具有模拟处理的超声成像制造技术

一种在例如超声医学成像系统的成像系统中进行信号处理的方法在转换成数字形式之前使用模拟信号处理，这可以在系统的便携式探头中执行。在一些例子中，该系统包括多个可控制的输入处理块，每个处理块实现一个离散时间模拟信号处理级，例如用于分数时间延迟的时间域滤波、抗混叠滤波或者匹配滤波。所述处理块可以利用无源电荷共享方法来实现，其中电荷利用受控的开关在连续的阶段中在电容性元件之间转移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文档涉及具有模拟处理的超声成像。
技术介绍
成像系统(例如医学超声成像系统)常常为了例如波束成形的目的而对获得的信号执行信号处理。在一些例子中，最初的处理可以在探头中执行，传感器信号在该探头中被数字化，然后在被传递到系统的另一个部件之前利用数字信号处理技术进行处理，在所述另一个部件中根据处理过的信号形成图像。在超声系统(其中探头中的换能器形成阵列)中，发送激励超声信号并且从接收到的超声信号重建体内组织图像的一种方法是从主处理单元向探头发送用于每个换能器的激励信号并且随后将从换能器接收到的信号发送回主处理单元。在一些例子中，每个换能器都具有独立的电导体，用于向主单元和/或从主单元传递信号。在一些例子中，各种形式的多路复用或调制用于减少在主单元和探头之间传递信号所需的导体数量。处理信号包括对与不同换能器关联的信号引入期望的延迟，以便聚焦所发送超声信号的传输或者聚焦对体内选定位置信号的接收。在一些超声系统中，在探头中执行一定程度的处理，由此减少在探头与主单元之间通信所需的导体数量或者减少在探头与主单元之间传递的信息量。一种处理形式是对用于不同换能器的输入或输出信号引入延迟，以改变体内信号的聚焦。在一些例子中，存储器和定时系统用于采样信号，通过在存储器中存储输入或输出值并且按期望的延迟检索它们来引入延迟，其中延迟是采样周期的整数倍。在一些例子中，延迟是利用可配置的模拟相位延迟元件引入的。在一些例子中，换能 器的子集形成“微阵列”，并且适当延迟的接收信号相加到一起，形成组合信号，使得每个微阵列都具有链接探头和主单元的单个导体或通道。为了减少在探头与主单元之间的通信需求，或者为了完全消除主单元从而形成例如具有集成显示器的便携式成像系统，需要在超声探头中对发送和/或接收的信号执行更多的处理。还需要利用减少的功率在无线探头中执行处理，从而允许在电池充电之间更长的操作持续时间或者减少从主单元到探头的功率传输需求或者减少探头的功耗需求。并且，在具有探头和主单元的两部分系统中，需要减少从探头传递到主单元的信息量，由此减少探头的带宽需求(例如，经无线链路)和/或传输功率需求。
技术实现思路
一方面，总体上，一种在例如超声医学成像系统的成像系统中的信号处理的方法在转换成数字信号之前使用模拟信号处理。在一些例子中，超声信号的输出是以模拟形式获得的，并且例如利用在以上引用的、标题为“ANALOG COMPUTATION”的共同未决申请中所描述的技术在离散时间模拟电路中处理。另一方面，总体上，超声处理系统包括多个可控制的输入处理块，每个处理块实现一个离散时间模拟信号处理级，用于处理代表超声信号的一个或多个对应的输入信号。各个方面可以包括以下的一个或多个特征。每个输入处理块都是可控制的，例如，可以控制成在信号之间弓丨入相对延迟，所述延迟是信号处理级的采样周期的一部分，例如，作为波束成形操作的一部分。超声处理系统还包括多个超声元件，每个超声元件都耦合成将代表在该超声元件接收到超声信号的信号提供给对应的输入处理块。超声处理系统还包括多个放大器,每个放大器都耦合到对应输入处理块的输入。在一些例子中，所述处理块中 的至少一些是无源的(即，没有信号放大元件)。每个输入处理块都包括无源电荷共享处理部分，其包括多个电容性元件和用于控制电容性元件之间电荷转移的多个开关(例如，晶体管)，其中所述处理部分的特性是可以根据开关的操作序列来控制的。控制器耦合到输入处理块，用于控制所述输入处理块中的一个或多个的操作。每个输入处理块都可以控制成实现离散时间模拟有限脉冲响应(FIR)滤波器。每个输入处理块还包括可控制成引入延迟的粗延迟级，其中所述延迟为采样周期的倍数。超声处理系统还包括耦合到每个(或者至少一些)处理级的输出的模数转换器(ADC)。超声处理系统还包括组合电路系统，用于组合输入处理块的多个输出，形成组合信号。超声处理系统还包括耦合到所述组合电路系统的输出的模数转换器(ADC)。探头通过适于将组合信号传递到基本单元的通信链路链接到该基本单元。输入处理块和组合电路系统在系统的便携式探头中。超声处理系统还包括耦合到输入处理块的控制器，用于重复地重新配置输入处理块。控制器对组合信号作出响应，以便适应输入信号的信号采集特性。每个输入处理块都包括多个无源信号缩放电路，每个无源信号缩放电路都用于接受模拟输入信号值和代表缩放因子的数字缩放控制值并且将缩放后的信号值的模拟表示存储到用于该缩放电路的输出级中，其中缩放后的信号值等于所接受的信号值与缩放因子的乘积。每个信号缩放电路都包括多个可切换互连的电容性元件。在缩放电路的运行中，缩放的信号值是在连续的阶段中形成的，每个阶段与电容性元件的一种可切换互连配置关联，从而允许在互连的电容器之间的共享电荷，所述电容性元件中的至少一个是根据数字缩放控制值配置的。超声处理系统还包括多个可控制的输出处理块，用于生成要作为超声信号发射的对应信号，每个块实现一个离散时间模拟信号处理级，并且可以控制成在信号之间引入相对延迟，该延迟是信号处理级的采样周期的一部分。另一方面，总体上，用于处理超声产生的信号的信号处理单元包括:用于多个超声产生的信号的输入；一个或多个可控制的无源信号处理块，每个块实现一个离散时间模拟信号处理级，用于处理从所述单元的输入接收或确定的信号；至少一个模数转换器(ADC)，用于将来自一个处理块的模拟信号输出转换成数字信号；用于从至少一个ADC提供数字信号的输出；耦合到一个或多个处理块的控制器，用于控制所述输入处理块中的一个或多个的操作；及耦合到所述控制器的控制器输入，用于向控制器提供控制信息，该控制信息用于控制所述单元的操作并且实现由所述信号处理块中的至少一些执行的信号处理功能。另一方面，总体上，一种用于处理超声产生的信号的方法包括:接受多个超声产生的信号；在多个可控制的输入处理块中处理信号，包括执行信号的离散时间模拟信号处理；控制输入处理块，包括在信号之间引入相对延迟，该延迟是信号处理的采样周期的一部分。在一些例子中，执行信号的离散时间模 拟信号处理包括控制无源电荷共享电路的操作，来实现期望的信号变换。所述系统的一个或多个方面的优点包括降低探头中处理的功率需求，这可以启用无线的电池供电操作并且可以减小探头的尺寸、复杂性或部件成本。探头中增加的处理可以减小探头与基本单元之间所需的通信容量，由此降低两部分超声系统的成本与复杂性。通过(例如，在探头中)启用比使用纯数字信号处理技术可行的更复杂处理，其它优点可以包括改进的成像性能。根据以下描述并且根据权利要求，其它方面、特征和优点显而易见。附图说明图1是超声成像系统的框图；图2是显示信号处理块的框图；以及图3是在超声成像系统中使用的信号处理单元的框图。具体实施例方式参考图1，超声系统100的例子包括探头110和经通信链路耦合到探头的基本单元160。在其它例子中，系统是便携式的，并且基本单元的一些或全部元件都位于探头本身当中。该超声系统使用具有一组超声元件115的阵列112，所述一组超声元件例如以线性或栅格模式布置的256或1024或者更多个超声元件。这些元件用于发射和感测超声信号。这些发射的信号在病人的体内反射，并且反射的信号在超声元件处被感测。发送信号形成器140生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.23 US 61/357,819;2010.08.18 US 61/374,9461.一种超声处理系统,包括: 多个可控制的输入处理块，每个可控制的输入处理块实现一个离散时间模拟信号处理级，用于处理代表超声信号的一个或多个对应的输入信号； 其中每个输入处理块都是可控制的，包括可以控制成在信号之间引入相对延迟，所述延迟是所述信号处理级的采样周期的一部分。2.按权利要求1所述的超声处理系统，还包括多个超声元件，每个超声元件都耦合成将代表在所述超声元件处接收到的超声信号的信号提供给对应的输入处理块。3.按权利要求1所述的超声处理系统，还包括多个放大器，每个放大器都耦合到对应输入处理块的输入。4.按权利要求1所述的超声处理系统，其中每个输入处理块都包括无源电荷共享处理部分，所述无源电荷共享处理部分包括多个电容性元件和用于控制所述电容性元件之间电荷转移的多个开关，其 中所述处理部分的特性可以根据开关的操作序列来控制。5.按权利要求4所述的超声处理系统，还包括耦合到所述输入处理块的控制器，用于控制所述输入处理块中的一个或多个的操作。6.按权利要求1所述的超声处理系统，其中每个输入处理块都可以控制成实现离散时间模拟有限脉冲响应滤波器。7.按权利要求6所述的超声处理系统，其中每个输入处理块还包括可控制成引入延迟的粗延迟级，其中所述延迟是采样周期的倍数。8.按权利要求1所述的超声处理系统，还包括耦合到每个处理级的输出的模数转换器(ADC)。9.按权利要求1所述的超声处理系统，还包括: 组合电路系统，用于组合所述输入处理块的多个输出，以形成组合信号。10.按权利要求9所述的超声处理系统，还包括耦合到所述组合电路系统的输出的模数转换器(ADC)。11.按权利要求9所述的超声处理系统，其中探头通过适于将组合信号传递到基本单元的通信链路链接到所述基本单元。12.按权利要求1所述的超声处理系统，其中所述输入处理块和组合电路系统都在所述系统的便携式探头中。13.按权利要求1所述的超声处理系统，还包括耦合到所述输入处理块的控制器，用于反复地重新配置所述输入处理块。14.按权利要求13所述的超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·维格达，J·伯恩斯特因，E·内斯特勒，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：
国别省市：