2D帧，以及需要发射几千个波束来创建一个3D帧。特别是在后一种情形，这需要很多时间。加快采集数据的速率的一个解决方案牵涉到如在授权给Augustine的美国专利No.4,644,795中描述的、使用比较宽而平坦的发送波束，以使得在宽平的发送波束内的多个接收波束可以同时有效地被利用。这个技术通常称为”多线接收”。Augustine的发送成形器使用幅度加权(具体地基于正弦函数)，以便按平方增加发送波束和使声穿透大的区域。在每个信道上发送相同的波形，但幅度是不同的(或波形被颠倒)。然而，即使在发送聚焦点，使用这种方法来控制目标上能量分布的形状仍旧具有它的限制。由于只有幅度加权被使用来建立波前，对组织的声穿透的均匀性和在打算的发送波束边界以外的目标的排除受到限制。多线RX是对于发送周期的相当有效的使用，因为它允许对于每个发送事件得到多个接收线。同样地，离散的多线发送(“多线TX”)可用来提高数据的采集速率。多线TX的基本原则是使用并行传输路径来沿相邻的、但空间上不同的路径发送离散的多个波束，如在授权给Cole等的美国专利No.6,172,939中描述的。多个发送波束可以从设备进行发送，它们被发射到目标。多线RX也用来形成并行的接收波束，正如以上讨论的。B模式数据是收到的回波幅值的指示，它可以从收到的多线回波得到和显示(和/或被存储)，正如技术上已知的。这些概念可以扩展到它们的逻辑结论。离散的接收波束的比例可以按发送波束的比例而变化，以便”看到”目标的更多的点。在”2X”的多线RX中，接收波束各放置在发送波束的中心的每一边。在”4X”的多线RX中，两个接收波束各放置在发送波束的每一边，等等。对于压电元件的二维2D阵列，可以通过接收来自发送波束的上面和下面以及两边的波束而把多线概念扩展到垂直面方向。这些传统的方法和系统允许超声成像能力逐步改进。然而，仍旧很需要改进超声成像系统的总的性能。正如从现有技术看到的，传统的方法常常需要在能够形成完整的目标图像之前进行多次发射。同样地，在美国专利No.4,644,795中描述的宽TX波束形成器，由于只改变在每个信道上发送的信号的相对幅度而不改变不同信道的波形的总体形状，因而在灵活性方面受到限制。这限制了发送波束的”裙边”的陡度能被增加的程度。理想地，发送波束应当具有“厢式货车(boxcar)”形状，而不是梯形的形状。因此，仍旧需要使得超声成像技术最佳化，以便得到尽可能多的数据和提供尽可能多的对有关成像的物体的见解。在以下说明中将阐述和明白本专利技术的目的和优点，以及将通过本专利技术的实践进行学习。通过在说明书和所附权利要求中以及从附图具体地指出的方法和系统，将认识和得到本专利技术的另外的优点。为了达到这些和其它优点和按照本专利技术的目的，正如体现的和广义描述的，本专利技术包括用于进行超声宽波束发送和多线接收成像的系统，其中系统包括被配置来向目标发射超声波束的发射机，其中波束在目标的至少一个位置上具有预定的空间能量分布。发射机还包括多个换能器元件，其中每个换能器元件能够把具有所需形状的选择的电波形变换而产生超声压力波。系统还包括发射机处理器，它被配置来在连接到换能器元件的每个信道上生成电波形并控制它的形状(和延时)，以使得超声波束的空间能量分布可以通过控制在每个换能器元件上产生的波形的形状而被控制。系统还包括接收机，它接收来自发射机的指向目标的超声波束的能量。而且，提供了接收机处理器，它被配置来处理接收的能量，以确定代表目标的图像数据。优选地，提供了一种系统，其中超声波束的空间能量分布在目标的位置处是相当平坦的，以及接收机由与发射机相同的多个换能器元件的至少一部分所形成，以及从任何换能器元件发射的波形的最后的形状可以通过组合至少两个预先选择的波形而被确定。例如，可以有更多的换能器元件用于接收波束而不是用于发送波束。同样地，发射机和接收机可以由完全不同的换能器元件形成，或只使用相同的换能器元件中的若干个来形成。本专利技术的另一个方面，提供了一种系统，其中接收的能量以至少一个具有外部周界的接收波束的形式被接收，以及发射机还被配置成在至少一个接收波束的外部周界上发送超声防护波束。本专利技术的再一个方面，提供了一种系统，其中换能器元件基本上排列成二维阵列，以及其中从第一换能器元件发送的波形的瞬时频率(和/或幅度)可以不同于从第二换能器元件发送的波形的瞬时频率。系统提供在不同信道上的不同延时，以允许操控和聚焦发送和接收波束。本专利技术还包括用于执行超声宽TX、多线RX成像的方法，包括选择在多个换能器元件上向目标发送的波形的步骤，其中每个换能器元件能够产生具有想要的形状的选择的波形以及所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于执行超声宽TX、多线RX成像的系统，该系统包括发射机，所向目标发射超声波束，该波束在目标的至少一个位置上具有预定的空间能量分布，该发射机包括多个换能器元件，每个换能器元件能够产生具有所需形状的选定的电波形；发射机处理器，被配置来控制在每个换能器元件上产生的波形的形状，其中波束的空间能量分布是通过控制由每个换能器元件产生的波形的形状而受到控制的；接收机，接收来自由发射机的指向目标的超声波束的能量；以及接收机处理器，被配置来处理接收的能量，以确定代表目标的图像数据。2.权利要求1的系统，其中超声波束的空间能量分布在目标的位置处基本上是平坦的。3.权利要求2的系统，其中接收机由多个换能器元件形成。4.权利要求3的系统，其中形成接收机的多个换能器元件包括形成发射机的多个换能器元件的至少一部分。5.权利要求2的系统，其中接收的能量是以至少一个具有外部周界的接收波束的形式被接收的，以及发射机还被配置成在该至少一个接收波束的外部周界上发送超声防护波束。6.权利要求4的系统，其中由第一和第二换能器元件产生的波形的形状是不同的。7.权利要求1的系统，其中从任何换能器元件发射的波形的最后形状是通过组合至少两个预先选定的波形而被确定的。8.用于执行超声宽TX、多线RX成像的方法，包括以下步骤选择在多个换能器元件上向目标发送的波形，其中每个换能器元件能够产生具有所需形状的选定的波形以及所述换能器元件包括发射机；从发射机发送超声波束，其中波束在目标的至少一个位置上具有预定的空间能量分布，其中波束的空间能量分布是通过控制由每个换能器元件产生的波形的形状而受控制的；接收来自由发射机的指向目标的超声波束的能量；以及处理接收的能量，以确定代表目标的图像数据。9.权利要求8的方法，其中超声波束的空间能量分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·S·罗宾森，
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：