專利名稱：微波束形成換能器結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)，尤其涉及一種在最小化換能器(transducer)/超聲系統(tǒng)連接(所需通道)的同時產生優(yōu)選波束形成模式的新穎的微波束形成換能器結構，以及一種根據該結構實現微波束形成操作的方法。
超聲成像系統(tǒng)使用超聲波觀察受檢者的內部器官。超聲波的頻率范圍通常在大約20KHz(大致是人能夠聽到的最高頻率)到15MHz之間。聲波以超聲脈沖的形成從超聲系統(tǒng)中發(fā)射出來，這些超聲脈沖被體內結構回送(也就是，反射)、折射或散射。這些回聲、折射和后向散射被超聲系統(tǒng)接收，然后超聲系統(tǒng)將它們轉換成能夠在系統(tǒng)顯示器上顯示并被醫(yī)務人員詮釋的圖像。


圖1描述了包括超聲換能器組件(在本領域中被稱為“超聲換能器”、“換能器探頭”或“掃描頭”)100的傳統(tǒng)超聲系統(tǒng)。換能器探頭由超聲系統(tǒng)操作人員持握并在受檢者或患者解剖結構的不同部位移動，用于獲得想要得到的圖像。按照慣例，像換能器探頭100這樣的超聲換能器組件通過電纜120被連接到基礎超聲系統(tǒng)130上?；A超聲系統(tǒng)130包括處理和控制設備132以及顯示器133。本領域技術人員將注意到換能器探頭可以容易地被構造成包括代替電纜120與基礎超聲系統(tǒng)的無線連接，和驅動容易修改的波束成形器以接收和處理來自換能器探頭的無線信號的軟件(例如，無線電傳輸；參見共同擁有的美國專利US6,142,946，該專利在此通過引用引入)。
在各種超聲系統(tǒng)中，換能器探頭中用于發(fā)射和接收超聲波的部件可以用不同的方式實現。在圖1的超聲系統(tǒng)中，換能器探頭100的表面101(其被放置成靠在受檢者身體上用于執(zhí)行成像)包括壓電元件(有時被稱為“換能器元件”)的陣列110，其中上述壓電元件用于發(fā)射和接收超聲波。在使用上述陣列的超聲系統(tǒng)中，通過所謂的“波束形成”處理，超聲波被建立(并且作為結果產生的信號被解釋)，其中上述波束形成處理通常在信號處理硬件和軟件中執(zhí)行。在發(fā)射時，換能器陣列110中的個別壓電元件按照特定模式被激勵，以便形成和聚焦一個或多個超聲束。在接收時，被換能器陣列110中的個別壓電元件接收的信號信息被延遲、組合并用不同方式處理，以便形成一個或多個超聲束的電子表示(也就是，波束形成)。
一種為人熟知的波束形成方法被稱為多線波束形成。在“多線”波束形成中，換能器陣列110發(fā)射一個超聲束，但是接收波束形成器電子設備合成出若干個具有不同方向的接收超聲束。實現多線波束形成的最早和最基本的方法是使用并行工作的多個單路波束形成器，參見Augustine在美國專利US4644795中的描述，該專利在此引用作為參考。在該布置中，換能器陣列中的每一個元件均被連接到波束形成器的一個通道上。這些通道均對來自其對應元件的信號施加延遲，這些延遲用于控制和聚焦由波束形成器形成的波束。被波束形成器每一個通道延遲的信號被組合用于形成一個被唯一控制和聚焦的波束，并且由并行工作的波束形成器同時產生的多個波束被用于形成超聲圖像的多個線。
圖2A顯示了多信號線波束形成結構的一個實施例，其中換能器陣列210(包括換能器探頭200)中的每一個元件211均具有一個通道，通道上的任何接收信號通過電纜220被發(fā)送給基礎超聲系統(tǒng)130中的處理裝置232。由元件211接收的信號可以被換能器調節(jié)(例如，阻抗匹配)，或者不被調節(jié)，然后通過電纜220被發(fā)送給基礎超聲系統(tǒng)。處理裝置232接收仍然是模擬形式的上述接收信號，并使用模數轉換器(A/D)233將它們轉換成數字信號。作為結果產生的數字信號然后被數字延遲器234延遲并在加法器235中求和，用于形成聚焦在成像平面內任意目標點的聲接收靈敏度分布。
如果換能器陣列210中元件211被抽樣的數目相當小，也就是小于200左右的元件(傳統(tǒng)波束形成器具有128個通道)，那么這種方法能夠滿足需要。如果換能器陣列210具有幾千個聲學元件211，并且特定處理方案需要使用這些元件中的每一個元件的采樣，那么電纜220將不得不承載幾千個通道。上述方案需要使用極粗的電纜，并且所需功率超出了標準電力輸出(大多數超聲系統(tǒng)的典型電源)所能提供的功率。由于上述原因和其它原因(包括上述電纜和相關電子設備的高昂成本)，當對換能器陣列中可以使用的～3000個元件全部進行采樣時，圖2A所示的方法顯然是不切實際的。
用于解決上述復雜問題的一種已知方案被稱為“子陣列波束形成”或“微波束形成”。圖2B顯示了能夠實現微波束形成處理的微波束形成結構的一個實施例。詳細處理參見Bernard Savord和Rod Solomon發(fā)表的論文“Fully Sampled Matrix Transducer for Real Time 3D UltrasonicImaging”(Paper 3J-1，Proceedings of the 2003 IEEE UltrasonicSymposium，Oct.5-8，2003(IEEE Press))和Savord申請的美國專利US5318033。上述兩篇文獻在此引入作為參考。如論文和美國專利所述，并且如圖2B所示，子陣列波束形成需要將波束形成功能分成兩個階段，第一個階段在換能器200中實現，第二個階段在基礎超聲系統(tǒng)130的處理裝置232中實現。通過在換能器200中執(zhí)行第一階段的部分波束形成，通過電纜220傳送給基礎超聲系統(tǒng)130的所需通道數被明顯減小。
如圖2B所示，換能器陣列210中的個別元件211被分組成子陣列240-1到240-n。每一個子陣列240中的每一個元件211均具有前置放大器241和低功率模擬延遲242。每一個子陣列240均具有將子陣列中經適當延遲的模擬信號組合到一個通道中的子陣列加法器245。能夠在第一個階段使用的低功率模擬延遲技術的實例包括混合器、移相器、電荷耦合器件(CCD)、模擬隨機存取存儲器(ARAM)、采樣保持放大器和模擬濾波器等。所有這些技術均具有足夠的動態(tài)范圍，并且使用足夠小的功率以允許將它們集成到專用集成電路(ASIC)中，其中ASIC能夠安裝在換能器200內部用于執(zhí)行微波束形成應用。
當執(zhí)行微波束形成時，不同的總體(bulk)延遲可以被應用到每一個子陣列信號上，其中每一個總體延遲相對于其它子陣列在每一個子陣列上施加適當的延遲。子陣列240-1到240-n中被部分波束形成的模擬信號通過電纜220中的通道222-1到222-n被傳遞給位于基礎超聲系統(tǒng)130中的處理裝置232。子陣列模擬信號被A/D轉換器233轉換成數字，被數字延遲234適當延遲，然后被最終的加法器235組合。上述總體延遲可以被數字延遲234實現。
盡管彼此相鄰，但是包括子陣列的換能器元件可以在換能器陣列上形成各種形狀或模式。例如，在矩形換能器陣列中，換能器元件的每一列可以形成一個子陣列。美國專利US6102863、US5997479、US6013032、US6380766和US6491634描述了上述結構，上述每一個專利均在此引入并作為參考。在‘863專利中，“仰角(elevation)”波束形成(也就是，組合元件每一列中的信號)在換能器中被執(zhí)行，同時“方位角(azimuth)”波束形成(也就是，組合先前被組合各列的行)被超聲系統(tǒng)中的處理裝置執(zhí)行。
美國專利US6682487公開了每一個子陣列形成一個具有12個換能器元件的不規(guī)則六邊形“貼片(patch)”。如圖3所示(‘487專利的圖6和7的復制)，換能器陣列210包括多個小方框，每一個小方框代表一個換能器元件211。整個換能器陣列210具有大致為十二面體的圓周，其中子陣列貼片被顯示成明暗交替的分組。一個貼片240在整個換能器陣列210中被顯示成圓形。并且，貼片240在換能器陣列210的左上方被放大顯示。盡管在這里被顯示成彼此間隔，但是(貼片240中的)換能器元件211能夠以重復六邊形的模式被緊密地拼裝到一起。在‘487專利所示的換能器陣列中，只有在接收來自受檢者的信號時(也就是，在接收波束形成期間)，12個元件的貼片模式才被使用；然而3元件模式被用于發(fā)射超聲波(也就是，在發(fā)射波束形成期間)。
圖4A是子陣列中單路模擬延遲線的示意圖。如圖4A所示，由子陣列240中個別元件211接收的信號在被模擬延遲242適當延遲之前，先被前置放大器241放大，其中模擬延遲242受控制器244的控制。經模擬延遲242適當延遲的信號和來自子陣列240中其它元件的經適當延遲信號通過子陣列加法器245被組合到一起，用于形成子陣列信號。
圖4B是圖4A所示單路延遲線的典型實施方式。如上所述，模擬延遲可以用混合器、移相器、電荷耦合器件(CCD)、模擬隨機存取存儲器(ARAM)、采樣保持放大器和模擬濾波器的任意組合實現。圖4B所示的特定實現使用模擬隨機存取存儲器(ARAM)實現模擬延遲242。具體而言，由元件211接收的信號在被前置放大器241放大之后被采樣，也就是被鎖存到電容組420的一個電容上。采樣信號一直保持存儲在電容上，直到它從電容中鎖存輸出(從而施加適當延遲)。在由子陣列加法器245將其和貼片子陣列中的其它信號組合之前，鎖存輸出信號先被后置放大器450放大。鎖存輸入門410和鎖存輸出門430的定時分別受作為控制器244一部分的兩個移位寄存器460和462的控制。每一個移位寄存器460和462被設計成不斷地循環(huán)一位，從而形成環(huán)形計數器。移位寄存器460和462中的每一位和門410和430中相對應的門相關聯。當循環(huán)位被移動到位于移位寄存器中的一個特定位位置時，和特定位相對應的門閉鎖，這就導致信號采樣或是進入或是離開電容組420中的一個電容。
動態(tài)接收聚焦模塊475控制信號被鎖存輸入門410采樣時和采樣信號被鎖存輸出門430饋送到子陣列加法器245時之間的相對定時(例如，這被用于實現“焦點更新”)。動態(tài)接收聚焦模塊475受時鐘延遲控制器470的控制，其中時鐘延遲控制器470進而又接收來自時鐘命令存儲器480用于形成當前接收波束的控制數據。盡管這里顯示的是一種特定結構，但是動態(tài)接收聚焦模塊475能夠以多種方式被放置和/或被實現。
圖5顯示了根據現有技術的包括N行和M列子陣列240的2D換能器陣列210，其中上述子陣列240由換能器元件211組成。每一個子陣列240包括Q行和P列單個換能器元件211。并且在微波束形成操作中，需要M×N個子陣列接收聚焦子系統(tǒng)500用于在電纜220的M×N個通道中傳送每一個子系統(tǒng)的求和信號。但是上述微波束形成系統(tǒng)仍然可以被改進。也就是說，它應當是超聲系統(tǒng)中的期望特征，它利用微波束形成處理以使用額外的特征，它能夠針對包括2D陣列的M×N個子系統(tǒng)中的每一個子系統(tǒng)實現微波束形成或子陣列信號的任意選擇和求和。就這一點而言，子系統(tǒng)信號的任意選擇使得在相對于換能器陣列中心軸的任意角度方向上實現1D波束模式成為可能，這為臨床評價提供了重要數據。
在這里公開的本發(fā)明依靠換能器探頭內部求和網絡的加法用于組合微波束形成接收系統(tǒng)的輸出，其中組合輸出被提供給基礎超聲系統(tǒng)，該輸出通常就是相應的波束形成數據。也就是說，通過適當設置接收聚焦子系統(tǒng)元件內的接收延遲，并且通過適當閉合求和網絡中的開關元件，各種接收波束形成模式能夠被實現，同時需要明顯減少的固有的回到系統(tǒng)的接收連接。在上述發(fā)明設備的優(yōu)選實施方案中，求和網絡可以在交叉點開關中被實現。
優(yōu)選地，發(fā)明設備包括微波束形成換能器結構，上述微波束形成換能器結構包括特定布置的換能器元件，這些換能器元件被分配到或被定義在位于換能器陣列內的子陣列組中，和位于換能器探頭內的開關/組合器陣列。開關/組合器陣列受上載控制信號控制，這樣來自子陣列組的信號被組合/求和成復合信號，并且被發(fā)送給基礎超聲系統(tǒng)用于最終延遲/求和。在另一個實施方案中，使用上述2D陣列/組合器微波束形成結構建立的換能器探頭能夠毫不困難地為1D換能器的功能性提供電子旋轉成像平面，并且和當前1D結構相比回到系統(tǒng)的導線要明顯減少(更低的成本，更好的人機工程學，潛在的無線應用)。
在另一個實施方案中，本發(fā)明包括與已知3D波束形成系統(tǒng)相比具有更少回到系統(tǒng)的導線的3D換能器，其中作為結果產生的成像根據聚焦將不得不接受有些受損的圖像質量。本領域技術人員將容易理解在到系統(tǒng)的導線數/帶寬、所需系統(tǒng)前端通道數和通過波束形成操作的系統(tǒng)聚焦質量之間存在可以量化的折衷連續(xù)集(可能應用到低成本系統(tǒng)中)。這可能會在基于導管的3D成像中特別有吸引力，這是因為基于導管的3D成像對返回饋線束直徑有嚴格限制。
此外，如果根據這里描述的創(chuàng)造性概念大量3D直線或曲線被實現，這將減少所需電纜線，并能降低系統(tǒng)前端成本。在這里公開的發(fā)明也包括一種實現上述設計系統(tǒng)獨特能力(也就是，使用求和網絡能力實現微波束形成處理的能力)的方法。
根據附圖和下文的詳細描述，本發(fā)明的特征和典型實施方案是顯而易見的。但是，應當理解附圖僅是起到說明性的作用，并沒有構成對本發(fā)明的限制，對本發(fā)明的定義由后附權利要求做出。此外，應當理解附圖并不一定按比例繪制，除非另外指出該圖是按比例繪制的，這些附圖僅是用于示意性地說明這里所描述的結構和步驟。
在圖中圖1顯示了傳統(tǒng)超聲成像系統(tǒng)的大比例部件；圖2A顯示了超聲成像系統(tǒng)中多線波束形成的傳統(tǒng)實現方式；圖2B顯示了根據現有技術的子陣列多線波束形成；圖3顯示了根據現有技術具有用于多線波束形成的“貼片”子陣列的換能器陣列的典型實施方案；圖4A是根據現有技術的子陣列內部單路模擬延遲線的示意圖；圖4B是圖4A所示的單路模擬延遲線根據現有技術的特殊實現，在這里它使用了模擬隨機存取存儲器(ARAM)；圖5顯示了現有技術中被構建成包括M×N個子陣列的2D陣列和M×N個子陣列接收聚焦子系統(tǒng)，其中每一個子陣列包括P×Q個元件；圖6顯示了具有本發(fā)明交叉點求和(接收信號路徑)的換能器子陣列波束形成的典型實施方案；圖7是描述本發(fā)明一個處理過程的流程圖。
下文描述的發(fā)明能夠應用到使用下述換能器探頭的任何超聲成像系統(tǒng)中，這種換能器探頭具有由可獨立控制元件(也就是，壓電元件)構成的2維陣列。下面的描述根據存儲器、相關處理器和可能的網絡或網絡裝置中例程和數據位的符號表示給出。這些描述和表示被本領域技術人員使用，用于將他們的工作內容有效地傳達給本領域的其它技術人員。體現在軟件中的例程或處理方法在這里通常被規(guī)定為產生期望結果的步驟或動作的自給序列。因此，術語“例程”或“方法”通常用于表示一系列保存在存儲器中并被處理器執(zhí)行的操作。處理器能夠是超聲成像系統(tǒng)的中央處理器，或者能夠是超聲成像系統(tǒng)的輔助處理器。術語“例程”也包括像“程序”、“對象”、“函數”、“子例程”和“過程”這樣的術語。
通常，例程中的步驟序列需要對物理量的物理操作。盡管這不是必需的，但是這些物理量通常采用能夠被存儲、傳送、組合、比較或以另外方式操作的電或磁信號方式。本領域技術人員把這些信號稱作“位”、“數值”、“元素”、“特征”、“圖像”、“項”、“數目”或類似名稱。應當理解這些和類似術語是和適當物理量相關的，而且也僅是這些物理量的便利的標記而已。
在本申請中，例程、軟件和操作是和操作員協同執(zhí)行的機器操作。通常，本發(fā)明涉及方法步驟、軟件和包括計算機可讀介質的相關硬件，上述計算機可讀介質被配置用于保存和執(zhí)行電信號或其它物理信號以產生其它期望的物理信號。
本發(fā)明的設備優(yōu)選被構建成用于超聲成像的目的。但是，通用計算機能夠執(zhí)行本發(fā)明的方法，或者其它網絡設備被計算機中存儲的例程有選擇地激活或重新配置并被耦合到超聲成像設備上。這里提出的過程不是固有地就和任何特定的超聲成像系統(tǒng)、計算機或設備有關。尤其是，根據本發(fā)明的教導，各種機器均可以用于執(zhí)行例程，或者更為方便的是構建更加專用的設備用于執(zhí)行方法步驟。在某些情況下，當希望一件硬件具有某些特征時，這些特征將在下面進行更為詳細地描述。
對于下面討論的軟件例程，本領域技術人員能夠理解可以使用各種平臺和語言建立執(zhí)行下述例程的指令集。本領域技術人員也能夠理解正確平臺和語言的選擇通常由實際構建系統(tǒng)的詳細規(guī)范確定，這樣為一種類型的系統(tǒng)設計的內容可能在另一種系統(tǒng)上無法有效地運行。
圖6說明了本發(fā)明的超聲成像系統(tǒng)的超聲換能器探頭或探頭組件600。超聲換能器探頭600包括具有M×N矩陣或子陣列網格形式的2D陣列610，該2D陣列610由排列成子陣列的換能器元件640組成。換句話說，網格包括由元件構成的M×N個主“貼片”，其中每一個貼片包括P×Q個實際存在的獨立換能器元件(611)。每一個貼片或子陣列中的P×Q個元件611被連接到微波束形成子系統(tǒng)650的輸入端。也就是說，構成子陣列的P×Q個元件中的每一個元件被連接到如圖6所示的M×N個子陣列接收聚焦子系統(tǒng)650中的每一個子系統(tǒng)上，作為微波束形成子系統(tǒng)650的一部分。M×N個子系統(tǒng)覆蓋了整個陣列。如上所述，發(fā)射沒有被顯示，但是實際上這些子系統(tǒng)中的每一個子系統(tǒng)能夠包括發(fā)射/接收開關和可加載發(fā)射器。在實際的實現中，指定“行”的開關可以被整合到子系統(tǒng)單元的設計中。
但是，和現有技術的微波束形成硬件的區(qū)別在于在現有技術中，子陣列接收聚焦子系統(tǒng)650輸出中的每一個輸出(每一個求和子陣列輸出(信號))通常能夠被直接耦合到基礎超聲系統(tǒng)上以便進行處理，由本發(fā)明所述結構產生的子陣列信號首先通過求和網絡660被處理時，例如交叉開關。通過使用求和網絡660，使接收微波束形成子系統(tǒng)(子陣列650)的輸出在被發(fā)送給基礎超聲系統(tǒng)之前被任意求和成為可能，其中上述基礎超聲系統(tǒng)用于完成波束形成操作。
求和系統(tǒng)需要，或者優(yōu)選包括R×M×N個開關元件670，其中R是系統(tǒng)接收通道輸入端的數目，M和N分別是子陣列的行和列。上述求和網絡的求和能力使有效處理來自各種子陣列輸出的子陣列信號的變化組合成為可能，其中上述變化組合作為微波束形成操作的一部分被有效地傳遞給基礎超聲系統(tǒng)。本發(fā)明中使得可以獲得的作為結果產生的波束形成信號能夠為臨床醫(yī)生提供數據，而這些數據對于使用傳統(tǒng)微波束形成硬件和軟件的基礎超聲系統(tǒng)中的處理硬件和軟件通常是無法獲得的。
在另一個實施方案中，使用本發(fā)明上述2D陣列/求和網絡結構建立的超聲換能器可以被控制用于起到1D換能器的作用，相對于當前或現有結構具有電子旋轉成像平面并且具有明顯減小的回到基礎超聲系統(tǒng)的連線(更低的成本、更好的人機工程學、潛在的無線應用)。本發(fā)明的另一個實施方案可以用于實現回到系統(tǒng)的連線明顯減少的3D換能器，該換能器根據焦距具有多少有些受損的圖像質量。
通過換能器探頭中包括的組合/求和網絡對子陣列信號進行任意求和的好處在于，通過它的實施可以實現到基本超聲系統(tǒng)的導線數/帶寬、需要的系統(tǒng)前端通道數以及聚焦質量(潛在的可應用于低花費系統(tǒng))之間的折衷的連續(xù)性(根據需求進行調整)。因此這對大型3D線性或曲線性陣列具有潛在的應用，這將通過許多方面(例如，通過減少纜線數量和系統(tǒng)前端花費)在很大程度上改進操作。
盡管在圖中沒有顯示，但是本領域技術人員能夠理解發(fā)射控制電路能夠用硬件實現，該硬件實現和Philips當前x4 Matrix換能器探頭或組件工作所需要的沒有不同或沒有太大不同。讀者也能夠注意到需要用于加載接收延遲系數和控制開關狀態(tài)的控制邏輯和數據線沒有被描述，但是本領域技術人員可以很容易地使用各種方式實現它們，諸如使用移位寄存器保存數值的串行數據線。
使用上述結構的一個實施例是通過加載適當延遲和閉合適當開關，在相對于換能器中心軸的任意角方向上實現一維波束模式(1D)。結果是相對于當前可從市場上購買的Philips x4 Matrix Live 3D換能器具有回路連接明顯減少的任意波束面選擇。
圖7所示流程圖描述了本發(fā)明處理方法的典型實施方案。本發(fā)明的超聲圖像處理方法使用微波束形成產生多個經微波束形成的子陣列信號，其中子陣列信號可以在和基礎超聲系統(tǒng)進行電通信的超聲探頭內被任意組合。在基礎超聲系統(tǒng)內，被任意組合的子陣列信號被進一步處理以完成波束形成操作。
圖7中的方框710定義了從設置在換能器探頭中的換能器元件陣列發(fā)射超聲信號進入到受檢者體內感興趣區(qū)域的步驟。方框720定義了在換能器元件上接收從感興趣區(qū)域反射信號的步驟，其中換能器元件被分組成具有P×Q個元件的子陣列。方框730定義了在子陣列接收聚焦子系統(tǒng)內聚焦子陣列中(全部P×Q個元件上)所有信號的步驟，這將導致形成M×N個子陣列信號。如上所述，每一個子陣列聚焦子系統(tǒng)對每一個子陣列中P×Q個接收元件接收的信號進行求和，以便產生換能器探頭內的復合子陣列信號。
方框740定義了根據預設或傳遞給求和網絡的控制信號，選擇子陣列信號的預定集合或組合的步驟，其中子陣列信號的組合集合和特定接收波束形成模式相對應。方框750定義了將來自換能器探頭的子陣列信號集合或組合傳遞給信號處理系統(tǒng)完成波束形成處理的步驟。
權利要求
1.一種超聲診斷成像系統(tǒng)，包括超聲換能器，包括換能器元件陣列，用于發(fā)射超聲發(fā)射脈沖并接收響應發(fā)射脈沖的回波信號，上述換能器元件被排列成子陣列，這樣被每一個子陣列中的元件接收的回波信號被相加/組合，從而產生加權、復合的子陣列接收信號；和求和/組合器網絡，包括耦合到每一個子陣列上的輸入通道，用于接收每一個復合子陣列接收信號，并且用于組合/求和復合子陣列接收信號的特定選擇或子集以實現期望的波束形成器模式；和基礎超聲系統(tǒng)，包括處理器，用于處理子陣列接收信號的特定選擇或子集以產生顯示信號，其中顯示信號適于引起輸出裝置產生圖像；和系統(tǒng)控制器，用于控制顯示處理器。
2.根據權利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，進一步包括信號傳送裝置，用于將子陣列接收信號的特定選擇或子集傳送給基礎超聲系統(tǒng)。
3.根據權利要求2所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中信號傳送裝置包括一條電纜，上述電纜包括和每一個子陣列相對應的多個通道。
4.根據權利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中求和/組合器網絡是交叉點開關/求和網絡。
5.根據權利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中超聲換能器進一步包括每一個子陣列的接收聚焦子系統(tǒng)。
6.根據權利要求5所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中接收聚焦子系統(tǒng)包括為每一個子陣列中的元件設置接收延遲的可控延遲元件。
7.根據權利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中系統(tǒng)處理器產生上述至少一個用于控制求和/組合器網絡的控制信號。
8.一種超聲成像系統(tǒng)的子陣列接收微波束形成器，包括一個超聲換能器，超聲換能器具有排列成多個子陣列的換能器元件的陣列，其中每一個子陣列被構建用于從包括子陣列的元件中產生復合子陣列信號；一個求和網絡，該求和網絡被構建用于對至少兩個復合子陣列信號進行任意求和以實現各種接收波束形成模式；和將任意求和后的復合信號傳遞給基礎超聲系統(tǒng)以便進行進一步處理的裝置。
9.一種使用微波束形成產生多個微波束形成子陣列信號的超聲成像方法，其中子陣列信號可以在和基礎超聲系統(tǒng)電氣通信的換能器探頭內被任意組合，在上述基礎超聲系統(tǒng)內任意組合的子陣列信號被進一步處理以便完成波束形成操作，該方法包括以下步驟將來自換能器元件陣列的超聲信號發(fā)射到感興趣區(qū)域中，其中上述換能器元件陣列被放置在換能器探頭內；在換能器元件上接收來自感興趣區(qū)域的回波信號，其中換能器元件被分組成具有P×Q個元件的子陣列；對每一個子陣列中P×Q個接收元件接收的信號求和，以便在換能器探頭內產生復合子陣列信號；選擇子陣列信號的預定集合或組合，其中子陣列信號的上述集合或組合和特定接收波束形成模式相對應；和將來自換能器探頭的子陣列信號的集合或組合傳遞給信號處理系統(tǒng)以便完成波束形成處理。
10.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中選擇步驟包括對經過特定選擇的復合子陣列信號進行求和，以便產生復合子陣列信號的一個集合用于由信號處理系統(tǒng)處理。
11.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中選擇步驟進一步包括為子陣列中的全部元件設置接收延遲，并且使用求和網絡為復合子陣列信號定義開關模式，由此各種接收波束形成模式可以被實現。
12.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中所使用的換能器陣列是2D陣列，并且被控制以充當帶有電子旋轉圖像平面的1D陣列。
13.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中所使用的換能器陣列是3D陣列。
14.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中特定的組合被確定為在換能器和基礎超聲系統(tǒng)之間通信的通道數和期望帶寬之間的折衷。
15.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中通信步驟包括使用電纜。
16.根據權利要求9所述的超聲成像方法，其中通信步驟無線地被實現。
17.一種計算機可讀介質，包括一組用于執(zhí)行權利要求9所述超聲成像方法的指令。
全文摘要
一種超聲成像方法使用位于和基礎超聲系統(tǒng)電氣通信的換能器探頭內的微波束形成。換能器元件被排列成子陣列或子集，并且換能器包括與每一個子陣列和基礎超聲系統(tǒng)相連的交叉點/求和開關。在微波束形成操作中，在包括子陣列的接收元件上接收的信號被求和，以便產生同一個子陣列的復合子陣列信號，并且通過使用信號控制交叉點開關的輸出，一組和特定接收波束形成模式相對應的復合子陣列信號被定義。
文檔編號G01S7/521GK101031816SQ200580033212
公開日2007年9月5日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權日2004年9月30日
發(fā)明者S·A·斯坎皮尼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司