212可W被配置成在將模擬信號傳遞到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備 之前，對所接收的模擬信號執(zhí)行各種放大和濾波處理。例如，AFE 212可W包括放大器，諸如 低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)、帶通或低通/抗混疊濾波器、和/或其它放大或 濾波設(shè)備。在一些實(shí)施例中，AFE設(shè)備212可W被配置成在接收到觸發(fā)信號時開始將模擬信 號傳遞到ADC 214。在其它實(shí)施例中，Ara設(shè)備可W "自由運(yùn)行"，從而將模擬信號連續(xù)傳遞到 ADC。
[0229] 在一些實(shí)施例中，每個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器214可W通常包括被配置成W某個一致的 預(yù)先確定的采樣率采樣所接收的模擬信號的任何設(shè)備。例如，在一些實(shí)施例中，模擬-數(shù)字 轉(zhuǎn)換器可W被配置成W25MHZ記錄隨時間變化的模擬信號的數(shù)字樣本，其是每秒2500萬個 樣本或每40納秒一個樣本。因此，通過ADC采樣的數(shù)據(jù)可W簡單地包括數(shù)據(jù)點(diǎn)的列表，每一 個可W在特定時刻與信號值相對應(yīng)。在一些實(shí)施例中，ADC 214可W被配置成在接收到觸發(fā) 信號時開始對模擬信號進(jìn)行數(shù)字采樣。在其它實(shí)施例中，ADC設(shè)備可W "自由運(yùn)行"，從而連 續(xù)地采樣所接收的模擬信號。
[0230] 在一些實(shí)施例中，原始數(shù)據(jù)存儲器設(shè)備220可W包括任何合適的易失性或非易失 性數(shù)字存儲器存儲設(shè)備。在一些實(shí)施例中，原始數(shù)據(jù)存儲器220還可W包括用于通過有線或 無線網(wǎng)絡(luò)將原始數(shù)字超聲數(shù)據(jù)傳送到外部設(shè)備的通信電子裝置。在運(yùn)樣的情況下，所傳送 的原始回波數(shù)據(jù)可W W任何所期望的格式存儲在外部設(shè)備上。在其它實(shí)施例中，原始數(shù)據(jù) 存儲器220可W包括易失性存儲器、非易失性存儲器和通信電子裝置的組合。
[0231] 在一些實(shí)施例中，原始數(shù)據(jù)存儲器設(shè)備220可W包括暫態(tài)（易失性或非易失性)存 儲器部分和長期非易失性存儲器部分。在運(yùn)樣的實(shí)施例的示例中，在其中波束成形器232可 能無法快速操作足WW全速率容納來自ADC 214的數(shù)據(jù)的情況下，暫態(tài)存儲器可W用作ADC 214和波射束成形器232之間的緩沖器。在一些實(shí)施例中，長期非易失性存儲器設(shè)備可W被 配置成從暫態(tài)存儲器設(shè)備接收數(shù)據(jù)或直接從ADC 214接收數(shù)據(jù)。運(yùn)樣的長期存儲器設(shè)備可 W被配置成存儲大量的原始回波數(shù)據(jù)用于隨后處理、分析或傳送到外部設(shè)備。
[0232] 在一些實(shí)施例中，波束成形塊232和圖像層組合塊234可W各自包括被配置成執(zhí)行 指定處理(例如，如下文所描述的）的任何數(shù)字信號處理和/或計算組件。例如，在各種實(shí)施 例中，波束成形232和圖像層組合234可W由在單個GPU、多個GPU、一個或多個CPU、CPU和GPU 的組合、單個或多個加速卡或模塊、分布式處理系統(tǒng)、或成簇處理系統(tǒng)上運(yùn)行的軟件執(zhí)行。 可替代地，運(yùn)些或其它處理可W由在FPGA(現(xiàn)場可編程口陣列）體系架構(gòu)或一個或多個專用 ASIC(專用集成電路)設(shè)備上運(yùn)行的固件執(zhí)行。
[0233] 在一些實(shí)施例中，視頻處理器242可W包括可W被配置成將圖像帖組裝成視頻流 用于顯示和/或存儲的任何視頻處理硬件、固件和軟件組件。
[0234] 數(shù)據(jù)捕獲&離線分析
[0235] 在各種實(shí)施例中，由從表觀點(diǎn)源傳送換能器傳送的并且由一個或多個接收換能器 元件陣列接收的Ping產(chǎn)生的原始未波束成形的回波數(shù)據(jù)可W被捕獲并且存儲在原始數(shù)據(jù) 存儲器設(shè)備中用于后續(xù)檢索和分析。除了運(yùn)樣的回波數(shù)據(jù)之外，附加數(shù)據(jù)也可W被存儲和/ 或通過網(wǎng)絡(luò)傳送并且檢索用于隨后的圖像生成和分析。運(yùn)樣的附加數(shù)據(jù)可W包括描述傳送 和接收換能器元件的位置的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、W及描述與特定回波數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的傳送換能器的標(biāo) 識(或位置)的傳送數(shù)據(jù)。
[0236] 在檢索到運(yùn)樣的數(shù)據(jù)之后，臨床醫(yī)生可W使用該數(shù)據(jù)來W多種方式重建成像會 話，同時進(jìn)行可能沒有在實(shí)時成像會話期間進(jìn)行的調(diào)整。例如，可W生成并且依次示出一系 列2D切片穿過3D體積的圖像，W便模擬越過感興趣區(qū)域的表面的2D換能器。在申請人于 2013年8月20日提交的共同未決的美國專利申請13/971，689中描述了運(yùn)樣的方法的示例， 其通過引用并入本文。
[0237] 被配置成用于對整個患者身體或患者身體的相當(dāng)大的部分進(jìn)行成像的探頭的一 些實(shí)施例可W包括大小用來覆蓋患者身體的所期望的區(qū)域的基本部分的表觀點(diǎn)源傳送器 和接收元件的陣列。例如，探頭的大小用來覆蓋患者大致一半或更多的胸部。運(yùn)樣的探頭的 最大尺寸可能是約8cm至約10cm。
[0238] 可替代地，能夠聲穿透圓錐狀體積(例如，正或負(fù)30度）的小得多探頭可W放置在 患者身體上，使得感興趣器官可W被包括在圓錐體中。運(yùn)樣的探頭可W被放置在多于一個 位置中，W覆蓋較大的感興趣體積。
[0239] 盡管本發(fā)明已經(jīng)在某些優(yōu)選實(shí)施例和示例的背景中被公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明超出具體公開的實(shí)施例，延及到本發(fā)明的其它備選實(shí)施例和/或用途及其 明顯的修改和等同物。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下， 對上述實(shí)施例的各種修改將是非常清楚的，并且本文中所限定的一般原理可W應(yīng)用于其它 實(shí)施例。因此，本文所公開的本發(fā)明的范圍不應(yīng)該局限于上文所描述的具體公開的實(shí)施例， 而是應(yīng)該僅通過清楚地閱讀所附權(quán)利要求進(jìn)行確定。
[0240] 特別地，可W根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的水平范圍來采用材料和制造技術(shù)。更進(jìn)一 步地，對單數(shù)項(xiàng)的引用包括了相同項(xiàng)的復(fù)數(shù)形式存在的可能性。如本文和所附的權(quán)利要求 中所使用的，單數(shù)形式"一"、"和"、"所述"和"該"包括復(fù)數(shù)對象，除非上下文另有明確說明。 還如本文中所使用的，除非明確說明，否則術(shù)語"或"包括所有所提出的替代品，并且意味著 與常用短語"和/或"基本上相同。還應(yīng)當(dāng)注意，權(quán)利要求可能撰寫成排除任何可選元件。運(yùn) 樣，該聲明旨在充當(dāng)使用與權(quán)利要求元素的記載相關(guān)的諸如"單獨(dú)"、"僅"等的排他性術(shù)語 和使用"負(fù)"限制的先行基礎(chǔ)。除非本文另有定義，否則本文中所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù) 語具有如本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員通常所理解的相同含義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用超聲能量對對象進(jìn)行成像的方法，所述方法包括以下步驟： 將未聚焦超聲信號從表觀點(diǎn)源傳送換能器傳送到目標(biāo)介質(zhì)中，所述表觀點(diǎn)源傳送換能 器包括被成形為具有球形中心點(diǎn)的球形截面的壓電材料的殼體， 使用與所述表觀點(diǎn)源傳送換能器不同的全向接收元件接收由所述目標(biāo)介質(zhì)中的反射 器反射的回波， 通過以下來確定所述目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)的所述反射器的位置:獲得元件位置數(shù)據(jù)，所述元件 位置數(shù)據(jù)描述所述表觀點(diǎn)源傳送換能器的所述球形中心點(diǎn)的位置以及所述接收元件的位 置;將總路徑距離計算為所述球形中心點(diǎn)和所述反射器之間的第一距離以及所述反射器和 所述接收元件之間的第二距離的和；以及確定所述反射器可以位于的可能點(diǎn)的軌跡;和 產(chǎn)生所述反射器的圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收元件包括壓電材料殼體，所述壓電材料 殼體被成形為具有第二球形中心點(diǎn)的球形截面，并且其中，所述接收元件的所述位置是所 述第二球形中心點(diǎn)的位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收元件的所述位置位于所述接收元件的表 面上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:使用公共接收孔徑中的多個接收元件來重復(fù)所 述接收、所述確定和所述產(chǎn)生。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括:使用多個接收孔徑的元件來重復(fù)所述接收、所 述確定和所述產(chǎn)生。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:使用單獨(dú)的第二表觀點(diǎn)源傳送換能器來重復(fù)所 述傳送步驟。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述表觀點(diǎn)源傳送換能器和所述接收元件之間的 直線距離大于用于預(yù)期成像應(yīng)用的最大相干孔徑長度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計算所述總路徑距離包括:加上表觀路徑段，所述 表觀路徑段表示從所述表觀點(diǎn)源傳送換能器的凸起的傳送換能器表面到所述球形中心點(diǎn) 的距離。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計算所述總路徑距離包括:減去表觀路徑段，所述 表觀路徑段表示從所述表觀點(diǎn)源傳送換能器的凹進(jìn)的傳送換能器表面到所述球形中心點(diǎn) 的距離。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收元件具有圓形形狀。11. 一種超聲成像系統(tǒng)，包括： 第一表觀點(diǎn)源傳送換能器，被成形為具有球形中心點(diǎn)的球形截面，所述第一表觀點(diǎn)源 傳送換能器被配置成將三維半球形脈沖傳送到待成像的目標(biāo)對象中； 第一多個接收換能器元件，被配置成接收所述三維半球形脈沖的回波； 第二多個接收換能器元件，被配置成接收所述三維半球形脈沖的回波； 控制器，被配置成控制所述三維半球形脈沖的傳送，并且基于以下來確定所述對象內(nèi) 的反射器的位置:所述表觀點(diǎn)源傳送換能器的所述球形中心點(diǎn)的已知位置、所述第一多個 接收換能器元件和所述第二多個接收換能器元件中的元件的已知位置、所述三維半球形脈 沖被傳送的時間、以及所述回波被接收的時間。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器相對于所述目標(biāo) 對象是凸起的。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器相對于所述目標(biāo) 對象是凹進(jìn)的。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器被成形為大于半 個球體的球形截面。15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器被成形為小于半 個球體的球形截面。16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器被成形為等于半 個球體球形截面。17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器的球面半徑介于 0.2mm 和 1 Omm之間。18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器被配置成傳送第 一頻率范圍的超聲信號。19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器包括具有恒定厚 度的壓電材料殼體。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，還包括第二表觀點(diǎn)源傳送換能器，所述第二表觀點(diǎn)源 傳送換能器具有球形半徑并且被配置成傳送第二頻率范圍的超聲信號，所述第二頻率范圍 與所述第一頻率范圍不同。21. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述表觀點(diǎn)源傳送換能器包括由連續(xù)壓電材料 制成的具有恒定厚度的殼體。22. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述表觀點(diǎn)源傳送換能器包括由分段的壓電材 料制成的具有恒定厚度的殼體。23. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述表觀點(diǎn)源傳送換能器包括被布置成所述球 形形狀的多個段，其中，所有段被配置成同時傳送超聲信號。24. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括計算機(jī)可讀存儲器，所述計算機(jī)可讀存儲器包 含描述所述表觀點(diǎn)源傳送換能器的所述球形中心點(diǎn)相對于所述第一多個接收換能器元件 的至少一個元件的位置的數(shù)據(jù)。25. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括計算機(jī)可讀存儲器，所述計算機(jī)可讀存儲器包 含表示等于從所述第一表觀點(diǎn)源傳送換能器的表面到所述球形中心點(diǎn)的距離的表觀路徑 段的調(diào)整因子。26. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一多個接收元件和所述第二多個接收元 件中的每個接收元件具有圓形形狀。27. -種超聲波探頭，包括： 表觀點(diǎn)源傳送換能器，包括壓電材料殼體，所述壓電材料殼體被成形為具有恒定的壁 厚和球形中心點(diǎn)的球形截面;和 接收陣列，包括多個全向接收換能器元件，所述接收陣列具有大于用于預(yù)期成像應(yīng)用 的相干寬度的總孔徑。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述多個接收換能器元件被分組成單獨(dú)的 陣列。29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述多個接收換能器元件都包含在連續(xù)的 陣列中。30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述接收元件具有圓柱形形狀。31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述接收元件具有球形截面形狀。32. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述超聲探頭的大小被設(shè)置和配置成用來 插入到體空腔或體腔中。33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述超聲探頭的大小被設(shè)置成覆蓋人類患 者的胸部的大約一半。34. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述總孔徑是用于預(yù)期成像應(yīng)用的相干寬 度的至少兩倍。35. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述總孔徑是用于預(yù)期成像應(yīng)用的相干寬 度的至少三倍。36. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的超聲探頭，其中，所述探頭包括寬度為約8cm至約10cm的換 能器元件陣列。37. -種表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，包括： 壓電材料殼體，被成形為球形截面，所述球形截面具有恒定的壁厚和球形中心點(diǎn)、凸起 表面和凹進(jìn)表面； 聲學(xué)阻尼材料，圍繞并且結(jié)合到所述殼體的所述凸起表面;和 電引線，延伸穿過所述聲學(xué)阻尼材料并且連接到所述殼體的所述凸起表面。38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，還包括聲學(xué)匹配材料，所述聲學(xué) 匹配材料填充并且結(jié)合到所述殼體的所述凹進(jìn)表面。39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有傳送表面， 所述傳送表面被成形為大于半個球體的球形截面。40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有傳送表面， 所述傳送表面被成形為小于半個球體的球形截面。41. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有傳送表面， 所述傳送表面被成形為等于半個球體的球形截面。42. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體由包括壓電陶瓷 和聚合物的復(fù)合材料制成。43. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體包括鋯鈦酸鉛 (PZT)〇44. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有至少3平方 毫米的傳送表面面積。45. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有至少5平方 毫米的傳送表面面積。46. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有至少10平方 毫米的傳送表面面積。47. -種表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，包括： 壓電材料殼體，被成形為球形截面，所述球形截面具有恒定的壁厚和球形中心點(diǎn)、凸起 表面和凹進(jìn)表面； 聲學(xué)阻尼材料，填充并且結(jié)合到所述殼體的所述凹進(jìn)表面;和 電引線，延伸穿過所述聲學(xué)阻尼材料并且連接到所述殼體的所述凹進(jìn)表面。48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，還包括聲學(xué)匹配材料，所述聲學(xué) 匹配材料結(jié)合到所述殼體的所述凸起表面。49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有傳送表面， 所述傳送表面被成形為大于半個球體的球形截面。50. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有傳送表面， 所述傳送表面被成形為小于半個球體的球形截面。51. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有傳送表面， 所述傳送表面被成形為等于半個球體的球形截面。52. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體由包括壓電陶瓷 和聚合物的復(fù)合材料制成。53. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體包含鋯鈦酸鉛 (PZT)〇54. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有至少3平方 毫米的傳送表面面積。55. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有至少5平方 毫米的傳送表面面積。56. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的表觀點(diǎn)源超聲換能器元件，其中，所述殼體具有至少10平方 毫米的傳送表面面積。
【專利摘要】表觀點(diǎn)源傳送換能器包括形狀為球形截面的厚度基本上恒定的壓電材料殼體。這樣的換能器的大小使得單個表觀點(diǎn)源傳送換能器可以在待成像的介質(zhì)中產(chǎn)生具有相當(dāng)大的能量的超聲波形。在基于三維ping的成像中使用這樣的換能器可以比可能用常規(guī)換能器允許更深和更高質(zhì)量的成像。
【IPC分類】A61B8/00
【公開號】CN105682561
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】D·F·施佩希特, J·R·卡爾
【申請人】毛伊圖像公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年9月9日