]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的cMUT面陣單點(diǎn)聚焦治療工作模式示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的cMUT面陣多點(diǎn)聚焦治療工作模式示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的cMUT面陣治療/成像工作模式示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記：1-超聲成像診斷裝置，2-超聲聚焦治療裝置，3-探頭，11-發(fā)射控制模 塊，12-脈沖發(fā)射模塊，13-信號(hào)接收模塊，14-顯示模塊，21-治療控制模塊，22-聚焦發(fā)射模 塊，31-面陣，311-cMUT陣元。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等僅用于描述目的，而不 能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0035] 除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可 W是直接相連，也可W通過(guò)中間媒介間接相連，還可W是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可W是無(wú)線 連接，也可W是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可W具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在 本發(fā)明中的具體含義。
[0036]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所設(shè)及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu) 成沖突就可W相互結(jié)合。
[0037]圖1示出了一種基于電容式微加工超聲換能器（cMUT)面陣的診療一體化超聲系 統(tǒng)，如圖1所示，包括超聲成像診斷裝置1、超聲聚焦治療裝置2和探頭3。
[0038] 探頭3包括由cMUT作為陣元組成的面陣31，每個(gè)陣元311均分別與超聲成像診斷裝 置1和超聲聚焦治療裝置2連接，探頭3用于工作在成像診斷模式和/或聚焦治療模式下。優(yōu) 選地，cMUT面陣31上的每一個(gè)cMUT陣元都通過(guò)微加工有專(zhuān)口的連線與超聲成像診斷裝置1 和超聲聚焦治療裝置2相連，超聲成像診斷裝置1和超聲聚焦治療裝置2間通過(guò)T/R開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn) 線路間的變換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)cMUT陣元的通斷及工作狀態(tài)的控制。優(yōu)選地，探頭3可 集成驅(qū)動(dòng)電路、前級(jí)放大電路及信號(hào)處理電路等。
[0039] 上述診療一體化超聲系統(tǒng)有Ξ種工作模式:成像診斷模式、聚焦治療模式、綜合模 式，成像診斷模式可用于臨床的超聲成像診斷，聚焦治療模式可用于超聲HIFU治療/超聲刺 激等，綜合模式為同時(shí)進(jìn)行成像診斷和聚焦治療的模式。
[0040]上述基于電容式微加工超聲換能器面陣的診療一體化超聲系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置由電容 式微加工超聲換能器作為陣元組成的面陣形成探頭，利用cMUT工藝微加工、高集成的特點(diǎn)， 能實(shí)現(xiàn)對(duì)大面陣探頭的各個(gè)陣元獨(dú)立精確控制，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)超聲成像診斷和超聲聚焦治療 的功能，集超聲成像診斷和超聲聚焦治療于一體。
[0041] 優(yōu)選地，如圖1所示，上述超聲成像診斷裝置1包括發(fā)射控制模塊11、脈沖發(fā)射模塊 12、信號(hào)接收模塊13和顯示模塊14。
[0042]發(fā)射控制模塊11與脈沖發(fā)射模塊12連接，用于生成包含波束形成特點(diǎn)的第一信號(hào) 并將其傳輸給脈沖發(fā)射模塊12。優(yōu)選地，發(fā)射控制模塊11包括波束形成器、時(shí)間/相位延遲 器等。
[0043] 脈沖發(fā)射模塊12與探頭3連接，用于根據(jù)第一信號(hào)控制探頭3的各個(gè)陣元的激勵(lì)順 序和時(shí)間延遲。優(yōu)選地，脈沖發(fā)射模塊12包括脈沖發(fā)生器等。
[0044]信號(hào)接收模塊13與探頭3連接，用于接收探頭3的各個(gè)陣元根據(jù)按序接收到的反射 回波超聲信號(hào)所生成的電信號(hào)，并將電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、調(diào)制解調(diào)等處理后輸 出給顯示模塊14。優(yōu)選地，信號(hào)接收模塊13包括T/R開(kāi)關(guān)、低噪聲放大器、時(shí)間增益控制器 TGC、抗混疊濾波器AAD、A/D轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器等。
[0045] 顯示模塊14用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像進(jìn)行顯示。
[0046]上述超聲成像診斷裝置1主要是在系統(tǒng)工作在成像診斷模式下時(shí)工作，其工作原 理為：首先由發(fā)射控制模塊11，根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的深度和位置，確定cMUT陣元的波束形成方 案，生成包含波束形成特點(diǎn)的第一信號(hào)并將其傳輸給脈沖發(fā)射模塊12,控制脈沖發(fā)射模塊 12各個(gè)cMUT陣元的激勵(lì)順序和時(shí)間延遲，從而控制cMUT陣元發(fā)射的超聲波在探測(cè)目標(biāo)中在 各點(diǎn)形成最佳的聚集超聲波束，提高反射回波的強(qiáng)度與橫向分辨率。在接收回波成像時(shí)，信 號(hào)接收模塊13根據(jù)波束形成的特點(diǎn)，控制T/R開(kāi)關(guān)激活對(duì)應(yīng)cMUT陣元，實(shí)現(xiàn)對(duì)反射回波超聲 信號(hào)按序被相應(yīng)的cMUT陣元接收并生產(chǎn)相應(yīng)的電信號(hào)，并通過(guò)后續(xù)的調(diào)制解調(diào)、TGC、濾波 等信號(hào)處理最終通過(guò)顯示模塊14轉(zhuǎn)換成圖像進(jìn)行顯示。
[0047] 該系統(tǒng)具體的掃描成像方式可W是:逐點(diǎn)式，即先水平方向各掃描成像，然后再軸 向掃描各點(diǎn)成像，反之亦可。或者，區(qū)域式，由于系統(tǒng)可W靈活控制cMUT各個(gè)陣元的工作狀 態(tài)，因此可w同時(shí)多行/列進(jìn)行掃描和接收，也可w多個(gè)區(qū)域(一定面積的陣元，如矩形、正 方形）同時(shí)進(jìn)行掃描成像。或者，在完成某一水平面/橫切面之后，也可W控制探頭對(duì)深度/ 軸向方向進(jìn)行掃描，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的3D成像。移動(dòng)探頭位置就可W實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置的3D 成像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)大范圍的3D成像。
[0048] 系統(tǒng)還可W用于實(shí)時(shí)多普勒成像。在多普勒成像時(shí)，可W控制探頭一側(cè)的cMUT陣 元波束成形到探測(cè)目標(biāo)位置(如血管內(nèi)血流），而反射波則由探頭另一側(cè)的cMUT陣元接收， 根據(jù)多普勒效應(yīng)，即反射頻率與發(fā)射頻率fo之間產(chǎn)生的偏移即多普勒頻移fd:fd= 2vfocos Θ/C，其中，V為血流的運(yùn)動(dòng)速度，C為超聲波的速度。由此可W看出，fd與血流的運(yùn)動(dòng)速度成 正比，若檢出fd就可求得血流的運(yùn)動(dòng)速度VdcMUT面陣探頭的優(yōu)勢(shì)是可W根據(jù)血管的走向， 動(dòng)態(tài)調(diào)整波束形成的方位，W確保反射波能被另一側(cè)的陣元探測(cè)到，而不用移動(dòng)探頭去適 應(yīng)血管位置。
[0049] 此外該系統(tǒng)還可W應(yīng)用于彈性成像。在彈性成像時(shí)，可W控制探頭一定區(qū)域的 cMUT陣元作為向探測(cè)目標(biāo)/組織施加聲福射力的陣元，而其旁邊的陣元探測(cè)接收其橫向傳 播的彈性波/剪切波，進(jìn)而計(jì)算其傳播速度，確定其彈性參數(shù)，進(jìn)而彈性成像。
[0050] 從而，優(yōu)選地，上述診療一體化超聲系統(tǒng)的成像診斷模式可W為A模式(Amplitud mode)、M模式(Motionmode)、B模式(Bri曲tnessmode)、3D模式、多普勒模式或彈性模式 等。
[0051] 上述診療一體化超聲系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的線陣、凸陣壓電陶瓷/單晶超聲成像系 統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置超聲成像診斷裝置可W使cMUT面陣探頭工作于成像診斷模式，并且能夠?qū)崿F(xiàn) 樣式靈活多樣的多模式超聲成像，如A模式、Μ模式、B模式、3D模式、多普勒模式、彈性模式 等。甚至可W在不移動(dòng)探頭的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)區(qū)域而非單一切面的實(shí)時(shí)3D成像和多普勒 成像，從而可W適應(yīng)多種應(yīng)用環(huán)境。
[0052] 優(yōu)選地，如圖1所示，上述超聲聚焦治療裝置2包括治療控制模塊21和聚焦發(fā)射模 塊22。
[0053] 治療控制模塊21與聚焦發(fā)射模塊22連接，用于生成包含菲涅爾環(huán)分布特點(diǎn)的第二 信號(hào)并將其傳輸給聚焦發(fā)射模塊22。
[0054] 聚焦發(fā)射模塊22與探頭3連接，用于根據(jù)第二信號(hào)控制探頭3的各個(gè)陣元的工作狀 態(tài)W獲得聚焦的焦距和強(qiáng)度。
[0055] 上述超聲聚焦治療裝置2主要是在系統(tǒng)工作在聚焦治療模式下時(shí)工作，其工作原 理為:根據(jù)病患需治療的部位，首先治療控制模塊21確定系統(tǒng)需要聚焦超聲的深度(焦距）， 根據(jù)菲涅爾環(huán)超聲聚焦的原理，控制cMUT面陣探頭上特定區(qū)域工作與非工作狀態(tài)的陣元呈 菲涅爾環(huán)分布設(shè)定，生成包含菲涅爾環(huán)分布特點(diǎn)的第二信號(hào)并將其傳輸給聚焦發(fā)射模塊 22。優(yōu)選地，各個(gè)菲涅爾波帶環(huán)的尺寸和位置關(guān)系，可由下面公式?jīng)Q定：
[0056]當(dāng)為負(fù)式菲涅爾波帶（中央?yún)^(qū)域的cMUT陣元工作)時(shí)：
[0057]
其中，η為環(huán)帶的名稱(chēng)，n=l，2,3,……^為焦距，λ 為超聲波在傳播介質(zhì)中的波長(zhǎng)。
[005引當(dāng)為正式菲涅爾波帶（中央?yún)^(qū)域的cMUT陣元不工作)時(shí)：
[0060]
其中，n= 0，l，2,3,……，修正