專利名稱：超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法，且具體地涉及減少在超聲波診斷裝置的超聲波探頭中產(chǎn)生的熱量，所述超聲波診斷裝置用于基于通過從超聲波探頭的換能器陣列發(fā)送和接收超聲波所產(chǎn)生的超聲波圖像，來給出診斷。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，在醫(yī)療領(lǐng)域中采用使用超聲波圖像的超聲波診斷裝置。大體上，該類型的超聲波診斷裝置包括具有內(nèi)置換能器陣列的超聲波探頭和連接到超聲波探頭的裝置本體。超聲波探頭向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波，從對象接收超聲回波，以及裝置本體對接收信號進行電處理，以產(chǎn)生超聲波圖像。使用這種超聲波診斷裝置，隨著換能器陣列發(fā)送超聲波，在換能器陣列中產(chǎn)生熱。通常將超聲波探頭裝入具有可以由操作者單手容易握住的尺寸的外殼中，這是因為操作者一般是在通過單手握住超聲波探頭，將換能器陣列的超聲波發(fā)送/接收面與對象表面接觸時，來進行診斷的。因此，換能器陣列中產(chǎn)生的熱可以使得超聲波探頭的外殼內(nèi)的溫度升高。近些年來，已提出了一種具有超聲波探頭的超聲波診斷裝置，該超聲波探頭具有用于信號處理的內(nèi)置電路板，以在經(jīng)由無線或有線通信向裝置本體發(fā)送接收信號之前，實現(xiàn)對從換能器陣列輸出的接收信號的數(shù)字處理，從而降低噪聲影響并獲得高質(zhì)量的超聲波圖像。在對接收信號的處理期間，實現(xiàn)這種類型數(shù)字處理的超聲波探頭還要經(jīng)受電路板中熱的產(chǎn)生，且因此需要抑制外殼中的溫度上升，以確保板上的電路的穩(wěn)定操作。關(guān)于對抗超聲波探頭中溫度上升的措施，參考JP 2005-253776 A，其描述了一種超聲波診斷裝置，其中，根據(jù)超聲波探頭的表面溫度來自動改變用于致動換能器陣列的條件。通過在表面溫度上升時降低例如致動電壓、發(fā)送孔(aperture)的數(shù)目、發(fā)送脈沖的重復(fù)頻率以及幀速率，將超聲波探頭的表面溫度保持在恰當(dāng)?shù)臏囟取?br>
發(fā)明內(nèi)容
然而，在JP 2005-253776 A中描述的裝置(其中，改變用于致動發(fā)送換能器陣列的條件)不能應(yīng)付由在執(zhí)行上述數(shù)字處理的超聲波探頭中的接收過程所產(chǎn)生的熱。本發(fā)明的目的是消除與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題，并提供一種超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法，能夠獲取高質(zhì)量超聲波圖像，同時抑制在超聲波探頭內(nèi)部的溫度上升。根據(jù)本發(fā)明的一種超聲波診斷裝置，包括超聲波探頭，包括換能器陣列；發(fā)射機，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；圖像產(chǎn)生器，用于基于已從所述對象接收到超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號，來產(chǎn)生超聲波圖像；溫度傳感器，用于檢測所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度；通道選擇器，用于從所述超聲波探頭的多個通道中選擇可同時用于接收的通道；以及控制器，用于控制所述通道選擇器，以隨著由所述溫度傳感器檢測到的所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度増加以及測量深度變淺，減少所選的可同時用于接收的通道的數(shù)目。根據(jù)本發(fā)明的一種產(chǎn)生超聲波圖像的方法，包括以下步驟檢測包括換能器陣列在內(nèi)的超聲波探頭的內(nèi)部溫度； 從所述超聲波探頭的多個通道中選擇可同時用于接收的通道，以隨著檢測到的所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度増加和測量深度變淺，減少所選的可同時用于接收的通道的數(shù)目；以及從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束并基于已從所述對象接收到超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號，來產(chǎn)生超聲波圖像。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例I的超聲波診斷裝置的配置的框圖。圖2示出了根據(jù)測量深度被分為三個區(qū)域的成像區(qū)域。圖3是示出了根據(jù)實施例I的在超聲波探頭內(nèi)部的溫度隨時間的變化以及溫度閾值的圖。圖4示出了在實施例I中選擇的可用通道和不可用通道。圖5示出了在實施例2中選擇的可用通道和不可用通道。
具體實施例方式下面將基于附圖來描述本發(fā)明的實施例。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例I的超聲波診斷裝置的配置。該超聲波診斷裝置包括超聲波探頭I和經(jīng)由無線通信連接到超聲波探頭I的診斷裝置本體2。超聲波探頭I包括多個超聲波換能器3，它們構(gòu)成單維或ニ維換能器陣列的多個通道，且換能器3經(jīng)由通道選擇器4連接到接收信號處理器5，接收信號處理器5進而經(jīng)由并行/串行轉(zhuǎn)換器6連接到無線通信単元7。換能器3經(jīng)由發(fā)送驅(qū)動器8連接到發(fā)送控制器9，且接收信號處理器5連接到接收控制器10，同時無線通信単元7連接到通信控制器
11。通道選擇器4、并行/串行轉(zhuǎn)換器6、發(fā)送控制器9、接收控制器10和通信控制器11連接到探頭控制器12。超聲波探頭I具有內(nèi)置溫度傳感器13，用于檢測超聲波探頭I內(nèi)部的溫度，且溫度傳感器13連接到探頭控制器12。溫度傳感器13優(yōu)選地位于接收信號處理器5附近，在超聲波診斷裝置的操作期間，預(yù)期此處溫度上升。每個換能器3都根據(jù)從發(fā)送驅(qū)動器8供應(yīng)的致動信號來發(fā)送超聲波，并從對象接收超聲回波，以輸出接收信號。每個換能器3由振蕩器構(gòu)成，該振蕩器包括壓電體和在壓電體的兩端上分別提供的電極。壓電體可以由例如以下各項構(gòu)成以PZT(鋯鈦酸鉛)為代表的壓電陶瓷、以PVDF (聚偏ニ氟こ烯)為代表的聚合壓電器件、以及以PMN-PT (鈮鎂酸鉛鈦酸鉛固溶，lead magnesium niobate lead titanate solid solution)為代表的單晶。
當(dāng)向每個振蕩器的電極供應(yīng)脈沖電壓或連續(xù)波電壓時，壓電體膨脹并收縮從而弓I起振蕩器產(chǎn)生脈沖或連續(xù)超聲波。將這些超聲波合并以形成超聲波束。當(dāng)接收到傳播的超聲波時，每個振蕩器膨脹并收縮以產(chǎn)生電信號，然后將電信號作為超聲波接收信號加以輸出。發(fā)送驅(qū)動器8包括例如多個脈沖器，并基于由發(fā)送控制器9選擇的發(fā)送延遲模式來調(diào)整針對相應(yīng)換能器3的致動信號的延遲量，使得從換能器3發(fā)送的超聲波形成覆蓋對象組織區(qū)域的寬超聲波束，并向換能器3供應(yīng)調(diào)整過的致動信號。通道選擇器4包括將換能器3與對應(yīng)接收信號處理器5連接和斷開的多個開關(guān)，且根據(jù)來自探頭控制器12的指令，在換能器陣列的通道中選擇可同時用于接收的通道，以將所選通道的換能器3連接到對應(yīng)的接收信號處理器5。在接收控制器10的控制下，接收信號處理器4的單個通道允許對應(yīng)換能器3輸出 的接收信號經(jīng)歷正交檢測或正交采樣過程，以產(chǎn)生復(fù)基帶信號，對復(fù)基帶信號采樣以產(chǎn)生包含與組織區(qū)域相關(guān)的信息在內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，并向井行/串行轉(zhuǎn)換器6供應(yīng)該采樣數(shù)據(jù)。通過對復(fù)基帶信號進行采樣所獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行高效的編碼數(shù)據(jù)壓縮，接收信號處理器5可以產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)。并行/串行轉(zhuǎn)換器6將具有多個通道的接收信號處理器5所產(chǎn)生的并行采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行采樣數(shù)據(jù)。無線通信部7基于串行采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行載波調(diào)制，以產(chǎn)生發(fā)送信號，井向天線供應(yīng)該發(fā)送信號，使得天線發(fā)送無線電波，以發(fā)送串行采樣數(shù)據(jù)。本文可以采用的調(diào)制方法包括ASK(幅移鍵控)、PSK (相移鍵控)、QPSK (正交相移鍵控)以及16QAM(16正交幅度調(diào)制)。無線通信単元7通過與診斷裝置本體2的無線通信向診斷裝置本體2發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，從診斷裝置本體2接收各種控制信號，井向通信控制器11輸出接收到的控制信號。通信控制器11控制無線通信単元7，以使用由探頭控制器12設(shè)置的發(fā)送波強度來發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，井向探頭控制器12輸出由無線通信単元7接收到的各種控制信號。溫度傳感器13檢測超聲波探頭I的內(nèi)部溫度，并將其輸出至探頭控制器12。探頭控制器12根據(jù)從診斷裝置本體2發(fā)送的控制信號來控制超聲波探頭I的各種組件。探頭控制器12根據(jù)由溫度傳感器13檢測到的超聲波探頭I的內(nèi)部溫度T和測量深度，來控制接收用通道選擇器4的開關(guān)的開/關(guān)操作。超聲波探頭I具有未示出的內(nèi)置電池，其向超聲波探頭I內(nèi)的電路供電。超聲波探頭I可以是外部型探頭(比如線性掃描型、凸面掃描型和扇形掃描型)，或者是例如用于超聲波內(nèi)窺鏡的徑向掃描型的探頭。可以將多個換能器3連接到單個復(fù)用器，以切換用于發(fā)送的可用通道。另ー方面，診斷裝置本體2包括經(jīng)由串行/并行轉(zhuǎn)換器15連接到數(shù)據(jù)存儲単元16的無線通信単元14。數(shù)據(jù)存儲単元16連接到圖像產(chǎn)生器17。圖像產(chǎn)生器17經(jīng)由顯示控制器18連接到監(jiān)視器19。無線通信単元14還連接到通信控制器20 ;串行/并行轉(zhuǎn)換器15、圖像產(chǎn)生器17、顯示控制器18以及通信控制器20連接到裝置控制器21。裝置控制器21連接到用于操作者執(zhí)行輸入操作的操作単元22以及用于存儲操作程序的存儲單元23。
無線通信単元14通過與超聲波探頭I的無線通信向超聲波探頭I發(fā)送各種控制信號。無線通信部14對天線接收到的信號解調(diào)，以輸出串行采樣數(shù)據(jù)。通信控制器20控制無線通信単元14，以使用由裝置本體控制器21設(shè)置的發(fā)送無線電波強度來發(fā)送各種控制信號。串行/井行轉(zhuǎn)換器15將從無線通信単元14輸出的串行采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行采樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲単元16由存儲器、硬盤等構(gòu)成，且存儲由串行/井行轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)換的采樣數(shù)據(jù)的至少ー幀。圖像產(chǎn)生器17對從數(shù)據(jù)存儲単元16讀出的采樣數(shù)據(jù)的每一幀執(zhí)行接收定焦(reception focusing),以產(chǎn)生表示超聲波診斷圖像的圖像信號。圖像產(chǎn)生器17包括調(diào)相求和器24和圖像處理器25。調(diào)相求和器24根據(jù)由裝置控制器21設(shè)置的接收方向，從多個之前存儲的接收延遲模式中選擇ー個接收延遲模式，且基于所選接收延遲模式，向由采樣數(shù)據(jù)所表示的復(fù)基帶信號提供相應(yīng)的延遲，并將它們求和，以執(zhí)行接收定焦。該接收定焦獲得了將超聲回波進行良好定焦的基帶信號(聲線信號)。圖像處理器25根據(jù)調(diào)相求和器24產(chǎn)生的聲線信號，產(chǎn)生作為B模式圖像信號，所述B模式圖像信號是與對象內(nèi)部的組織相關(guān)的斷層成像圖像信息。圖像處理器25包括STC(靈敏度時間控制)部和DSC (數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器)。STC部根據(jù)超聲波的反射位置的深度，對聲線信號由于距離造成的衰減進行校正。DSC將STC校正過的聲線信號轉(zhuǎn)換為與普通電視信號的掃描方法兼容的圖像信號(光柵轉(zhuǎn)換)，并通過所需圖像處理(比如對比度處理)來產(chǎn)生B模式圖像信號。顯示控制器18使監(jiān)視器19根據(jù)圖像產(chǎn)生器17產(chǎn)生的圖像信號來顯示超聲波診斷圖像。監(jiān)視器19包括例如顯示設(shè)備(比如，IXD)，并在顯示控制器18的控制下顯示超聲波診斷圖像。盡管這種診斷裝置本體2中的串行/并行轉(zhuǎn)換器15、圖像產(chǎn)生器17、顯示控制器18、通信控制器20和裝置控制器21分別由CPU和用于使CPU執(zhí)行各種類型處理的操作程序構(gòu)成，它們也可以由數(shù)字電路構(gòu)成。前述操作程序存儲在存儲單元23中。存儲單元23中的記錄介質(zhì)可以是除了內(nèi)置硬盤之外的軟盤、MO、MT、RAM、CD-ROM、DVD-ROM等?，F(xiàn)在，將描述根據(jù)實施例I的在超聲波探頭I的內(nèi)部溫度T和測量深度以及同時可用通道的數(shù)目N之間的關(guān)系。假定如圖2所示將成像區(qū)域分為三個區(qū)域淺層區(qū)域A、中間區(qū)域B以及深層區(qū)域C，且假定如圖3所示在高于對象體表溫度TO (約33°C )的ー側(cè)上提前設(shè)置了三個溫度閾值第一溫度閾值Tthl、第二溫度閾值Tth2以及第三溫度閾值Tth3(從第一至第三，溫度是增加的)。將第一溫度閾值Tthl、第二溫度閾值Tth2和第三溫度閾值Tth3分別設(shè)置為例如 37°C、40°C和 43。。。逐步設(shè)置在換能器陣列的全部通道的數(shù)目中的可同時用于接收的通道的數(shù)目N，以在超聲波探頭I的內(nèi)部溫度T增加時和在測量深度降低時，減少該數(shù)目N。當(dāng)例如換能器陣列具有總共48個通道時，根據(jù)超聲波探頭I的內(nèi)部溫度T和測量深度，將可同時用于接收的通道的數(shù)目N分別設(shè)置為如表I所示的值。 表I
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括 超聲波探頭，包括換能器陣列； 發(fā)射機，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 圖像產(chǎn)生器，用于基于已從所述對象接收到超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號，來產(chǎn)生超聲波圖像； 溫度傳感器，用于檢測所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度； 通道選擇器，用于從所述超聲波探頭的多個通道中選擇可同時用于接收的通道；以及 控制器，用于控制所述通道選擇器，以隨著由所述溫度傳感器檢測到的所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度增加以及測量深度變淺，減少所選的可同時用于接收的通道的數(shù)目。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器控制所述通道選擇器，以選擇所需數(shù)目的可同時使用的通道，使得所選擇的可同時使用的通道在所述超聲波探頭的多個通道的整個范圍內(nèi)大致均勻間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器控制所述通道選擇器，以從所述超聲波探頭的多個通道中選擇位于中心的通道和所述位于中心的通道兩側(cè)的其他通道，以確保所需數(shù)目的可同時使用的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器控制所述發(fā)射機從所述多個通道中的全部通道發(fā)送超聲波。
5.一種產(chǎn)生超聲波圖像的方法，包括以下步驟 檢測包括換能器陣列的超聲波探頭的內(nèi)部溫度； 從所述超聲波探頭的多個通道中選擇可同時用于接收的通道，以隨著檢測到的所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度增加和測量深度變淺，減少所選的可同時用于接收的通道的數(shù)目；以及 從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束，并基于已從所述對象接收到超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號，來產(chǎn)生超聲波圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生超聲波圖像的方法，其中，選擇在所述超聲波探頭的多個通道的整個范圍內(nèi)大致均勻間隔的所需數(shù)目的可同時使用的通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生超聲波圖像的方法，其中，從所述超聲波探頭的多個通道中選擇位于中心的通道和所述位于中心的通道兩側(cè)的其他通道，以確保所需數(shù)目的可同時使用的通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生超聲波圖像的方法，其中，從所述超聲波探頭的多個通道中的全部通道發(fā)送超聲波。
全文摘要
一種超聲波診斷裝置包括超聲波探頭，包括換能器陣列；發(fā)射機，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；圖像產(chǎn)生器，用于基于已從所述對象接收到超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號，來產(chǎn)生超聲波圖像；溫度傳感器，用于檢測所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度；通道選擇器，用于從所述超聲波探頭的多個通道中選擇可同時用于接收的通道；以及控制器，用于控制所述通道選擇器，以在由所述溫度傳感器檢測到的所述超聲波探頭的內(nèi)部溫度增加時以及在測量深度變淺時，減少所選的可同時用于接收的通道的數(shù)目。
文檔編號A61B8/00GK102631218SQ20121002493
公開日2012年8月15日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者大島雄二, 山本勝也 申請人:富士膠片株式會社