一种超声诊断成像系统具有低压超声信号通路，该低压超声信号通路包括前端电路，该前端电路以低压发射器驱动探头信号导体并具有输入耦合到信号导体的低压接收器或前置放大器。发射高压产生于系统主机中并由探头线缆耦合到探头中的高压发射器，这些发射器具有耦合到信号导体的低压输入和耦合到换能器阵列的元件的输出。发射／接收开关位于探头中并与高压发射器并联耦合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高压换能器的低压超声系统本专利技术涉及医疗诊断超声系统，具体而言，涉及具有低压信号通路的超声系统，该低压信号通路与具有集成高压电子线路的换能器一起工作。医疗诊断超声系统使用探头，探头利用压电换能器元件发射和接收超声波。压电换能器元件需要高压发射器电路来实现发射信号电平，信号电平将以充分大的能量穿透组织，以导致可以由换能器元件感测到的返回回波信号。较低的发射电压导致超声波对组织的较弱穿透、会造成模糊图像的差信噪比水平或完全没有来自更大深度的可探测回波信号。因此，当前的高性能超声系统以较高的电压驱动信号来驱动其换能器元件，这些电压驱动信号一般大约为80伏或更高。另一方面，接收器电子线路由非常灵敏的低压电路构成。 此外，接收器电子线路必须与发射器电路连接到相同的换能器元件。这些不同的需求的结果是必需要有发射/接收开关。发射/接收开关常常由二极管形成，通常在接收回波信号时是闭合的，而在发射器工作时是打开的，以将接收器与高压电路隔离。在过去，超声系统的发射器和接收器电路是由印刷电路板上的分立式半导体部件形成的。但是随着半导体工艺的进展，集成超声系统发射器和接收器电路的能力也在进展。 当前，可以利用全部集成在同一集成电路上的高压发射器电路、低压接收器电路和发射/ 接收开关来构造超声系统。不过，这种集成也并非没有其局限性。在同一 IC上组合高压和低压电子线路限制了能够使用的IC工艺选择。此外，因为发射器必须通过探头线缆驱动探头的换能器元件，所以仅仅为了驱动线缆就必须消耗充分高的功率。在很多超声系统中，大约三分之二的发射功率仅仅用于提供线缆中损耗的功率。这种显著高的功率驱动能力需要很大尺寸和成本的集成电路。因此，期望减小超声系统中高压电路的尺寸和成本。根据本专利技术的原理，提供了一种诊断超声系统，其在系统主机的超声信号通路中仅使用低压电路。高压发射器电路位于探头中。因此，系统主机中用于信号通路的仅有的高压电路是向探头中的发射电路供应高压的高压电源。这减小了整个系统的功耗，因为系统主机中的高压发射器不再驱动探头线缆中的导体。系统封装可以更小，使用的功率更少， 并且需要的冷却更少。在附图中附图说明图1以方框图形式示出了典型超声诊断成像系统的信号通路；图2以方框图形式示出了典型超声系统的波束形成器前端电路、线缆和ID阵列探头换能器；图3以方框图形式示出了典型超声系统的波束形成器前端电路、线缆和2D阵列探头换能器；图4以方框图形式示出了根据本专利技术原理构造的超声系统的波束形成器前端电路、线缆和ID阵列探头换能器；图5以方框图形式示出了根据本专利技术原理构造的另一种超声系统的波束形成器前端电路、线缆和ID阵列探头换能器；图6以方框图形式示出了根据本专利技术原理构造的超声系统的波束形成器前端电路、线缆和2D阵列探头换能器；图7示出了适用于本专利技术超声系统的探头中的高压FET发射器电路；图8示出了适用于本专利技术超声系统的探头中的高压运算放大器发射器电路。首先参考图1，以方框图形式示出了典型的超声系统信号通路。探头10包括发射和接收超声能量的换能器阵列12。换能器阵列12可以是发射和从图像平面接收能量的一维(ID)换能器元件阵列/或发射和从用于2D或3D成像的体区域接收超声的二维QD)阵列。ID阵列探头可以包括无源匹配部件和复用器，以在特定时间将特定阵列元件连接到探头线缆14的导体。探头还可以具有前置放大器，以提升接收到的回波信号的电平。2D阵列探头一般将包含微波束形成电路，以在探头中执行一些波束形成并减少将3D图像信号耦合到系统主机中的波束形成器20本来需要的线缆导体的数量。系统主机可以采用几种构造，从手持式或便携单元，到膝上计算机状的构造，或者基于推车的系统。系统主机包括探头线缆14所连接到的波束形成器20。波束形成器20 执行两项功能发射和接收。发射波束形成器将利用提供以超声进行期望的组织穿透所需的高能量信号驱动换能器阵列的元件。为此目的，从高压电源22为发射波束形成器供应高压。通过线缆14的导体驱动探头中的换能器元件；发射波束形成器必须供应能量以驱动线缆和元件，其中发射器中有对应的功耗。波束形成器20还包括接收波束形成器，其对阵列元件接收的并通过线缆14的导体耦合到波束形成器20的回波信号进行波束形成。将相干的经波束形成的回波信号耦合到信号处理器30，信号处理器30执行信号处理功能，例如滤波、检测、信号合成和多普勒处理。经处理的回波信号被耦合到图像处理器40，图像处理器 40将信号处理成期望的图像格式以进行显示。在图像显示器50上显示所得的图像信号。 系统主机中的超声信号通路就这样开始于探头线缆14到主机的连接，并结束于超声图像在显示器50上的显示，其中在主机处向探头10及其线缆14发送信号并从探头10及其线缆14接收信号。图2更详细地示出了系统主机的前端对，在此连接到探头线缆14和换能器阵列 12。图2将探头10示出为具有ID阵列换能器，其中仅有一个元件12'被示为通过前端电子线路M连接到波束形成器20的其通道。前端电子线路包括图中所示的三个部件发射器26、发射/接收(T/R)开关和前置放大器观。为了发射，由高压电源22为发射器沈供电，以利用用于换能器元件12'的适当发射信号驱动线缆14的导体。在发射期间，打开T/R 开关以保护前置放大器不受高压发射信号影响。在发射之后，在阵列元件12'接收回波信号时，发射器不工作，并且闭合T/R，以从阵列元件12 ‘向前置放大器观施加低电平回波信号。经放大的回波信号被波束形成器20的接收波束形成器的通道处理。在这一实施例中， 可以看出，到线缆14的导体的信号连接是高压连接，以符合由发射器沈供应的元件12'的高压驱动需求。发射器^KT/R开关和前置放大器观可以由分立式部件形成或形成于单一单片高压IC上，或由分立式部件和IC的组合形成。图3示出了耦合到用于3D成像的2D阵列探头时的图2的系统主机。在这种情况下，探头10包括微波束形成器11以在用于2D阵列换能器的探头内提供至少一些波束形成。阵列换能器的两个元件12'被示为连接到微波束形成器11。为了发射，由主机发射器沈产生的高压驱动信号通过线缆14耦合到衰减器17，衰减器17将驱动电压电平衰减到适于微波束形成器的电平。针对个体换能器元件12'将发射信号适当地延迟延迟τ。 微波束形成器中的发射开关Tl... Tn在发射期间闭合，而微波束形成器中的接收器开关Rl......1 和T/R开关此时打开，如系统主机中的T/R开关那样。换能器元件12'然后被由高压电源22供电的微波束形成器的发射器16以必需的高压发射信号驱动。在回波接收期间，发射开关Tl. . . Tn打开，而接收开关Rl. . . 1 和T/R开关闭合。所接收到的回波被微波束形成器中的前置放大器18放大，被微波束形成器延迟延迟τ，并且在延迟的输出处被组合以至少形成部分波束形成的回波信号。在接收期间闭合衰减器开关以绕过衰减部件， 经波束形成的信号通过线缆14的导体耦合到系统主机，其中它们通过闭合的T/R开关耦合到前置放大器观，并继续耦合到接收波束形成器以完成波束形成。在这一配置中，需要高压部件，以用于系统主机发射器沈，并且还用于微波束形成器11中的发射信号通路。在图示的示例中，仅有微波束形本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有低压系统主机信号通路的超声诊断成像系统，其包括：超声系统主机，所述超声系统主机具有多个低压发射器输出和低压接收器输入，每个低压发射器输出和低压接收器输入均耦合到探头信号导体；耦合到探头高压供应导体的高压电源；以及具有换能器元件的阵列、高压发射器和多个发射／接收开关的超声探头，每个高压发射器均耦合到所述高压供应导体并具有耦合到探头信号导体的输入和耦合到换能器元件的输出，并且每个发射／接收开关均耦合于换能器元件和探头信号导体之间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·鲁滨逊，
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
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