[发明专利]双模式超声换能器

说明书

本发明涉及超声系统，并且更具体地涉及用于超声系统的换能器。

在超声诊断成像中，将超声能量发射到患者身体中。探测并处理被反射的能量以形成指示患者体内组织的密度和边界以及血流的位置和速度的图像。通常从包括独立压电换能器元件的阵列的换能器发射超声信号，其中该压电换能器元件也用于探测被反射的信号。

可以使用各种换能器和扫描模式来发射并接收超声信号。在相控阵列成像中，多个换能器元件发射具有相位和幅度关系的信号，从而使得他们组合形成能够被操纵以扫描饼状扇形观察区域的单一射束。扇形模式成像对于在患者的肋骨之下成像尤其有用，因为该射束能够起源于瞄准患者的肋骨之间的公共顶点，而不是发射和接收会被肋骨阻挡的信号的较宽孔径。

在线性阵列扫描中，换能器元件的阵列顺序地从不同元件组发射信号并从在患者体内的观察区域接收信号。线性阵列通常用在需要与皮肤表面接近的区域的宽视角的应用中，并且其中不阻塞至感兴趣区域的声接入。线性阵列是平的或者弯曲的。平的线性阵列提供矩形或梯形的视场，而弯曲的线性阵列由于阵列的曲率而提供散开的视场。

实际上，技术人员经常需要具有多个换能器以便充分地对患者的不同解剖体成像，这增加了超声系统的成本。技术人员还将需要将系统操作从一个换能器切换到另一个，这占用时间。因为换能器与应用至患者的声音传导凝胶一起使用，所以需要在使用后清洁每个换能器，这需要更多时间。

鉴于前述问题，提供一种适于执行扇形和弯曲的线性阵列扫描二者的超声换能器是有利的。

根据本发明的原理，一种超声系统包括表面，所述表面具有中心部分和在所述中心部分的两侧上的侧向部分。将第一多个换能器元件设置在所述中心部分上，且将第二多个换能器元件设置在所述侧向部分上。所述第一多个换能器元件具有第一、精细节距以用于扇形模式，而所述第二多个换能器元件具有第二、较粗节距以用于线性模式。该阵列可以是弯曲的或平面的。

在扇形模式中，将射束形成器耦合以操作所述第一多个换能器元件以用于相控阵列成像。在线性模式中，将射束形成器耦合以操作两组换能器元件。根据本发明的另一方面，第一多个换能器元件中的相邻的对可以一前一后操作，从而使得换能器将在全部可操作孔径上展示出公共元件节距。

在本发明的另一方面中，在扇形模式中激活的所述第一多个换能器元件的数目根据与患者皮肤接触的换能器元件的数目而变化。

在本发明的另一方面中，提供模式选择开关以使得用户能够在线性模式和扇形模式之间切换。

图1是根据本发明的实施例的超声系统的方块图；

图2A和2B是根据本发明的实施例的换能器表面的示意图；

图3是根据本发明的实施例的超声系统的可选实施例的示意性方块图；

图4A和4B是根据本发明的实施例的耦合至换能器元件的控制线路的示意图；

图5A和5B是根据本发明的实施例的将控制线路耦合至换能器元件的开关矩阵的示意图；

图6是根据本发明的实施例的用于使用双模式换能器的方法的过程流程图；

图7是根据本发明的实施例的与患者皮肤接合的弯曲的换能器的示意图；

图8是根据本发明的实施例的使能可变换能器孔径的开关矩阵的示意图；

图9是根据本发明的实施例的用于使用具有可变孔径的换能器的方法的过程流程图。

参照图1，超声系统10包括具有适于将超声信号发送进入患者并接收回波信号的若干换能器元件的换能器12。该换能器元件优选地为压电换能器元件。换能器12耦合至由射束形成器控制器18控制的射束形成器16。射束形成器16控制施加至换能器12的元件的激励信号的相位和幅度，以产生扫描患者体内的观察区域的超声射束。射束形成器16还相对地延迟换能器元件所接收的信号的相位，以使得这些信号相位相干并且然后将他们相加。在所图示说明的实施例中，模式选择器开关20耦合至射束形成器控制器18，从而使得用户能够设定射束形成器操作以便利用换能器12以扇形模式、线性模式和其他操作模式扫描。在其他实施例中，模式选择器开关20’位于换能器的盒子上。在另外的其他实施例中，模式选择器开关由耦合至射束形成器控制器18的图形用户接口提供。