具有换能器元件的声学成像探头制造技术

一种声学成像探头具有能调节的有效高程长度。所述声学成像探头具有换能器元件，所述换能器元件包括多个声学换能器，所述换能器元件被划分成多个邻近的换能器的集合。处理模块控制在成像过程期间有几个集合对由声学换能器元件发射的声学脉冲产生贡献，从而调整所述声学成像探头的有效高程长度。声学成像探头的有效高程长度。声学成像探头的有效高程长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有换能器元件的声学成像探头


[0001]本专利技术涉及声学成像探头领域，特别涉及具有换能器元件的声学成像探头。

技术介绍

[0002]包括换能器元件阵列的声学成像探头正被越来越多地使用在医学领域中。这样的成像探头的一个用例场景是与血管内导管(例如，IVUS)一起使用，其中，换能器元件被定位在导管(远端)上，以便被插入对象的血管。通常，换能器元件由一个或多个单独的换能器或“鼓”组成。每个换能器可以包括例如压电换能器(PZT)或电容式微机械超声换能器(CMUT)。
[0003]通常，换能器元件发射声学脉冲(例如，超声脉冲)并且检测所发射的声学脉冲的回波。能够处理回波以生成图像。声学脉冲可以是超声脉冲，其对应生成的图像是超声图像。
[0004]一直期望最大限度地提高由换能器元件阵列生成的图像的分辨率。在一些现有的解决方案中，这是通过以较高的中心频率操作每个换能器元件的换能器来实现的。然而，这是以降低(一个或多个)声学脉冲的穿透深度为代价的。一些解决方案提出，通过使阵列能够在高分辨率模式(穿透性降低)和高穿透性模式(分辨率降低)下操作来规避这一问题。在这些解决方案中，通过将由阵列的换能器发射的声学脉冲的中心频率从高频(用于高分辨率模式)移到低频(用于高穿透性模式)来实现这两种模式。
[0005]一直期望提供替代和/或改进的机制以实现高穿透性和/或高分辨率。

技术实现思路

[0006]本专利技术由权利要求来限定。
[0007]依据根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种声学成像探头。
[0008]所述声学成像探头包括：换能器元件，所述换能器元件包括：一个或多个邻近的换能器的第一集合；以及一个或多个邻近的换能器的第二集合，一个或多个换能器的所述第一集合邻近一个或多个换能器的所述第二集合，其中，每个换能器被配置为能受控地发射声学脉冲并接收作为对所发射的声学脉冲的响应的一个或多个回波。
[0009]所述声波探头还包括处理模块，所述处理模块被配置为控制所述换能器元件的操作，所述处理模块被配置为至少能在以下操作模式中操作：第一模式，其中，所述处理模块控制所述换能器元件，使得仅一个或多个邻近的换能器的所述第一集合发射声学脉冲并且所述第一集合的换能器在发射声学脉冲时同步操作以提供第一组合声学脉冲；以及第二模式，其中，所述处理模块控制所述换能器元件，使得一个或多个邻近的换能器的所述第一集合和所述第二集合都发射声学脉冲并且所述第一集合和所述第二集合的换能器在发射声学脉冲时同步操作以提供第二组合声学脉冲。
[0010]本专利技术提供了具有一个或多个换能器元件的声学探头，这一个或多个换能器元件由邻近的换能器组成，其中，每个换能器元件具有能受控的有效长度。换能器元件的换能器可以沿着同一轴线进行定位，即，形成线性阵列。特别地，通过将换能器元件划分成两个或
更多个邻近的集合(每个集合能由处理模块个体控制)，激活的集合的数量控制了换能器元件的有效长度或尺寸。
[0011]专利技术人已经认识到，能够通过同时操作更多的换能器来增加声学脉冲的穿透深度，使得由具有更大有效长度的换能器元件发射的组合声学脉冲(比更短的换能器元件)具有更大的幅值或更大的声压，从而得到更大的穿透深度。然而，专利技术人已经认识到，增加换能器元件的长度/尺寸以提供这样的额外的换能器的操作会降低根据声学脉冲的回波生成的声学图像的可能的分辨率。这是因为，对于更长或更大的换能器元件，更加难以精确指出反弹声学脉冲的元件的精确定位，因为随着换能器元件越来越多地从点源发散到线性/面积源(即，变长或变大)，声学脉冲的精确起源变得不太确定。
[0012]专利技术人提出在两种模式中操作换能器元件。在第一模式中，控制全部换能器元件的第一(相对较小)部分以发射组合声学脉冲。在第二模式中，控制全部换能器元件的第二(较大)部分以发射组合声学脉冲。
[0013]通过这种方式，当在第一模式中操作时，能够提高成像分辨率(因为换能器元件的有效长度/尺寸减小了)，但以穿透性降低为代价(因为使用了更少的换能器)。当在第二模式中操作时，能够增加穿透深度(因为使用了更多的换能器)，但以成像分辨率降低为代价(因为换能器元件的长度/尺寸增大了)。所提出的声学探头因此允许受益于更灵活的操作，从而提高了其效用并避免了针对不同的穿透/分辨率要求提供单独探头的需求(具有额外的成本/材料要求并可能要求多个有创流程来对对象进行适当成像)。
[0014]使用线性换能器元件会是特别有利的，因为在线性换能器元件中，改变高程长度的效应会特别明显。在第一模式与第二模式之间切换的构思特别适用于线性阵列，因为它们通常用于既期望高穿透性信息又期望低穿透性信息的场景(例如在血管内超声设备中)。
[0015]当然，声学成像探头可以包括多个换能器元件，每个换能器元件以先前描述的换能器元件的方式进行配置。
[0016]在一些实施例中，每个换能器被配置为要求电压偏置以能受控地发射声学脉冲，并且所述处理模块被配置为：当在所述第一模式中操作时，仅向邻近的换能器的所述第一集合提供电压偏置；并且当在所述第二模式中操作时，向邻近的换能器的所述第一集合和所述第二集合都提供电压偏置。
[0017]在一些示例中，所述处理模块被配置为控制所述换能器元件，使得所述第一组合声学脉冲的中心频率不同于所述第二组合声学脉冲的中心频率。
[0018]在至少一个实施例中，所述处理模块被配置为控制所述换能器元件，使得所述第一组合声学脉冲的中心频率大于所述第二组合声学脉冲的中心频率。
[0019]专利技术人已经认识到，通过在切换发射组合声学脉冲的换能器的数量的同时切换频率，能够提供更大的第一模式与第二模式之间的差异。因此，存在切换频率和切换使用的(邻近的)换能器的数量的组合效应。
[0020]所述处理模块还可以被配置为能根据组合策略操作，在所述组合策略中，所述处理模块在以所述第一模式操作与以所述第二模式操作之间迭代切换。
[0021]当根据所述组合策略操作时，所述处理模块可以响应于由所述换能器发射的预定数量的组合声学脉冲而在所述第一模式与所述第二模式之间切换。
[0022]例如，处理模块可以响应于(自从最后一次切换以来)由换能器发射的单个组合声
学脉冲而(即，在每个组合声学脉冲之后)从第一模式切换到第二模式(并且反之亦然)。在其他示例中，处理模块可以响应于(自从最后一次切换以来)由换能器发射的预定数量的(例如，2个、3个或5个)组合声学脉冲而从第一模式切换到第二模式(并且反之亦然)。
[0023]当然，当从第一模式切换到第二模式时的组合声学脉冲的预定数量可以不同于当从第二模式切换到第一模式时的组合声学脉冲的预定数量。例如，处理模块可以响应于由换能器发射的第一预定数量的第一组合声学脉冲而从第一模式切换到第二模式，并且可以响应于由换能器发射的第二预定数量的第二组合声学脉冲而从第二模式切换到第一模式。第一预定数量与第二预定数量可以是不同的。该实施例提高了成像的灵活性，并且允许对成像探头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种声学成像探头(100、200、300)，包括：换能器元件(110、210、310)，其包括：邻近的换能器(211)的第一集合(215)；以及邻近的换能器的第二集合(216)，其中，所述第一集合邻近所述第二集合；其中，每个换能器被配置为能受控地发射声学脉冲并接收作为对所发射的声学脉冲的响应的一个或多个回波信号，处理模块(120、220、320)，其被配置为至少在以下模式中控制所述换能器元件的操作：第一模式，其中，所述处理模块被配置为控制所述换能器元件，使得仅换能器的所述第一集合发射声学脉冲并且所述第一集合的换能器在发射声学脉冲时同步操作以提供第一组合声学脉冲；以及第二模式，其中，所述处理模块被配置为控制所述换能器元件，使得换能器的所述第一集合和所述第二集合都发射声学脉冲并且所述第一集合和所述第二集合的换能器在发射声学脉冲时同步操作以提供第二组合声学脉冲。2.根据权利要求1所述的声学成像探头(100、200、300)，其中，每个换能器(211)被配置为要求电压偏置以能受控地发射声学脉冲，并且所述处理模块(120、220、320)被配置为：当在所述第一模式中操作时，仅向换能器的所述第一集合提供电压偏置；并且当在所述第二模式中操作时，向换能器的所述第一集合和所述第二集合都提供电压偏置。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的声学成像探头，其中，所述处理模块(120、220、320)被配置为控制所述换能器元件，使得所述第一组合声学脉冲的中心频率不同于所述第二组合声学脉冲的中心频率。4.根据权利要求3所述的声学成像探头(100、200、300)，其中，所述处理模块(120、220、320)被配置为控制所述换能器元件，使得所述第一组合声学脉冲的中心频率大于所述第二组合声学脉冲的中心频率。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的声学成像探头，其中，所述处理模块(120、220、320)还被配置为能根据组合方案操作，在所述组合方案中，所述处理模块在以所述第一模式操作与以所述第二模式操作之间迭代切换。6.根据权利要求5所述的声学成像探头，其中，当根据所述组合方案操作时，所述处理模块响应于由所述换能器发射的预定数量的组合声学脉冲而在所述第一模式与所述第二模式之间切换。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的声学成像探头，其中：所述换能器元件还包括邻近的换能器的第三集合，换能器的所述第三集...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：