[發(fā)明專利]具有可配置接收孔徑的超聲成像系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010623686.1
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN102258384A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·C·米勒
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): A61B8/00
• 分類號(hào): A61B8/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

一般來說，本公開涉及超聲成像，具體來說，涉及具有可配置接收孔徑(aperture)的二維超聲換能器(transducer)陣列。

背景技術(shù)

常規(guī)超聲成像系統(tǒng)包括用于發(fā)射超聲波束并且接收來自被檢查對象的反射波束的超聲換能器元件陣列。通過選擇所施加電壓的時(shí)間延遲(或相位)和幅度，可控制個(gè)別元件以產(chǎn)生超聲波，超聲波組合起來形成凈(net)超聲波，凈超聲波沿優(yōu)選向量位置和方向傳播，并且在沿波束的所選點(diǎn)聚焦。多個(gè)射擊(firing)可用于獲取表示相同解剖信息的數(shù)據(jù)。可改變每次射擊的波束形成參數(shù)，以便提供最大焦距(focus)的變化，或者例如通過沿相同掃描線發(fā)射連續(xù)波束，其中各波束的焦點(diǎn)相對前一波束的焦點(diǎn)移位，來改變每次射擊的所接收數(shù)據(jù)的內(nèi)容。通過改變所施加電壓的時(shí)間延遲和幅度，具有其焦點(diǎn)的波束可在平面中移動(dòng)以掃描對象。

當(dāng)使用換能器陣列來接收反射聲能時(shí)，應(yīng)用相同原理。對在接收元件所產(chǎn)生的電壓求和，使得凈信號(hào)指示從對象中的點(diǎn)所反射的超聲波。如同傳輸模式一樣，通過對來自各接收元件的信號(hào)賦予單獨(dú)時(shí)間延遲(和/或相移)和增益，實(shí)現(xiàn)超聲能量的這種集中接收。接收延遲可在接收期間進(jìn)行修改，以便在沿發(fā)射束中的線從漸深點(diǎn)接收回波時(shí)動(dòng)態(tài)增加焦深。

近來，許多常規(guī)超聲成像系統(tǒng)已經(jīng)包括二維換能器陣列(以下稱作2D換能器陣列)。2D換能器陣列通常包括以網(wǎng)格(grid)排列的多個(gè)換能器元件。通過控制2D換能器陣列中元件的定時(shí)和幅度，能夠在方位角(azimuth)方向和仰角(elevation)方向?qū)λl(fā)射超聲波束進(jìn)行操縱和平移。2D換能器陣列的使用允許超聲換能器或探頭具有更大靈活性，并且它在獲取體積數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)現(xiàn)更大準(zhǔn)確度。

但是，對于一些超聲系統(tǒng)和探頭，換能器元件的數(shù)量超過控制臺(tái)波束形成器電子器件(electronic)中通道(channel)的數(shù)量或者控制臺(tái)接口所支持的通道的數(shù)量。例如，用于3D和4D成像的2D換能器陣列可要求極高數(shù)量的元件，大致為用于2D成像的1D陣列所需元件數(shù)量的平方。例如，對于2D成像要求128至192個(gè)元件的線性陣列對于3D和4D成像需要大約8000至10000個(gè)元件。在類似這樣的情況下，一個(gè)或多個(gè)探頭波束形成和/或開關(guān)電路可用于在圖像形成過程的不同部分期間將可用通道動(dòng)態(tài)耦合到換能器元件的不同子集。即使又稱作子孔徑處理器(SAP：sub-aperture?processor)的探頭波束形成電路用于為各控制臺(tái)波束形成器通道組合10個(gè)或更多元件，仍然可能不存在足夠的控制臺(tái)波束形成器通道來利用2D換能器陣列中的所有元件。

此外，在掃描單個(gè)切片例如供2D顯示時(shí)，常常希望優(yōu)化切片中的分辨率(resolution)。優(yōu)化分辨率的一種方式是使用在掃描尺度(dimension)中具有其最寬范圍的接收孔徑。例如，在沿方位角方向進(jìn)行掃描時(shí)，可能希望具有在方位角方向最寬的接收孔徑。同樣，在沿仰角方向進(jìn)行掃描時(shí)，可能希望具有在仰角方向最寬的接收孔徑。另外，當(dāng)掃描體積以作為3D或4D圖像呈現(xiàn)時(shí)，可能希望通過使用被成形為更像正方形的孔徑為兩個(gè)掃描尺度中的更大均勻性而優(yōu)化分辨率。由于這些及其它原因，需要一種易于配置的超聲成像系統(tǒng)，其具有根據(jù)預(yù)期的圖像類型來優(yōu)化2D換能器陣列接收孔徑的形狀的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

本文針對上述缺陷、缺點(diǎn)和問題，其將通過閱讀以下說明書進(jìn)行理解。

在一個(gè)實(shí)施例中，超聲成像系統(tǒng)包括包含多個(gè)通道的波束形成器。超聲成像系統(tǒng)包括包含多個(gè)元件的二維換能器陣列，多個(gè)元件超過多個(gè)通道。超聲成像系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào)通路(pathway)，各信號(hào)通路將多個(gè)元件中之一鏈接到多個(gè)通道中之一。超聲成像系統(tǒng)還包括沿多個(gè)信號(hào)通路安置(position)的多個(gè)開關(guān)。多個(gè)開關(guān)配置成將多個(gè)元件的子集主動(dòng)(actively)連接到多個(gè)通道，以便形成接收孔徑。多個(gè)開關(guān)還配置成通過改變將多個(gè)元件的哪些元件主動(dòng)連接到多個(gè)通道來控制接收孔徑的縱橫比。

在另一個(gè)實(shí)施例中，具有可配置接收孔徑的超聲成像系統(tǒng)包括包含多個(gè)通道的波束形成器。超聲成像系統(tǒng)包括包含多個(gè)元件的二維換能器陣列，多個(gè)元件超過多個(gè)通道。元件中的每個(gè)在二維模式中與通道中之一電關(guān)聯(lián)。二維模式包括二維通道分配的第一子模式和二維通道分配的第二子模式。超聲成像系統(tǒng)包括多個(gè)開關(guān)，它們配置成控制將多個(gè)元件的哪些元件主動(dòng)連接到多個(gè)通道。多個(gè)開關(guān)和二維模式適合使多個(gè)元件的第一子集能夠主動(dòng)連接到多個(gè)通道，以便形成具有第一縱橫比的第一接收孔徑。多個(gè)開關(guān)和二維模式還適合使多個(gè)元件的第二子集能夠主動(dòng)被連接，以便形成具有第二縱橫比的第二接收孔徑。