[發明專利]超聲波3D成像系統

無效

• 申請號: 201080054139.4
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102640012A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: A·羌;W·翁;S·布羅德斯通
• 申請（專利權）人: 垓技術公司
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/521;G01S15/89;G10K11/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

對相關申請的參考

本申請是2009年9月30日提交的第12/570,856號美國專利申請的部分繼續申請，第12/570,856號申請是2009年9月15日提交的第PCT/US09/56995號國際專利申請的部分繼續申請，第PCT/US09/56995號國際專利申請是2008年9月30日提交的第12/286,555號美國專利申請的部分繼續申請，并且要求享有由Chiang等人于2008年9月15日提交的發明名稱為“Ultrasound?3D?Imaging?System”，第61/192,063號美國專利申請的優先權。本申請同樣要求享有于2006年6月23日提交的第11/474,098號美國專利申請和2007年6月22日提交的第PCT/US2007/014526號國際專利申請的優先權。以上專利申請的全部內容在此通過引證并入本文。

背景技術

醫學超聲波成像技術對于大多數的醫學成像應用而言已經成為一種工業規范。這些技術已經發展為用于提供內部器官的三維(3D)圖像，并使用二維(2D)傳感器陣列來進行處理。這些系統要求使用數以千計的射束形成通道。用于使這些系統進行工作的功率要求使用的是具有數字式延時射束形成器的相移動模擬技術，這種情況對圖像質量造成損害。

因此，存在著對能夠提高實時的三維成像能力的超聲波成像技術進行進一步改進的持續的需求。除此之外，這種提高的能力將支持對四維功能的連續的實時顯示。

發明內容

本申請涉及的是一種用于超聲波醫學成像的系統，該系統通過位于探測器外殼之內的傳感器元件的二維(2D)陣列來提供三維(3D)成像。本發明的各種實施方案提供的是用于具有高分辨率和多種成像形式的醫學成像的系統和方法。

在優選的實施方案中，探測器外殼包含第一射束形成電路，其將射束形成的數據發送到第二外殼中，第二外殼具有第二射束形成電路。第一射束形成電路提供遠場的子陣列射束形成操作。所獲得的射束形成的數據從掃描頭發送到第二外殼中，第二外殼具有第二射束形成的電路，其提供方向可控的和可以聚焦的近場。

一種優選的實施方案提供的是一種掃描頭，其可以連接到傳統的超聲波系統中，其中掃描將輸入提供給傳統的形成射束的處理功能過程。掃描頭的射束形成器可以利用低功率的電子域處理器，該處理器具有至少32條射束形成通道。

本發明中的一種優選實施方案采用的是稀疏陣列，在該陣列中僅僅需要激活傳感器元件中的一小部分。通過陣列中的四角元件的選擇來提供適當的平均波瓣帶寬，使得平均的旁瓣能量和雜波最小化，消除周期性并使得峰值與旁瓣的比率最大化，從而形成符合品質要求的圖像。為了控制與負載的體積和區域相交叉的射束的方向，不同的傳感器元件必須以適當的順序進行激活，以維持峰值與旁瓣之間的比率。系統處理器可以通過編程來提供用于激活傳感器的理想的順序，以便能夠在不同的角度上引導射束。可以選擇的是，離散型的控制器可以用于對稀疏陣列的激活動作進行控制。一種優選的實施方案提供一種集成的開關電路的掃描頭，繼而為次序相連的所形成的射束來選擇稀疏的陣列激活元件。掃描頭可以連接到傳統的超聲波系統中，在其中掃描頭將輸入提供到傳統的射束形成的處理功能中。在又一個實施方案中，發射陣列的元件和接收陣列的元件可以獨立于包含有稀疏陣列的發射元件和作為幾乎全部排滿的陣列的接收元件進行操作。在一個優選的實施方案中，多路器和射束形成器電路可以集成到接口系統中，或者可以選擇的是，集成到主機處理系統中，從而仍將2D傳感器陣列保留安裝在探測器外殼中。

本發明利用的是在射束形成器中的延時元件的每一個階段中的非破壞性的感應。因此，對與65階段的延時線而言，舉例來說，對應每一個階段中的64個可以使用的輸出。時間分辨率可以在1/8λ到1/16λ的范圍之內。

在探測器和非破壞性的感應中使用高壓多路器允許可以實現時分制多路傳輸的順序射束的形成。現在可行的是，按順序來選擇每一條延時線的交換分接以形成多路射束。

除了三維(3D)顯示的能力之外，四維或者時域分解圖像顯示也可以用于以，例如以每秒10幀或者更高的頻率來記錄和顯示圖像的順序。這樣就能夠以30幀/秒的幀頻速度來瀏覽快速發生變化的特征，例如血液流動或者體液流動；心壁移動等等。