一种2D超声成像系统具有用于不同的临床应用的多个不同的探头。每个2D成像探头都具有一维阵列换能器以及被耦合至阵列的独立元件的一个或多个微波束成形器。优选地，微波束成形器是相同的，并且用作系统的标准部件。微波束成形器将来自其换能器的元件的信号进行组合，并且每个探头都具有部分波束成形的信号的四至十六个输出部。主机系统具有带有四至十六条通道的波束成形器，其完成用于每个探头的波束成形过程。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有两个波束成形器阶段的二维超声诊断成像系统
本专利技术涉及执行二维(2D)成像的超声医学诊断成像系统，并且具体地而言，涉及具有两个波束成形器阶段的2D超声诊断系统。
技术介绍
具有多元件固态探头的医学诊断成像系统采用波束成形器来控制并聚焦波束。传统上，波束成形器在主机系统的电子隔间中，并通过探头电缆被耦合至探头的换能器阵列。每个波束成形器的通道都被耦合至探头的阵列换能器中的其中一个元件。在传输时，波束成形器通道为导致在所需方向上控制传输波束并将其聚焦在所需深度的元件提供适当定时的传输信号。在接收产生的回波信号期间，过程相反。每个通道都适当地延迟来自其换能器元件的回波信号，以便当对来自所有通道的回波信号进行组合时，在所需的方向和深度上控制接收波束并将其聚焦，一般是传输波束的方向和深度。探头和波束成形器能够由此扫描具有一系列相邻波束的像场，以形成身体的图像平面的2D图像。波束成形器还用于在体积区域上扫描和接收波束，以形成区域的3D图像。为了在高度以及方位上控制波束，使用二维阵列换能器。用于3D成像的典型二维阵列具有单排2D成像探头的元件的数量，一般来说数以千计。这带来两个问题。一个问题是，具有从系统波束成形器至换能器元件的数千条导线的导线将使电缆变得非常厚且不实用。另一个问题是，在驱动具有传输信号的数千个元件中耗尽大量功率，导致探头中的过多热量。这两个问题已经通过探头微波束成形器的发展得到解决，如美国专利5，229，933 (Larson III)中描述的。如在所述专利的封面上示出的及其内容描述的，波束成形的最初部分在探头自身中完成。由于必须使超声检验师容易操纵探头，因此探头中的波束成形器必须小而轻，因此其由集成电路组成。集成电路比系统波束成形器消耗少得多的功率，从而解决发热问题。二维阵列换能器的许多元件被连接至微波束成形器的通道，其中，所述微波束成形器将许多信号部分地波束成形为更少数量的部分波束成形的信号，其总体上匹配系统波束成形器的信号，其中，所述系统波束成形器通常具有128条通道。这意味着128芯电缆能够用于将部分波束成形的信号耦合至主机及其系统波束成形器，其中，128条通道系统波束成形器完成波束成形延迟和汇总，形成了用于被接收波束覆盖的深度的一个相干控制且聚焦的信号。美国专利5，997，479 (Savord等人)说明了如何在典型商业超声系统中对二维阵列换能器进行波束成形。阵列换能器被分成几组连续的换能器元件，一般范围为从十六至一百个元件。每组或每片元件均被耦合至微波束成形器的一部分，其被Savord等人称为子阵列。每个子阵列都将来自其换能器元件的片的信号波束成形为单个波束成形的信号。一百二十八个子阵列由此产生128条信号的通道，其之后由系统波束成形器的128条通道组合为单个的相干接收信号。现有技术中已经对微波束成形器探头的若干其他实施方式做出描述。美国专利6，102，863 (Pflugrath等人)以及美国专利6，705，995 (Poland等人)说明微波束成形器的终极扩展，使用探头微波束成形器来完成所有的波束成形。之后仅需要单芯导线，以将完全波束成形的信号从探头耦合至系统主机。Pflugrath等人将探头电缆连接至绕开系统波束成形器的系统主机上的连接器，将完全波束成形的信号直接应用于系统图像处理器。Poland等人将完全波束成形的信号通过探头电缆应用于Α/D转换器接口单元，其中数字信号从该Α/D转换器接口单元被直接应用于电子显示单元。在美国专利7，037，264(Poland)中描述使用微波束成形器的另一实施方式。在该专利中，微波束成形器控制来自3D成像探头的二维阵列换能器的单个图像平面。单个平面的控制能够实现不与探头的透镜正交的图像平面的2D成像、通过3D探头在方位和高度上控制波束的能力可能实现的性能。这使通过较小的声音孔径(如肋骨之间的空间)控制图像平面成为可能。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，诊断超声系统可以与多个2D成像探头一起操作，其中每个2D成像探头采用微波束成形器，以将来自2D探头的换能器元件的一维(ID)阵列的信号部分波束成形为少量的部分波束成形的信号通道，典型地，数量为八至十六条通道。具有八至十六条通道的系统波束成形器，(本文中被称为微型波束成形器)之后完成波束成形，以产生完全波束成形的相干回波信号。与典型2D成像探头所需的六十四或128条信号路径相t匕，每个2D成像探头因此都需要具有用于八至十六条通道的少量模拟或数字信号路径的电缆。而且，这种结构能够实现在各种不同的探头中使用的相同的波束成形器IC和印制电路板，诸如线性阵列、曲面阵列、相位阵列和腔内(如阴道内)换能器(IVT)探头，从而提供设计和制造效率。根据本专利技术的另一方面，标准化的探头换能器IC能够位于探头的手柄中或者是将探头电缆连接至系统主机的连接器中，后者能够实现与本专利技术的微波束成形器结构一起使用的不变的传统2D成像探头和电缆。【附图说明】在附图中:图1图示了根据本专利技术的原理适用于2D成像探头中的微波束成形器专用集成电路(ASIC)。图2图示了根据本专利技术的具有探头微波束成形器和系统微型波束成形器的128个元件的ID换能器阵列。图3图示了根据本专利技术的具有探头微波束成形器和系统微型波束成形器的160个元件的ID换能器阵列。图4图示了根据本专利技术的传统2D成像探头的实施方式，其具有探头连接器中的微波束成形器集成电路(1C)。图5图示了一组不同的2D成像探头，其中，每个2D成像探头都采用相同的微波束成形器ASIC，并且示出了具有根据本专利技术的原理构造的微型波束成形器的超声系统主机。【具体实施方式】首先参考图1，以框图形式图示了根据本专利技术的原理适用于2D成像探头中的探头微波束成形器ASIC10。仅考虑微波束成形器的接收功能，ASIClO具有耦合至ID换能器阵列的六十四个元件的六十四个输入部。微波束成形器ASIC可控制地延迟来自六十四个换能器元件的信号，之后将它们组合到十六个输入通道的组中。产物是四个部分波束成形的信号的输出。在该范例中，每个输出都是来自十六个换能器元件的信号的组合。微波束成形器ASIClO由此将六十四条输入通道减少为四条输出通道，这为各种2D成像探头提供方便的标准微波束成形器结构。图2图示了根据本专利技术原理具有系统微型波束成形器的这种标准结构的使用。在该范例中，两个标准微波束成形器ASICXlOa和IOb)用于在具有128个元件的ID换能器阵列16的探头中。128个元件的一半被耦合至ASIClOa的六十四个输入部，并且元件的另一半被I禹合至ASIClOb的六十四个输入部。存在来自探头的八条部分波束成形的输出信号路径，其通过8-芯探头电缆18被耦合至系统主机。如果信号仍然处于模拟形式，则探头电缆可以具有八条模拟信号导线，或者如果信号在探头中被数字化，则探头电缆可以具有数字等效物。电缆18的八条部分波束成形的信号路径被耦合至系统主机中的微型波束成形器12的八条通道。微型波束成形器12完成波束成形过程，使用群延迟进行延迟，并组合八个信号，以在其输出部14处产生完全波束成形的相干回波信号。完全波束成形的信号之后能够被转至系统主机的随后的部件，以实现图像处理和显示。使用相同的微波束成形器ASIC来减少本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于利用一组2D成像探头进行二维（2D）成像的超声诊断系统，包括：多个2D成像探头，其用于不同临床应用，每个所述2D成像探头都具有阵列换能器以及被耦合至所述阵列换能器的元件的一个或多个相同的微波束成形器，所述一个或多个微波束成形器中的每个产生四至十六个部分波束成形的接收信号；电缆，其被耦合至每个所述探头，用于将所述部分波束成形的接收信号耦合至主机超声系统；连接器，位于每条所述电缆的端部处，其适于耦合至主机超声系统；以及主机超声系统，其具有：对接连接器，其适于通过探头电缆而被接合；波束成形器，其被耦合至来自所述对接连接器的接收信号，所述波束成形器具有用于处理部分波束成形的接收信号的四至十六条通道，以形成完全波束成形的接收信号；图像处理器，其响应于所述完全波束成形的接收信号；以及显示器，其被耦合至所述图像处理器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.30 US 61/503,3291.一种用于利用一组2D成像探头进行二维(2D)成像的超声诊断系统，包括: 多个2D成像探头，其用于不同临床应用，每个所述2D成像探头都具有阵列换能器以及被耦合至所述阵列换能器的元件的一个或多个相同的微波束成形器，所述一个或多个微波束成形器中的每个产生四至十六个部分波束成形的接收信号； 电缆，其被耦合至每个所述探头，用于将所述部分波束成形的接收信号耦合至主机超声系统； 连接器，位于每条所述电缆的端部处，其适于耦合至主机超声系统；以及 主机超声系统，其具有: 对接连接器，其适于通过探头电缆而被接合； 波束成形器，其被耦合至来自所述对接连接器的接收信号，所述波束成形器具有用于处理部分波束成形的接收信号的四至十六条通道，以形成完全波束成形的接收信号； 图像处理器，其响应于所述完全波束成形的接收信号；以及 显示器，其被耦合至所述图像处理器。2.根据权利要求1所述的超声诊断系统，其中，所述微波束成形器还包括所有所述2D成像探头使用的标准部件。3.根据权利要求2所述的超声诊断系统，其中，所述微波束成形器具有六十四个输入部和四个输出部，在所述输出部处产生部分波束成形的信号。4.根据权利要求2所`述的超声诊断系统，其中，每个2D成像探头包含多个微波束成形器。5.根据权利要求1所述的超声诊断系统，其中，所述2D成像探头中的一个具有包含所述阵列换能器的探头手柄，并且所述微波束成形器位于所述探头手柄中。6.根据权利要求5所述的超声诊断系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·波伦，A·L·鲁滨逊，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：
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