專利名稱：具有可配置接收孔徑的超聲成像系統(tǒng)和方法
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間延遲(或相位)和幅度，可控制個別元件以產(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。多個射擊(firing)可用于獲取表示相同解剖信息的數(shù)據(jù)?？筛淖兠看紊鋼舻牟ㄊ纬蓞?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間延遲和幅度，具有其焦點(diǎn)的波束可在平面中移動以掃描對象。當(dāng)使用換能器陣列來接收反射聲能時，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賦予單獨(dú)時間延遲(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)接收回波時動態(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)排列的多個換能器元件。通過控制2D換能器陣列中元件的定時和幅度，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)量超過控制臺波束形成器電子器件(electronic)中通道(channel)的數(shù)量或者控制臺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ID陣列所需元件數(shù)量的平方。例如，對于2D成像要求1 至192個元件的線性陣列對于3D和4D 成像需要大約8000至10000個元件。在類似這樣的情況下，一個或多個探頭波束形成和/ 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波束形成器通道組合10個或更多元件，仍然可能不存在足夠的控制臺波束形成器通道來利用2D換能器陣列中的所有元件。此外，在掃描單個切片例如供2D顯示時，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，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，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，可能希望通過使用被成形為更像正方形的孔徑為兩個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。在一個實(shí)施例中，超聲成像系統(tǒng)包括包含多個通道的波束形成器。超聲成像系統(tǒng)包括包含多個元件的二維換能器陣列，多個元件超過多個通道。超聲成像系統(tǒng)包括多個信號通路(pattway)，各信號通路將多個元件中之一鏈接到多個通道中之一。超聲成像系統(tǒng)還包括沿多個信號通路安置(position)的多個開關(guān)。多個開關(guān)配置成將多個元件的子集主動(actively)連接到多個通道，以便形成接收孔徑。多個開關(guān)還配置成通過改變將多個元件的哪些元件主動連接到多個通道來控制接收孔徑的縱橫比。在另一個實(shí)施例中，具有可配置接收孔徑的超聲成像系統(tǒng)包括包含多個通道的波束形成器。超聲成像系統(tǒng)包括包含多個元件的二維換能器陣列，多個元件超過多個通道。元件中的每個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)包括多個開關(guān)，它們配置成控制將多個元件的哪些元件主動連接到多個通道。多個開關(guān)和二維模式適合使多個元件的第一子集能夠主動連接到多個通道，以便形成具有第一縱橫比的第一接收孔徑。多個開關(guān)和二維模式還適合使多個元件的第二子集能夠主動被連接，以便形成具有第二縱橫比的第二接收孔徑。在另一個實(shí)施例中，一種超聲成像方法包括將二維換能器陣列的元件編組成多個子孔徑，并且以二維模式將多個子孔徑的每個分配給來自波束形成器的通道。該方法包括按照以二維模式的通道分配將多個子孔徑的第一子集連接到來自波束形成器的通道，以便形成具有第一縱橫比的第一接收孔徑。該方法還包括按照以二維模式的通道分配將多個子孔徑的第二子集連接到來自波束形成器的通道，以便形成具有第二縱橫比的第二接收孔徑。通過附圖及其詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見。


圖1是根據(jù)實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的示意圖；圖4是根據(jù)實(shí)施例的二維換能器陣列的示意表示；圖5是根據(jù)實(shí)施例的二維換能器陣列的示意表示；圖6是根據(jù)實(shí)施例示出對二維換能器陣列的通道分配的二維模式示意表示；圖7是根據(jù)實(shí)施例的四個子模式的示意表示；圖8是根據(jù)實(shí)施例將子孔徑鏈接到通道的信號通路的示意表示；以及圖9是根據(jù)實(shí)施例的二維模式的示意表示。
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)描述中，參照構(gòu)成其部分的附圖，附圖中通過舉例說明的方式示出可實(shí)施的具體實(shí)施例。對這些實(shí)施例進(jìn)行充分詳細(xì)地描述，以便使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┻@些實(shí)施例，并且要理解，可利用其它實(shí)施例，以及可在不脫離實(shí)施例范圍的情況下進(jìn)行邏輯、機(jī)械、電氣和其它變更。因此，以下詳細(xì)描述不是要理解為限制本發(fā)明的范圍。圖1是超聲成像系統(tǒng)100的示意圖。超聲成像系統(tǒng)100包括控制臺發(fā)射器102， 它將信號發(fā)射給控制臺發(fā)射波束形成器103，控制臺發(fā)射波束形成器103又驅(qū)動換能器陣列106中的元件104以便將脈動超聲信號放射到例如患者(未示出)的結(jié)構(gòu)中。探頭部件 105包括換能器陣列106、元件104和探頭/SAP電子器件107。探頭/SAP電子器件107可用于控制元件104的開關(guān)。探頭/SAP電子器件107還可用于將元件104編組為一個或多個子孔徑。可使用各種幾何形狀的換能器陣列。脈動超聲信號從人體內(nèi)如血細(xì)胞或肌肉組織的結(jié)構(gòu)中后向散射，以便產(chǎn)生返回到元件104的回波。回波被元件104轉(zhuǎn)換成電信號或超聲數(shù)據(jù)，并且電信號被控制臺接收器108接收。為了便于本公開，術(shù)語“超聲數(shù)據(jù)”可包括由超聲系統(tǒng)獲取和/或處理的數(shù)據(jù)。表示所接收回波的電信號經(jīng)過輸出超聲數(shù)據(jù)的控制臺接收波束形成器110。用戶接口 115可用于控制超聲成像系統(tǒng)100的操作，包括控制患者數(shù)據(jù)的輸入、改變掃描或顯示參數(shù)等。超聲成像系統(tǒng)100還包括處理器116，以便處理超聲數(shù)據(jù)并且預(yù)備超聲信息幀供在顯示器118上顯示。處理器116可適合按照多個可選超聲形態(tài)對超聲信息執(zhí)行一個或多個處理操作。當(dāng)接收到回波信號時，可在掃描會話期間實(shí)時處理超聲信息。為了便于本公開，術(shù)語“實(shí)時”定義成包括在沒有任何特意延遲的情況下執(zhí)行的過程。作為補(bǔ)充或替代， 超聲波信息可在掃描會話期間臨時存儲在緩沖器(未示出)中，并在現(xiàn)場(live)或離線操作中以低于實(shí)時的方式進(jìn)行處理。本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括多個處理器(未示出)，以便操縱處理任務(wù)。例如，第一處理器可用于對超聲信號進(jìn)行解調(diào)和抽選(decimate)，而第二處理器可用于在顯示圖像之前進(jìn)一步處理該數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，其它實(shí)施例可使用不同的處理器布置。仍然參照圖1，超聲成像系統(tǒng)100可按照例如20Hz至30Hz的幀速率連續(xù)獲取超聲信息。但是，其它實(shí)施例可按照不同速率獲取超聲信息。例如，根據(jù)預(yù)期應(yīng)用，一些實(shí)施例可按照超過IOOHz的幀速率獲取超聲信息。包含存儲器120，用于存儲沒有被安排為立即顯示的已處理所獲超聲信息幀。在示范實(shí)施例中，存儲器120具有足夠容量來存儲至少數(shù)秒的超聲信息幀。超聲信息按照某種方式存儲，以便于按照其獲取順序或時間對其進(jìn)行檢索。 存儲器120可包括任何已知的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)?？蛇x地，本發(fā)明的實(shí)施例可利用造影劑來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用包含微泡的超聲造影劑時， 造影成像生成體內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)和血流的增強(qiáng)圖像。在使用造影劑的同時獲取超聲數(shù)據(jù)之后， 圖像分析包括分離諧波和線性分量、增強(qiáng)諧波分量以及通過利用經(jīng)增強(qiáng)諧波分量來生成超聲圖像。諧波分量與接收信號的分離使用適當(dāng)濾波器來執(zhí)行。將造影劑用于超聲成像是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的，因此不作進(jìn)一步詳細(xì)描述。在本發(fā)明的各個實(shí)施例中，超聲信息可由其它或不同的模式相關(guān)模塊(例如，B模式、彩色多普勒、功率多普勒、M模式、頻譜多普勒解剖M模式、應(yīng)變、應(yīng)變率等)進(jìn)行處理，以便形成圖像幀的2D或3D數(shù)據(jù)集等。例如，一個或多個模塊可生成B模式、彩色多普勒、功率多普勒、M模式、解剖M模式、應(yīng)變、應(yīng)變率、頻譜多普勒圖像幀及其組合等。存儲圖像幀， 并且可隨各圖像幀記錄指示在存儲器中獲取圖像幀的時間的定時信息。模塊例如可包括掃描轉(zhuǎn)換模塊，掃描轉(zhuǎn)換模塊執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換操作以便將圖像幀從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成Cartesian坐標(biāo)?？商峁┮曨l處理器模塊，它從存儲器讀取圖像幀，并且在對患者執(zhí)行過程時實(shí)時顯示圖像幀。視頻處理器模塊可將圖像幀存儲在圖像存儲器中，從其中讀取和顯示圖像。參照圖2，根據(jù)實(shí)施例示出超聲成像系統(tǒng)122的示意圖。超聲成像系統(tǒng)122中與圖1所示超聲成像系統(tǒng)100的元件相同的元件將標(biāo)記有共同參考標(biāo)號，并且不作詳細(xì)描述。 在超聲成像系統(tǒng)122中，探頭部件123包括連接到換能器陣列106和元件104的高電壓開關(guān)部件124。高電壓開關(guān)部件IM允許探頭部件123將公共電路(未示出)用于發(fā)射和接收功能。參照圖3，根據(jù)實(shí)施例示出超聲成像系統(tǒng)130的示意圖。超聲成像系統(tǒng)130中與圖 1所示超聲成像系統(tǒng)100和圖2所示超聲成像系統(tǒng)122的元件相同的元件將標(biāo)記有共同參考標(biāo)號，并且不作詳細(xì)描述。超聲成像系統(tǒng)130包括含有探頭發(fā)射開關(guān)部件134和探頭接收器136的探頭部件132。根據(jù)實(shí)施例，可代替控制臺發(fā)射器102使用探頭發(fā)射開關(guān)部件 134來生成超聲發(fā)射信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，根據(jù)一些實(shí)施例，探頭發(fā)射開關(guān)部件 134可執(zhí)行波束形成功能。另外，在其它實(shí)施例中，作為對控制臺波束形成器110的替代或補(bǔ)充，探頭接收器136可接收和提供接收信號的波束形成。參照圖4，根據(jù)實(shí)施例示出二維QD)換能器陣列的示意表示。2D換能器陣列150 可連接到例如圖1所示超聲成像系統(tǒng)100的超聲成像系統(tǒng)。2D超聲陣列包括多個元件152。 根據(jù)實(shí)施例，可存在排列成160列和48行的7680個元件。2D換能器陣列的示意表示示出全部48行，但是為了清晰起見僅包括少量列。這48行在仰角方向延伸，而160列在方位角方向延伸。為了便于說明本公開中的附圖，方位角方向?qū)⒍x成包括χ方向，并且仰角方向?qū)⒍x成包括y方向。參照圖5，根據(jù)實(shí)施例示出2D換能器陣列的示意表示。2D換能器陣列200包括多個元件202，它們按照與針對圖4所述的實(shí)施例相似的方式排列成160列和48行。但是，元件202還編組成多個子孔徑204。根據(jù)實(shí)施例，每個子孔徑204包括以大致三角形形狀排列的15個元件。例如，第一子孔徑206用點(diǎn)繪(stippling)表示，第二子孔徑208用//影線 (hatching)表示，第三子孔徑210用\\影線表示，以及第四子孔徑212用交叉影線表示。 圖5中僅示出子孔徑中的四個。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，所有元件可按照與第一子孔徑206、第二子孔徑208、第三子孔徑210和第四子孔徑212 —致的方式排列成子孔徑。 根據(jù)實(shí)施例，包括子孔徑的元件可各自具有如果需要則使各子孔徑能夠在獨(dú)立方向聚焦的相對定時或相位偏移。但是，子孔徑204的每個可配置成將其信號輸出到單個波束形成器通道，以便使給定數(shù)量的元件202所需的通道總數(shù)最小。根據(jù)實(shí)施例，所有多個元件202可排列成15元件子孔徑。例如，換能器陣列200的元件202可排列成8行的48子孔徑。圖 5中僅示出子孔徑的前四個。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，在其它實(shí)施例中，換能器元件可排列成與圖5所示的不同的子孔徑。例如，實(shí)施例可配置有子孔徑處理，子孔徑處理配置成創(chuàng)建具有包括正方形、矩形或菱形形狀的子孔徑。還應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，其它實(shí)施例可以不采用子孔徑處理。對于沒有子孔徑處理的實(shí)施例，每個元件可直接連接到單個波束形成器通道。參照圖6，根據(jù)實(shí)施例示出示出二維換能器陣列的元件到通道分配的二維模式示意表示。二維模式250包括多個子模式252。字母A、B、C和D用于表示二維模式250中四個唯一子模式的每個。每個子模式表示通道分配的固定空間布置。例如，子模式A表示通道分配的固定空間布置。根據(jù)實(shí)施例，子模式中的每個通道分配可表示將一個或多個元件鏈接到波束形成器通道的信號通路。下面將提供信號通路的附加描述。參照圖7，根據(jù)實(shí)施例示出多個子模式的示意表示。第一子模式A、第二子模式B、 第三子模式C和第四子模式D各自表示將換能器陣列元件鏈接到波束形成器通道的模式。 子模式A、B、C和D可與例如換能器陣列200 (圖3所示)的換能器陣列配合使用。根據(jù)實(shí)施例，波束形成器110(圖1所示)可具有256個通道。換能器陣列200具有排列成512個子孔徑204(圖5所示)的7680個元件。根據(jù)實(shí)施例，將子孔徑204中的每個鏈接到波束形成器通道中之一。下面將詳細(xì)論述在子孔徑204與波束形成器通道之間進(jìn)行鏈接的細(xì)節(jié)。第一子模式A示出可按照二維模式將子孔徑鏈接到波束形成器通道的一種方式。 圖7中，每個三角形形狀表示子孔徑。標(biāo)號0-63對應(yīng)于每個子孔徑所鏈接的通道。例如， 子孔徑258鏈接到通道0，而子孔徑260鏈接到通道44。第二子模式B 252示出將子孔徑鏈接到通道64至127的二維模式。第三子模式 C示出將子孔徑鏈接到通道128-191的固定二維模式。第四子模式D示出將子孔徑鏈接到通道192-255的固定二維模式。根據(jù)圖7所示的實(shí)施例，子孔徑按始于左上方并且掃過 (rastering through)后續(xù)行的升序鏈接到波束形成器通道。其它實(shí)施例的子孔徑可按照根據(jù)其它實(shí)施例的其它模式鏈接到波束形成器通道?，F(xiàn)在參照圖6和圖7。圖6示出二維模式250中排列的第一子模式A、第二子模式 B、第三子模式C和第四子模式D。根據(jù)實(shí)施例，二維模式250包含重復(fù)三次的子模式中的每個。例如，第一子模式A在二維模式250中重復(fù)三次。第一子模式A在二維模式200內(nèi)三個位置中的每個中是相同的。子模式B、子模式C和子模式D也各自在二維模式250中重復(fù)三次。二維模式250表示二維陣列中所有元件的通道分配。二維模式250中的各位置與二維換能器陣列的一部分對應(yīng)。二維模式250包括與將換能器陣列的元件鏈接到波束形成器通道的方式有關(guān)的信息。根據(jù)圖6和圖7所示的示范實(shí)施例，四個唯一子模式用于表示所有波束形成器通道。為了使用所有波束形成器通道來形成接收孔徑，因此需要使用至少來自第一子模式A、第二子模式B、第三子模式C和第四子模式D的元件。子模式252在二維模式250中按照交替(alternating)方式排列。為了便于本公開，術(shù)語“交替方式”定義成包括其中每個子模式與換能器陣列的邊緣相鄰或者與不同子模式相鄰的模式。換言之， 在子模式按照交替方式排列的二維模式中，每個子模式鄰接不同配置的子模式或者換能器陣列的邊緣。子模式按照交替方式排列的二維模式?jīng)]有包括相互鄰接安置的相同子模式中的兩個。參照圖6，示出第一接收孔徑270。第一接收孔徑270用//影線表示。還示出第二接收孔徑272。第二接收孔徑272用\\影線表示。在第一接收孔徑270和第二接收孔徑 272中均使用子模式中兩個內(nèi)的元件。二維模式250中與第一接收孔徑270和第二接收孔徑272中均使用的元件對應(yīng)的部分用交叉影線表示。參照圖8，根據(jù)實(shí)施例示出將子孔徑鏈接到通道的信號通路的示意表示。根據(jù)實(shí)施例，存在將三個子孔徑鏈接到各通道的多個信號通路四0。例如，第一信號通路300將通道0鏈接到子孔徑301，第二信號通路302將通道0鏈接到子孔徑303，以及第三信號通路304 將通道0鏈接到子孔徑305。多個開關(guān)306沿多個信號通路290安置。多個開關(guān)306控制子孔徑的哪些子孔徑主動連接到波束形成器通道。例如，根據(jù)實(shí)施例，每次子孔徑305、子孔徑303和子孔徑301中僅一個可連接到通道0。根據(jù)其它實(shí)施例，通道可鏈接到單獨(dú)元件而不是子孔徑。根據(jù)實(shí)施例，多個信號通路290和多個開關(guān)306可以是集成電路(未示出)的一部分。集成電路可安置在換能器中。信號通路290中的每個表示將子孔徑中一組元件鏈接到波束形成器通道的電通路。根據(jù)其它實(shí)施例，多個信號通路中的每個可將換能器陣列的單個元件連接到波束形成器通道?，F(xiàn)在參照圖6和圖8，子模式252按照固定順序排列在所有列中。例如，由頂部至底部，所有子模式按照A-B-C-D順序排列。在第一列310中，子模式排列成A-B-C-D。在第二列312中，子模式排列成C-D-A-B。第二列312中的子模式按照與第一列相同的順序，但在相鄰列之間存在2的偏移。在第三列314中，子模式再次排列成A-B-C-D。在第二列312 與第三列314之間也存在2的偏移。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它實(shí)施例可使用不同數(shù)量的唯一子模式。另外，二維模式可包括子模式的不同布置。仍然參照圖6和圖8，第一接收孔徑270在仰角方向比在方位角方向更長。相反， 第二接收孔徑272在方位角方向比在仰角方向更長。當(dāng)掃描單個切片供二維顯示時，常常希望通過使用在掃描尺度具有其最寬范圍的接收孔徑來優(yōu)化切片中的分辨率。通過如圖6 所示將通道鏈接到元件或子孔徑，能夠具有各自具有不同縱橫比的兩個不同接收孔徑。例如，第一接收孔徑270具有第一縱橫比，并且配置成在仰角方向掃描時提供較高分辨率。第二接收孔徑272具有第二縱橫比，并且配置成在方位角方向掃描時提供較高分辨率。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)實(shí)施例，能夠以第一接收孔徑270和第二接收孔徑272使用所有波束形成器通道。附加實(shí)施例可配置成提供兩個以上的不同接收孔徑。參照圖9，根據(jù)實(shí)施例示出來自圖6的二維模式250。共同參考標(biāo)號用于指示相同元件。根據(jù)實(shí)施例，第一接收孔徑270可配置成在二維陣列上進(jìn)行平移。將二維模式250 的子模式組織成三列。這些列中的每個包括四個子模式。給定通道的通道分配在共同子模式中的每個內(nèi)處于相同的相對位置。為了便于本公開，術(shù)語“公共子模式”定義成包括在相同的相對位置具有相同通道分配的兩個或更多子模式。在本公開附圖中，共同子模式用例如A、B、C或D的相同字母表示。例如，由參考標(biāo)號360、362和364表示的子模式全部是共同子模式。仍然參照圖9，由于通道分配在共同子模式中的每個內(nèi)是固定的，所以能夠使接收孔徑移位，同時利用全部可用波束形成器通道。第一接收孔徑270用//影線表示。從子模式A、子模式B、子模式C和子模式D所分配的通道主動連接到變換器陣列中的元件，以便形成第一接收孔徑270。但是，通過將連接在第一接收孔徑270左手側(cè)的用點(diǎn)繪表示的通道 386的第一組開關(guān)斷開，并且將連接在第一接收孔徑270右手側(cè)的同樣用點(diǎn)繪表示的通道 388的第二組開關(guān)閉合，能夠使第一接收孔徑270向右平移。注意，在第二列312中使用的子模式與第三列314中的子模式相同。如前面所述，通道分配在共同子模式中的每個內(nèi)是相同的。由于通道分配對于所有共同子模式是相同的，因此，通過關(guān)掉與一個子模式中給定通道關(guān)聯(lián)的元件，并且接通與鄰近當(dāng)前接收孔徑的共同子模式中相同通道關(guān)聯(lián)的元件，能夠使接收孔徑的位置平移。另外，由于相同信道在兩個位置中使用，所以能夠?qū)⑺胁ㄊ纬善魍ǖ烙糜谠谄涑跏嘉恢煤驮谄淦揭莆恢玫牡谝唤邮湛讖?70。換言之，如果例如通道 386的第一組通道從接收孔徑270斷開連接，同時例如通道388的第二組通道被連接，則所有相同通道可在新移位的接收孔徑中使用。這個實(shí)施例的重要方面在于，通過以二維模式 250排列子模式252，能夠使第一接收孔徑270在方位角方向平移，同時仍然利用所有波束形成器通道。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，由于上文針對第一子孔徑270所述的相同原因，將能夠使第二接收孔徑272 (圖4所示)在方位角方向和仰角方向平移，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，雖然詳細(xì)描述特定二維模式250，但是其它實(shí)施例可使用具有不同數(shù)量或布置的共同子模式的不同二維模式。 本書面描述使用包括最佳模式的示例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書定義，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有沒有不同于權(quán)利要求書中文字語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求書中文字語言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意在處于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。配件表
圖1
100超聲成像系統(tǒng)
102控制臺發(fā)射器
103控制臺發(fā)射波束形成器
104元件
105探頭部件
106換能器陣列
107探頭/SAP電子器件
108控制臺接收器
110控制臺接收波束形成器
115用戶接口
116處理器
118顯不器
120存儲器
圖2
102控制臺發(fā)射器
103控制臺發(fā)射波束形成器
104元件
106換能器陣列
108控制臺接收器
110控制臺接收波束形成器
115用戶接口
116處理器
118顯不器123
124 圖3 102
103
104 106 108 110
115
116 118 120 132 134 136 圖4 150 152 圖5 200 202 204 206 208 210 212 圖6 250 252 270 272 310 312 314 圖7 圖8
存儲器
超聲成像系統(tǒng)探頭部件高電壓開關(guān)部件
控制臺發(fā)射器控制臺發(fā)射波束形成器元件
換能器陣列
控制臺接收器
控制臺接收波束形成器
用戶接口
處理器
顯不器
存儲器
探頭部件
探頭發(fā)射開關(guān)部件探頭接收器
2D換能器陣列多個元件
2D換能器陣列多個元件多個子孔徑第一子孔徑第二子孔徑第三子孔徑第四子孔徑
二維模式多個子模式第一接收孔徑第二接收孔徑第一列第二列第三列
290多個信號通路
300第一信號通路
302第二信號通路
304第三信號通路
305子孔徑
306多個開關(guān)
圖9
250二維模式
270第一接收孔徑
310第一列
312第二列
314第三列
360子模式
362子模式
364子模式
386通道
388通道
權(quán)利要求
1.一種超聲成像系統(tǒng)(100)，包括 波束形成器(110)，包括多個通道；二維換能器陣列000)，包括多個元件002)，所述多個元件(20 超過所述多個通道；多個信號通路O90)，各信號通路(四0)將所述多個元件(20 中之一鏈接到所述多個通道中之一；以及沿所述多個信號通路(四0)安置的多個開關(guān)(306)，所述多個開關(guān)(306)配置成將所述多個元件O02)的子集主動連接到所述多個通道以形成接收孔徑070)，其中所述多個開關(guān)(306)還配置成通過改變所述多個元件(20 的哪些元件被主動連接到所述多個通道來控制所述接收孔徑O70)的縱橫比。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述多個信號通路(四0)配置成以二維模式(250)建立所述多個元件(20 與所述多個通道之間的電關(guān)聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述二維模式(250)配置成使所述接收孔徑(270)能夠在所述二維陣列(200)上沿方位角方向和仰角方向平移，同時利用所有所述多個通道。
4.如權(quán)利要求2所述的超聲成像系統(tǒng)，其中，所述二維模式(250)包括多個子模式 052)，所述多個子模式052)中的每個包括通道分配的固定布置。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述多個子模式(252)包括N個唯一子模式。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述N個唯一子模式以列和行的網(wǎng)格排列。
7.如權(quán)利要求6所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述N個唯一子模式在每個所述行中按照固定順序排列。
8.如權(quán)利要求7所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述N個唯一子模式在相鄰行之間以N/2的偏移排列。
9.如權(quán)利要求6所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述N個唯一子模式在每個所述列中按照固定順序排列。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述N個唯一子模式在相鄰列之間以N/2的偏移排列。
11.一種具有可配置接收孔徑O70)的超聲成像系統(tǒng)(100)，包括 波束形成器(110)，包括多個通道；二維換能器陣列000)，包括多個元件(152)，所述多個元件(15 超過所述多個通道，所述元件(15 中的每個按照二維模式(250)與所述通道中之一電關(guān)聯(lián)，所述二維模式 (250)包括二維通道分配的第一子模式(360)和二維通道分配的第二子模式(362)；以及多個開關(guān)(306)，配置成控制所述多個元件(152)中的哪些元件被主動連接到所述多個通道；其中所述多個開關(guān)(306)和所述二維模式(250)適合使所述多個元件的第一子集能夠被主動連接到所述多個通道，以便形成具有第一縱橫比的第一接收孔徑O70)；所述多個開關(guān)和所述二維模式(250)還適合使所述多個元件(20 的第二子集能夠被主動連接，以便形成具有第二縱橫比的第二接收孔徑(272)。
12.如權(quán)利要求11所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述第一子模式(360)和所述第二子模式(36 在所述二維模式Q50)中按照交替方式排列。
13.如權(quán)利要求11所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述二維模式(250)還包括第三子模式(364)和第四子模式。
14.如權(quán)利要求13所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，在所述二維模式(250)中按照交替方式安置所述第一子模式(360)、所述第二子模式(362)、所述第三子模式(364)和所述第四子模式。
15.如權(quán)利要求11所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述多個開關(guān)(306)和所述二維模式(250)配置成使所述第一接收孔徑(270)能夠在所述二維陣列(200)上沿仰角方向和方位角方向平移，同時利用所有所述多個通道。
全文摘要
超聲成像的系統(tǒng)和方法包括波束形成器，包括多個通道；二維換能器陣列，包括多個元件；以及多個信號通路(290)，將多個元件連接到多個通道。該系統(tǒng)和方法還包括沿多個信號通路(290)安置的多個開關(guān)(306)。多個開關(guān)(306)配置成將多個元件的子集主動連接到多個通道，以便形成接收孔徑。多個開關(guān)還配置成通過改變將多個元件的哪些元件主動連接到多個通道來控制接收孔徑的縱橫比。
文檔編號A61B8/00GK102258384SQ20101062368
公開日2011年11月30日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者S·C·米勒 申請人:通用電氣公司