具有不聚焦透镜的声波成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种声波成像系统。优选的系统包括一换能器透镜，其构形成以便与换能器主体配合。换能器透镜构形成以便传播声能。优选的是，换能器透镜至少部分地由声匹配材料形成，该材料表现出表现出与待成像的机体的声学特性相对应的声学特性。本发明专利技术还提供了一种方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及声波成像，尤其涉及利用声学上不聚焦的透镜的超声波成像系统和方法。
技术介绍
用于超声波成像的常规一维(1-D)的相控阵列换能器通常与使得从换能器发射的声波束聚焦的透镜结合。尤其是，这种透镜的材料性质通常被选择成，以便在纵向维度中使一来自换能器的声波束聚焦。纵向维度也可以例如通过在换能器阵列处形成一凹形来以机械方式聚焦。横向维度通常以电子方式聚焦。例如，常规的一维相控阵列换能器使用了一促进发射的声能在机体内例如在人体内聚焦的透镜。这种透镜的材料通常保持的声速比人体保持的声速(约1.5毫米/微秒)要小。所以通过透镜传播进入体内的声能趋向于在体内会聚或聚焦。从常规的一维换能器发射的声能在体内聚焦被图1示意地描述。在图1中，代表性的所示声波12、14、16、18和20通过聚焦透镜24从换能器22发射出。如在其中描述的，当声波深入机体30传播时，它们趋向于聚焦，这至少部分地应归因于透镜材料。如图所示，声能以各种速度和各种波振面形状传播，波振面形状取决于例如声能经其传播的材料中的声速和声阻抗。例如，透镜材料中的声速越接近机体中的声速，从换能器发射的能量与以入射角进入机体的能量就越接近。另外，透镜材料和机体的声阻抗越接近，就有更多的声能从换能器发射并进入机体。因为在纵向和横向维度中从二维(2-D)换能器传出的声波束进行电子聚焦是已知的，所以使传播进入机体的声波束机械地聚焦到通常规定的程度不再是所希望的。然而，很多二维换能器继续利用凸透镜，该凸透镜趋向于机械地聚焦传播的声能。因此，需要解决现有技术中的这些和/或其它缺点的改进系统和改进方法。专利技术内容简要地说，本专利技术总体上涉及声波成像。在这方面，本专利技术的实施例可被理解成提供声波成像系统。在一优选实施例中，该系统包括一构形成与换能器主体配合的换能器透镜。换能器透镜至少部分地由声匹配材料形成，其表现出与待成像的机体的声学特性相对应的声学特性。这样构形使得从换能器透镜发射并进入机体的声能大体上不聚焦，直到其被电子聚焦技术改变。本专利技术的其它实施例可被理解成提供用于例如对患者进行声波成像的方法。一优选的方法包含的步骤是(1)提供一换能器，其具有至少部分地由声匹配材料形成的换能器透镜；和(2)传播来自于该换能器透镜的声波。本专利技术的其它系统、方法、特征和优点对于本领域的普通技术人员在审查下面的附图和详细说明时将是或将成为显而易见的。包括在此说明书之中的所有这些附加的系统、方法、特征和优点都在本专利技术范围之内，并且被后附的权利要求书所保护。附图说明本专利技术参照附图可更好地理解。图中的元件不按比例绘制，重点应放在清楚地阐明本专利技术的原理上。而且，相同的附图标记表示全部附图中的相应的部件。图1是描述现有技术的换能器发射进入代表性的机体的声能的示意图。图2是描述本专利技术的成像系统一优选实施例的示意图。图3是图2实施例的示意图，其示出了图像处理系统详细情况。图4是相对于代表性示意描述的肋骨的本专利技术的换能器一优选实施例的平面图。图5是图4实施例的侧视图，其示出了换能器相对于代表性示意描述的肋骨的代表性位置。图6是图4和5实施例的示意图，其显示经过换能器不聚焦透镜发射的代表性的非聚焦声能。图7是描述一用来实现本专利技术成像系统的基于计算机或处理器的系统的示意图。图8是描述图7成像系统的优选功能的流程图。图9是描述在一代表性的胸成像程序中如图4和5所示的换能器的代表性布置的示意图。图10是本专利技术一优选实施例的平面图。图11是图10实施例的侧视图。图12是本专利技术一优选实施例的平面图。图13是图12实施例的侧视图。图14是本专利技术一优选实施例的平面图。图15是图14实施例的侧视图。图16是描述图14透镜的制造细节的示意图。图17是描述图15透镜的制造细节的示意图。具体实施例方式如图2所示，本专利技术的成像系统的一优选实施例结合一换能器探头(“换能器”)202。例如，换能器202可以是二维(2D)相控阵列换能器，但可以利用其它的换能器构形。换能器202与一图像处理系统204进行电通信。图像处理系统204提供信号给换能器202，使得换能器能经由透镜206发射声能。换能器接收器经由透镜206接收反射声能，并将对应于收到的声能的信号提供给图像处理系统来处理。透镜206被换能器主体的前端210保持在一相对于换能器主体208的位置上。尤其是，透镜206适于至少部分地固定在由前端限定的孔内。然而，可以使用多种其它的构形。优选的是，透镜206构形成一声学上不聚焦透镜。更确切地说，透镜206由一所选材料形成，并/或展现出一特殊形状，以使得在大致不使声能机械聚焦的情况下，使声能传播进入例如人体的机体内。例如，本专利技术的实施例可利用一至少部分地由声匹配材料形成的透镜。这种声匹配材料优选地表现出与典型机体中的声速和声阻抗大致匹配的声速和声阻抗。例如，一表现出的声速在约1.4毫米/微秒到1.6毫米/微秒范围内的材料可认为是声匹配材料。声匹配材料也优选地表现出在约1.3到1.7Mrayl(兆瑞利)范围内的声阻抗。在一些实施例中，声学上不聚焦透镜特别是可由丁二烯、苯乙烯丁二烯、和/或橡胶和/或聚合体的相关类材料形成。这些材料典型地使声能在2MHz时以大约3db/cm的速度衰减，并且在5MHz时以大约8db/cm的速度衰减。如已知的，常规透镜材料，诸如硅酮，使声能在2MHz时以大约9db/cm的速度衰减，并且在5MHz时以大约33db/cm的速度衰减。应该注意的是，本领域普通技术人员可以选择一由单独来说不认为是声匹配材料的材料制成的透镜。然而，可提供一材料组合物，其组合起来表现出例如声速在约1.4毫米/微秒到1.6毫米/微秒的范围之内的声匹配性质，并且声阻抗在约1.3到1.7Mrayl(兆瑞利)的范围之内，这被认为是很好地落在本专利技术的范围内。通过提供一声学上不聚焦透镜，成像系统200可使声能传输进入机体，此机体在横向和纵向维度中都适合于电子聚焦。尤其是，成像系统可提供有助于进行比较灵敏的电子聚焦的声波束。与其它使用机械聚焦透镜的系统相比，这可以帮助改进变焦成像功能。还假设，一使用声学上不聚焦透镜的成像系统可提供特别适用于对比成像应用的声波束。如在下文详细说明的，本专利技术的成像系统能包括多种形状的透镜，该透镜至少部分地由声匹配材料形成。现在参考图3，成像系统200的优选实施例，尤其是成像处理系统204的一优选实施例将被更详细地说明。应当理解图3不必阐明优选系统的每个组件，而将重点放在与在此披露的系统和/或方法最相关的元件上。如图3所示，成像系统200包括换能器202，该换能器被电连接到图像处理系统204的发射/接收开关302。发射/接收开关302可将换能器置于发射或者接收模式。为了在发射模式的操作过程中使通过换能器的声能的发射容易进行，图像处理系统204包括设定发射信号的发射频率fo的发射频率控制器304，和调制各种发射信号线的发射波形控制器306。发射频率控制器304和发射波形调制器306在中央控制器310的控制下工作。为了在接收模式的操作中使通过换能器的声能的接收容易进行，图像处理系统204包括模数换能器312，该模数换能器将换能器202接收到的模拟信号转换为数字信号。数字滤波器，例如射频滤波器，从接收到的数据中过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波成像系统，所述声波成像系统包括：换能器透镜，其构形成以便与换能器主体配合，该换能器透镜至少部分地由声匹配材料形成，该声匹配材料表现出与待成像的机体的声学特性相对应的声学特性，从而通过该换能器透镜使得从该换能器透镜发射的和进入该机 体的声能以机械方式大致不聚焦。

【技术特征摘要】
US 2001-7-31 09/919,1221.一种声波成像系统，所述声波成像系统包括换能器透镜，其构形成以便与换能器主体配合，该换能器透镜至少部分地由声匹配材料形成，该声匹配材料表现出与待成像的机体的声学特性相对应的声学特性，从而通过该换能器透镜使得从该换能器透镜发射的和进入该机体的声能以机械方式大致不聚焦。2.根据权利要求1所述的声波成像系统，其特征在于，该换能器透镜中具有在约1.4到约1.6毫米/微秒范围内的声速。3.根据权利要求1所述的声波成像系统，其特征在于，该换能器透镜具有在1.3到1.7Mrayl(兆瑞利)之间的声阻抗。4.根据权利要求1所述的声波成像系统，其特征在于，该换能器透镜具有一换能器接合端和一组织接合表面，该换能器接合端构形成以便与换能器主体接合，该组织接合表面形成为一从大致平的区域、大致圆柱形的区域和大致球形的区域中选择的区域。5.根据权利要求1所述的声波成像系统，其特征在于，所述声波成像系统还包括具有换能器主体和声波阵列的换能器，该换能器主体固定该声波阵列，该换...

【专利技术属性】
技术研发人员：M格雷维威尔逊，W苏多尔，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]