專利名稱：使用二維陣列換能器的體積超聲成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲成像系統(tǒng)，更具體地說，涉及使用二維換能器進行體積成像的系統(tǒng)和方法，所述二維換能器使用多個扇形束進行掃描。
多種非侵入診斷成像形式能夠產生體內器官或脈管的橫截面圖像。超聲是非常適合這種實時非入侵成像的成像形式。超聲診斷成像系統(tǒng)被心臟病醫(yī)生、產科醫(yī)生、放射科醫(yī)生以及其他檢查心臟、發(fā)育胎兒、腹內器官和其它解剖學結構的醫(yī)生廣泛使用。這些系統(tǒng)通過以下操作進行工作向身體中發(fā)射超聲能量波，接收從超聲波撞擊的組織界面反射的超聲回波，并且將接收到的回波轉變?yōu)槌暡ū粚虼┻^的身體部分的結構表示。
在傳統(tǒng)的超聲成像中，使用平面超聲束或片掃描諸如內部組織和血液的感興趣對象，所述的超聲束或片優(yōu)選地盡可能薄以提供該對象的良好分辨率并最小化雜亂回波。線性陣列換能器通常用于通過在豎直方向精細地聚焦發(fā)射和接收的超聲，并且遍及水平方向上的一角范圍操縱發(fā)射和接收的超聲來掃描薄切片。以這種方式操作的線性陣列換能器能夠提供表示穿過一平面的橫截面的二維圖像，該平面垂直于B模式成像的換能器面。
通過物理掃描一維陣列或使用二維陣列換能器圍繞兩個軸旋轉發(fā)射和接收的超聲，可以產生三維超聲圖像。雖然二維B模式圖像通常能夠以足夠的速率生成以基本允許實時成像(即，每秒至少約30幀)，但是現(xiàn)在通常不可能以足夠允許以這種顯示幀速率實時成像的速率生成高分辨率或大視野三維超聲圖像。三維實時成像提出了兩個主要挑戰(zhàn)第一，以足夠的采樣密度和在足夠短的時間內采集來自體積的回波，以保持實時圖像幀速率，第二，將從這些回波獲得的高分辨率體積數(shù)據再現(xiàn)成具有足夠速度的合適的可視格式以提供實時顯示。
如美國專利No.5,305,756所公開，已經開發(fā)出的一種產生提供關于三維體積內的解剖結構的信息的超聲圖像的技術是體積成像，該美國專利在此引用作為參考?；灸軌蛞宰銐虻乃俣葘崿F(xiàn)體積成像以允許實時成像。參考

圖1，使用具有線性陣列元件12的換能器10實現(xiàn)體積成像。發(fā)射和接收的超聲在水平方向AZ被聚焦。然而，置于元件12表面上的透鏡或元件12的表面幾何形狀自身導致超聲在垂直方向EL發(fā)散，產生一系列扇形束，統(tǒng)一由14表示。換能器10以線性陣列形式掃描，由此超聲從每個陣列元件12順序發(fā)射和接收以形成扇形束14的序列。波束14垂直于換能器10的縱向表面以聲穿透體積區(qū)域。在被聲穿透的體積區(qū)域的中心是投影平面18，它將每個扇形束14平分。投影平面18通過由換能器10產生的超聲圖像空間顯示，并且該投影平面是典型地在水平方向垂直于換能器10的表面的平面。所得到的超聲圖像提供關于整體三維體積區(qū)域的信息，這是因為換能器10在跨過整個體積區(qū)域的每個范圍聲學積分所有回波。然后這些回波被投影或落在投影平面18上。由于扇形束14在垂直方向上放射狀分散，如連續(xù)范圍軌跡20所表示的那樣，各連續(xù)范圍軌跡是放射線。沿連續(xù)范圍軌跡20的每個回波被投影在軌跡20和投影平面18的交叉點22。由于這個投影發(fā)生在整個體積區(qū)域16的每個范圍和水平位置，投影平面18的圖像呈現(xiàn)整個體積的二維投影。波束14的擴展和它們的方向由觀看方向限定，只要波束14在平行于觀看方向的方向上展開。波束14在垂直方向分辨率低，并且它們的寬度隨深度變化。然而，在水平方向上的且作為深度的函數(shù)的波束的分辨率可以非常高。所得到的圖像類似于使用傳統(tǒng)x射線成像獲得的體積的二維投影。
由于在跨過由每個波束14聲穿透的整個體積區(qū)域的每個范圍的所有回波被作為投影平面18上的一個點處理，所以體積圖像可以如圖1所示基本實時得獲得。結果，尤其是與使用多個緊密聚焦的發(fā)射波束掃描體積區(qū)域的真實三維超聲成像相比，所需的處理能力相對較小。
雖然換能器10可以如圖1所示以線性陣列形式掃描，形成扇形束序列，但是可選擇通過發(fā)射適當相控的超聲信號到陣列元件12和從陣列元件12接收適當相控的超聲信號來使用換能器10。通過將陣列元件作為相控陣列操作，換能器10能夠如圖2所示的電子操縱和聚焦超聲。因此，以在垂直和水平方向均發(fā)散的扇形束30發(fā)射和接收超聲。波束30的電子操縱使得能夠聲穿透與換能器10相鄰的錐形體積區(qū)域。來自該體積區(qū)域內的超聲回波被投影在三角形投影平面36上，用于顯示體積圖像。
圖3顯示了在美國專利No.5,305,756中描述的另一技術在垂直方向產生扇形束。如圖3所示，換能器40具有二維布置的陣列元件42。同圖1和2的換能器10，陣列元件42在水平方向對準。然而，每個陣列元件42在垂直方向被子切割成小塊以形成子元件46a、b、c。在垂直方向排列成一條直線的子元件46a、b、c允許電子地而不是依靠透鏡或元件表面的幾何形狀產生一系列在垂直方向發(fā)散的扇形波束48。子元件46a、b、c通過控制信號被發(fā)送到子元件46a、b、c或從子元件46a、b、c接收信號的時間來產生扇形波束48。例如，可以首先啟動子元件46b，之后接著快速同時啟動子元件46a和46c。然而，重要的是，應當注意子元件46a、b、c不被用作相控陣列，在相控陣列中由子元件46a、b、c發(fā)射并由接收適當相控的超聲信號。因而，波束48不在垂直方向被操縱。與前述的實施例相同，在由波束48聲穿透的體積區(qū)域中的超聲回波被投影在平面49上，由其產生體積圖像。
雖然上述的傳統(tǒng)體積成像技術由于其可以實時成像三維體積空間而表現(xiàn)了顯著的進步，但其仍具有局限性。例如，如圖4A所示，當在水平方向觀看時，所示的換能器50使用如圖1-3所示的發(fā)散波束52進行掃描。當換能器50正掃描離開換能器50的距離范圍56時，在離開換能器50的范圍56處的所有點將被投影在投影平面60上作為在深度范圍62內的一組點。因此，在離開換能器50的距離范圍56中的所有點將看起來似乎在投影60上的深度范圍62中，即使這些點的實際深度在大得多的范圍66內變化。結果，當如圖4B所示在垂直方向觀看時，深度范圍62中的一組點將被錯誤地投影到深度范圍66內。相反，橫跨深度范圍的解剖結構可能看起來似乎處于單一的深度，因為其是距離換能器50的恒定距離。
當波束52的垂直發(fā)散角較大時，由圖4A、4B示例的問題加重。在這種環(huán)境下，體積圖像難以清楚顯示解剖結構的實際構造。
圖1-3所示的傳統(tǒng)三維體積成像技術的另一問題可以參考圖5闡釋。圖5顯示了在水平方向觀看的換能器80，該換能器正在發(fā)射在垂直方向發(fā)散的波束82，與圖1-3所示的方式相同。波束82的發(fā)散性質本質上意味著波束82將聲穿透換能器82下的感興趣區(qū)域，該區(qū)域從靠近換能器80的相對小的寬度變化到遠離換能器80的相對大的寬度。例如，波束82在距換能器80的D1處聲穿透寬度W1，在距換能器80的D2處聲穿透更大的寬度W2。因此，最終的圖像在圖像的頂部將相對較窄且顯示相對小的解剖結構，而在圖像的底部將相對較寬且顯示多得多的解剖結構。通過剪切圖像，例如沿著線86、88，可以使圖像的寬度相等，但是這樣做丟棄了原本可以觀看的較大深度處的圖像信息。
在使用圖1-3的三維體積成像技術中遇到的又一問題是圖象中的某些區(qū)域不能足夠清楚地顯示。例如，由于圖像不分辨沿著距離換能器的相同恒定范圍軌跡的解剖結構，僅占據恒定范圍軌跡的一小部分的結構可被其它也位于該恒定范圍軌跡的解剖結構掩蓋。
因此，需要一種體積成像系統(tǒng)和方法，清楚顯示被成像的解剖結構而沒有幾何失真并具有良好的分辨率，并且即使當顯示表示三維體積的圖像時也能實時地實現(xiàn)這些，并可以以能夠產生在整個深度范圍具有基本恒定和相對較大寬度的圖像的方式實現(xiàn)這些。
一種產生體積超聲圖像的系統(tǒng)和方法用二維陣列換能器掃描感興趣區(qū)域。根據本發(fā)明的一個方面，二維陣列換能器用在水平和垂直方向分布的多個波束掃描感興趣體積，使得在水平維度上的波束密度比在垂直維度上的波束密度大得多。當從水平維度觀看時，波束在垂直方向彼此相鄰地定位，并且在體積中心區(qū)域比在外圍區(qū)域發(fā)散得更寬。這種波束分布特征始終對準當再現(xiàn)顯示體積時的觀看方向。每個波束中的超聲反射被投影到各自的投影平面，然后通過將所有波束的投影平面上的投影結合到共同的投影平面上來產生體積超聲圖像。結果，可以獲得基本實時顯示三維體積的高分辨率超聲圖像。
根據本發(fā)明的另一方面，二維陣列換能器使用多個具有共同中心軸的波束在水平方向掃描感興趣區(qū)域。波束在垂直方向以各自的發(fā)散角發(fā)散，每個波束的發(fā)散角不同。波束掃描各自的掃描深度范圍，掃描深度范圍的順序與波束的發(fā)散角的順序相反。結果，掃描最淺掃描深度范圍的波束具有最大發(fā)散角，而掃描最深掃描深度范圍的波束具有最小發(fā)散角。每個波束中的超聲反射被投影到共同的投影平面上，由在所有波束的共同投影平面上投影的超聲反射產生體積超聲圖像。
在本發(fā)明的又一方面，二維陣列換能器使用一對體積在水平方向掃描感興趣區(qū)域。第一體積在第一方向發(fā)散并用于在垂直于第一方向的第二方向上掃描感興趣區(qū)域。類似地，第二體積在第三方向上發(fā)散并用于在垂直于第三方向的第四方向上掃描感興趣區(qū)域。第一體積中的超聲反射被投影在垂直于第一方向的投影平面上，第二體積中的超聲反射被投影在垂直于第三方向的投影平面上。然后從第一和第二投影平面產生體積超聲圖像。
圖1是顯示一種用于產生體積圖像的傳統(tǒng)技術的等距示意圖。
圖2是顯示另一用于產生體積圖像的傳統(tǒng)技術的等距示意圖。
圖3是顯示又一用于產生體積圖像的傳統(tǒng)技術的等距示意圖。
圖4A和4B是分別顯示圖1-3所示的傳統(tǒng)體積成像技術的局限性的垂直和水平橫截面示意圖。
圖5是顯示圖1-3所示的傳統(tǒng)體積成像技術的另一局限性的垂直橫截面示意6A和6B分別是顯示根據本發(fā)明的一個實施例用于產生體積圖像的技術的垂直和水平橫截面示意圖。
圖7是顯示根據本發(fā)明的另一實施例用于產生體積圖像的技術的垂直橫截面示意圖。
圖8A、8B、8C和8D是顯示根據本發(fā)明的又一實施例用于產生體積圖像的技術的示意圖。
圖9是根據圖6-8所示的實施例用于執(zhí)行體積成像的超聲成像系統(tǒng)的框圖。
現(xiàn)在將參考圖6A和6B闡釋本發(fā)明的一個方面，這兩幅圖分別顯示了在水平方向和垂直方向觀看二維陣列換能器100的視圖。如圖6A所示，換能器100使用發(fā)散的中心波束102和單獨的一對發(fā)散的側波束104、106進行掃描。由這些波束102、104、106的每個掃描的超聲回波被投影在相應的投影平面112、114、116上。然后將投影平面中對應深度處的點結合以產生用于產生體積圖像的單個投影平面。通過將投影平面114、116上的點在對應深度轉移到投影平面112上，能夠將投影平面112用作所述單個投影平面。通過調節(jié)在垂直方向上展開的波束，系統(tǒng)能夠將各種厚度的體積視圖成像。
值得注意的是，側波束104、106掃描的離開換能器100的距離范圍120大于使用中心波束102掃描的距離范圍122。選擇中心波束102的掃描距離和側波束104、106掃描距離之差，使得兩個掃描距離基本是在換能器100下的相同深度。結果，側波束104、106和中心波束102掃描到基本相同的深度。更具體地說，如圖6A所示，當換能器100使中心波束102掃描離開換能器100的距離范圍122時，在距離范圍122中的所有的點將被投影到深度范圍126內的投影平面112上，該深度范圍126僅略小于實際深度范圍128。同時，當換能器100使側波束104、106在離開換能器100的距離范圍120掃描時，在該范圍120中的所有的點將被投影在投影平面114、116上作為落入該范圍的點，雖然這些點的實際位置是深度范圍124。然而，該距離范圍124與點被投影在平面114、116上的距離范圍的差別，顯著小于圖4A和4B的傳統(tǒng)技術中所示的。結果，當如圖6B所示在垂直方向觀看時，解剖結構的深度將被正確顯示，其比使用圖4A和4B示出的傳統(tǒng)技術呈現(xiàn)的幾何失真少得多。通過比較圖6B和圖4B，將清楚使用比中心波束102聚焦更大深度的側波束104、106的優(yōu)點。
雖然圖6A和6B所示的實施例僅使用了兩個側波束104，106，可以理解能夠使用更多個側波束。使用更多個側波束進一步減少了否則將呈現(xiàn)的幾何失真，但是其增加了采集時間，以及顯示圖像所需的處理，因此不能被實時體積成像所接受?？蛇x擇地，可以使用更少的發(fā)散波束實現(xiàn)體積成像(未示出)，但是這樣將導致更大的幾何失真，但與圖6A和6B所示的技術相比處理更少。通常，理想的是使用更多個波束以在更寬區(qū)域進行掃描或獲得更清晰的圖像，特別是如果處理能力可達到時。不管所使用的波束的數(shù)目，每個投影平面112、114、116上的點優(yōu)選以對應于相應波束寬度的權重投影在單個投影平面上。
發(fā)散波束102、104、106可以使用各種技術由二維換能器100產生。波束102-106可以通過以相控陣列的方式操作換能器100的陣列元件產生，既可以通過在相應子陣列中操作以同時形成波束102-106，也可以使用換能器100的所有陣列元件以在不同時間順序形成每個單獨的波束102-106。同樣，陣列元件可以被布置成子陣列，每個子陣列都配備有透鏡或其它機械結構以使各個波束102-106從子陣列產生。
圖7顯示了本發(fā)明的另一方面的實施例，其示出了二維陣列換能器140，該換能器140發(fā)射和接收超聲和多個順序產生的波束142、144、146，用于在各自的深度范圍內進行掃描。每個波束142-146在垂直方向的發(fā)散角與其掃描范圍的深度負相關。因而，掃描相對淺的深度的波束142的垂直發(fā)散角相對較寬，而掃描相對大深度的波束146的垂直發(fā)散角相對較窄。結果，對于所有的波束142-146，每個波束142-146在其掃描深度的最大范圍的寬度基本相同。
在已經使用波束142-146獲得超聲回波之后，通過使用每個波束142-146的掃描范圍內的回波產生體積圖像。因而，從使用波束142的相對淺的回波、使用波束144的中等深度的回波、以及使用波束146的相對深的回波，產生圖像。所得到的圖像可以包圍由虛線150、152示出的垂直寬度，該寬度顯著大于由圖5所示的剪切線86、88包圍的圖像區(qū)域。
可以使用各種技術產生在垂直方向具有不同發(fā)散角的波束142-146。然而，優(yōu)選通過使用相控陣列技術控制換能器140的陣列元件來產生波束142-146。
當然，可以使用圖7所示的技術在每個范圍內由一個波束進行掃描，或使用圖6A和6B所示的技術在每個范圍內使用多個波束進行掃描。
圖8A-8D示出了本發(fā)明又一方面的一個實施例。在該實施例中，換能器(未示出)的二維陣列元件被用于在相對窄的體積內進行掃描，在該體積內在每個范圍內的所有的點被投影在中央投影平面上。例如，如圖8A所示，使用垂直于第二體積掃描波束152的一個體積掃描波束150。所得到的投影154、156分別顯示了分別在橫向橫截面160和縱向橫截面162中的脈管。
如圖8B所示，可以使用兩條平行掃描波束170、172產生脈管178的體積區(qū)域的各個橫向橫截面投影174、176，所述投影彼此平行并以預定距離分隔開。
雖然在圖8A和8B的實施例中投影154、156和174、176的縮放比例不同，使用相同體積掃描波束獲得的解剖結構的體積投影可顯示成具有兩個不同的縮放比例程度，如圖8C更具體地示出，單個體積掃描波束180用于產生以實際比例顯示脈管184的第一投影182，和以放大形式顯示脈管184的第二投影186。這個實施例可以使解剖結構被更清楚地顯示。可選擇地，可以使用具有相同或不同比例的兩個圖像顯示具有不同采樣密度的圖像。
最后，圖8D顯示了以合適的視角相交的兩個體積掃描波束190、192，與由各個眼睛觀看解剖結構194的方式相比有些差異。波束190、192用于產生解剖結構194的一對圖像投影196、198，所述圖像投影由各個眼睛觀看使得可以看到解剖結構的深度特征。
雖然在圖8A-8D中已經示出了具有各種特殊幾何關系的體積掃描波束，但是應當理解，使用二維陣列換能器允許能夠形成的掃描波束的幾何關系具有很多靈活性。另外，雖然圖8A-8D僅顯示了一或兩個使用的體積掃描波束，應當理解，可以使用更多體積掃描波束以產生相應更多的投影圖像。
本發(fā)明的體積掃描技術的各種實施例的一個潛在的限制可能是在垂直方向上的分辨率有限，這可能阻止用戶從其它方向重新查看輸出體積數(shù)據集。存在幾個減輕這個潛在問題的解決方法。第一，在掃描期間，可以在各個觀看方向獲得和儲存多個實時體積視圖，從而消除了重新檢查體積數(shù)據的需要。第二，可以以門控或交叉(interleaving)方式實現(xiàn)三維掃描，以獲得在垂直維度上所需的額外采樣。值得注意的是，根據本發(fā)明的各個實施例執(zhí)行體積掃描所需的時間量相對少，這可以使系統(tǒng)以完全分辨率獲得體積數(shù)據集，而不會明顯減少顯示幀速率。結果，雖然在短采集時間間隔獲得了與常規(guī)體積掃描匹配的更高密度的體積數(shù)據采集率，但仍可以用有限數(shù)量波束實現(xiàn)體積顯示的實時速率。
圖9顯示了根據本發(fā)明可以用于執(zhí)行體積成像的超聲成像系統(tǒng)200的一個實施例。該成像系統(tǒng)包括具有二維陣列換能器元件212的探頭210。探頭210通過電纜218連接到掃描器230。
掃描器230包括產生高頻信號的發(fā)射器232，所述高頻信號施加到換能器元件212，使換能器元件212發(fā)射超聲到組織或血液內。所發(fā)射的超聲的超聲回波由換能器元件212接收，這些換能器元件產生對應的模擬信號。這些模擬信號被施加到放大模擬信號的前置放大器234。前置放大器234還包括內部TGC(時間增益控制)電路，用于補償在較深深度發(fā)射和接收的超聲的衰減。來自前置放大器234的被放大且深度補償?shù)男盘柋皇┘拥侥?shù)(A/D)轉換器238，在該轉換器中信號被數(shù)字化。然后由波束形成器244將數(shù)字化的回波信號形成波束。波束形成器244由響應用戶控制的控制器246控制?？刂破?46將控制信號提供給發(fā)射器232，在發(fā)射波束的定時、頻率、方向和聚焦方面指導探頭210?？刂破?46也控制由波束形成器244接收的數(shù)字化回波信號的波束形成。波束形成器244的輸出被施加到圖像處理器248，其對被波束形成的數(shù)字信號執(zhí)行數(shù)字濾波、B模式檢測和Doppler處理。圖像處理器248也可以執(zhí)行其它信號處理，例如諧波分離、通過頻率混合減少斑點和其它所需的圖像處理。
通過控制器246控制波束形成器244，使其掃描具有圖6-8所示的波束結構的超聲回波，實現(xiàn)掃描產生參考圖6-8描述的體積圖像?？刂破?46也可以控制發(fā)射器232，使其發(fā)射具有圖6-8所示的構造的超聲波束。由于換能器元件214的二維陣列能夠在任何方向以及在換能器212前以任何傾角引導發(fā)射和接收的波束的方向，波束可以具有相對于換能器212和相對于彼此的任何方向。
由掃描器230產生的回波信號被耦合到數(shù)字顯示子系統(tǒng)250，該子系統(tǒng)處理所述回波信號用于以所需圖像格式顯示。數(shù)字顯示系統(tǒng)250包括圖像線處理器252，該處理器對回波信號進行采樣并且將波束片段接合成完整的線信號。圖像線處理器也為了改善信噪比或流持久性將線信號平均。來自圖像線處理器252的圖像線信號被施加到掃描轉換器254，在那里它們被轉換成所需的圖像格式。例如，掃描轉換器254可以執(zhí)行本領域公知的極坐標導航(Rho-theta)轉換。然后圖像被儲存在圖像存儲器258中，圖像可以從存儲器中被顯示在顯示器260上。圖像存儲器258中的圖像也可以和將與該圖像一起顯示的圖形重疊。所述圖形由響應用戶控制的圖形發(fā)生器264產生。單獨的圖像或圖像序列可以在圖像捕捉循環(huán)期間儲存在電影存儲器268中。
對于實時體積成像，顯示子系統(tǒng)250也包括三維圖像再現(xiàn)處理器270，該處理器從圖像線處理器252接收圖像線。三維圖像再現(xiàn)處理器270再現(xiàn)實時三維圖像，該圖像顯示在顯示器260上。
雖然已經參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員可以認識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以對形式和細節(jié)作出變化。
權利要求
1.一種產生體積超聲圖像的方法，其包括使用二維陣列換能器、用具有共同中心軸的多個波束在水平方向掃描感興趣區(qū)域，所述波束在垂直方向以各自的發(fā)散角發(fā)散，每個波束的發(fā)散角不同，所述波束掃描各自的掃描深度范圍，掃描深度的順序與波束發(fā)散角的順序相反，使得掃描最淺掃描深度范圍的波束具有最大的發(fā)散角，且掃描最深掃描深度范圍的波束具有最小發(fā)散角；將每個波束中的超聲反射投影到共同的投影平面上，每個波束獲得的反射處于各自的掃描深度范圍；以及由投影到所有波束的共同投影平面上的超聲反射產生體積超聲圖像。
2.根據權利要求1的方法，其中所有波束在它們各自掃描深度范圍內的最大深度處在垂直方向上具有基本相同的尺寸。
3.根據權利要求1的方法，其中體積超聲圖像是實時產生的。
4.根據權利要求1的方法，還包括使用二維陣列換能器執(zhí)行一部分感興趣區(qū)域的三維掃描；從三維掃描產生三維超聲圖像；以及將三維超聲圖像疊加在體積超聲圖像上。
5.一種產生體積超聲圖像的方法，其包括使用二維陣列換能器、用在垂直方向發(fā)散的波束在水平方向掃描感興趣區(qū)域，所述波束用各自的發(fā)散角掃描多個掃描深度范圍，所述發(fā)散角的順序與掃描深度范圍的順序相反，使得當波束掃描最淺掃描深度范圍時，其具有最大的發(fā)散角，且當波束掃描最深掃描深度范圍時，其具有最小發(fā)散角；將每個掃描深度范圍處的超聲反射投影到投影平面上；以及從投影到投影平面上的超聲反射產生體積超聲圖像。
6.根據權利要求5的方法，其中波束在每個掃描深度范圍內的最大深度處在垂直方向上具有基本相同的尺寸。
7.根據權利要求5的方法，其中體積超聲圖像是實時產生的。
8.根據權利要求5的方法，還包括使用二維陣列換能器執(zhí)行一部分感興趣區(qū)域的三維掃描；從三維掃描產生三維超聲圖像；以及將三維超聲圖像疊加在體積超聲圖像上。
9.一種超聲診斷成像系統(tǒng)，其包括二維陣列換能器；波束形成器，耦合到二維陣列換能器以對所接收的超聲回波信號進行波束形成；耦合到二維陣列換能器的控制器，該控制器控制二維陣列換能器以使用具有共同中心軸的多個波束在水平方向掃描感興趣區(qū)域，波束在水平方向以各自的發(fā)散角發(fā)散，每個波束的發(fā)散角不同，該控制器使所述波束掃描各自的掃描深度范圍，所述掃描深度范圍的順序與波束發(fā)散角的順序相反，使得掃描最淺掃描深度范圍的波束具有最大發(fā)散角，且掃描最深掃描深度范圍的波束具有最小發(fā)散角；處理器，其處理經過波束形成的超聲回波信號并將由每個波束掃描的超聲回波投影到共同投影平面上，由每個波束掃描的超聲回波處于各自的掃描深度范圍；以及耦合到處理器的顯示子系統(tǒng)，該顯示子系統(tǒng)從投影到所有波束的投影平面上的超聲回波產生體積超聲圖像。
10.根據權利要求9的系統(tǒng)，其中控制器控制二維陣列換能器，使得所有的波束在它們各自掃描深度的范圍中的最大深度處在垂直方向上具有基本相同的尺寸。
11.根據權利要求9的系統(tǒng)，其中體積超聲圖像是實時產生的。
全文摘要
使用二維陣列換能器獲得體積超聲圖像以產生在觀看方向發(fā)散的多個波束，從而實現(xiàn)高顯示分辨率實時體積成像。在一個實施例中，在垂直方向中彼此相鄰定位的多個波束中的超聲回波投影在各自的平面上。通過組合所有波束的投影平面產生體積圖像。結果，可以實時產生具有高分辨率的圖像。由換能器掃描的區(qū)域被分成對稱排列的波束，使得位于距離換能器相同距離的回波處于換能器下基本相同的深度。在另一實施例中，多個波束在各自的掃描深度范圍內掃描，且垂直發(fā)散角隨掃描深度范圍的加深而減小。在另一實施例中，使用多個相交或平行的波束產生體積圖像。
文檔編號G01S15/89GK1894598SQ200480037021
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權日2003年12月11日
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