[发明专利]用于多线成像的具有微射束形成器的超声换能器探头

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，并且具体地涉及一种用于多线成像的具有微射束形成器的超声换能器探头。

背景技术

超声阵列换能器可以被配置为单行换能器元件，用于对二维(2D)图像平面进行成像一维(1D)阵列，或用于对三维区域进行成像的换能器元件的二维(2D)阵列。2D阵列包括在方位和海拔两个方向上延伸的元件，其能够被完全独立地操作以在任何方位或海拔方向上聚焦和操纵射束。这些阵列能够被配置在平坦或弯曲取向。本发明提出使用被耦合到阵列元件组的微射束形成器的阵列换能器，其响应于单一传送事件部分地对用于多个接收线的形成的元件组进行射束形成。

具有大量元件的二维阵列换能器以及1D阵列造成归因于其大量换能器元件的问题。由于在传送和接收中必须单个地控制这些元件中的每个，对于每个元件必须提供单独的信号线。1D阵列可以包括一行100-200个元件，要求100-200个信号线，其能够被容纳相对小且轻的探头缆线，但可以需要与相对少的通道的系统射束形成器一起操作。2D阵列可以具有在一个维度上100-200行元件，以及在其他维度中100-200列的元件，总计几千个单个元件。数千信号线的缆线对于手持式并且必须由超声医师操纵的探头是不实用的。本发明的实施方案通过使用被附接到换能器阵列的微射束形成器集成电路克服了这些问题，所述微射束形成器集成电路执行元件组的部分射束形成，所述元件组被称为贴片。每个贴片的单个延迟和汇总信号通过标准尺寸缆线被传导到超声系统射束形成器，其中，来自每个贴片的汇总信号被应用到系统射束形成器的通道，其完成射束形成操作。比如，在美国专利5,229,933(Larson，III)、美国专利5,997,479(Savord等人)、美国专利6,013,032(Savord)和美国专利6,126,602(Savord等人)中图示了探头中的微射束形成器和系统射束形成器的通道之间的全射束形成操作的该分区，其使能够使用在探头和超声系统射束形成器之间具有相对较少数量的信号线的缆线。

常常期望响应于单一传送事件来接收多条扫描线，或增加显示的帧速率或增加扫描线的密度。能够以若干方式根据更少数量的传送事件形成多条接收线。如在美国专利5,318,033(Savord)中描述的，一个技术是在实际接收线之间插入合成接收线。在该专利示出的实施方案中，在每对实际接收线之间插入两个合成接收线。不要求对先前接收线进行缓冲的用于多线接收的另一技术，是当接收回波时通过应用回波信号的单独不同延迟从一个传送事件接收回波时，射束形成多条线。不同延迟能够产生在不同方向上操纵的多个不同的射束。如在美国专利4,644,795(Augustine)中描述的一个技术是传送一个“宽”射束，其声穿透多个扫描线位置。根据沿着多条扫描线接收到的回波形成多个射束。如在美国专利7,537,567(Jago等人)中描述的另一技术是在不同方向上同时传送多个射束，并且在多个方向上同时形成接收射束。在两种情况下，当接收回波以不同地进行延迟，然后单独地汇总所述回波以同时形成多个接收射束时，通过不同延迟对回波进行延迟。

具有微射束形成器的超声探头一般被设计具有预定的配置，其与对应的系统射束形成器配置一起操作。具有微射束形成器的商用探头具有许多微射束形成器输出端，所述许多微射束形成器输出端与许多射束形成器通道匹配。例如，64-元件1D阵列探头可以被配置具有八个贴片，八个单个换能器元件中一个，提供来自八个贴片输出端的八个部分射束形成信号，所述八个贴片输出端被耦合到例如8-通道系统射束形成器的八个通道。但是当系统射束形成器正在执行多线射束形成时，问题出现。在这种情况下，不同系统射束形成器通道将不同延迟应用到部分射束形成信号(部分总射束)以形成在不同程度上操纵的多线，例如一个被操纵到传送射束的中心的左边，以及一个被操纵到中心的右边。因为超声射束形成使用关于接收的扩张孔径，其以针对近场中开始接收的小孔径开始，并且当从增加的场深度接收回波时，通过将额外的元件添加到孔径来扩张所述孔径，问题出现。根据传送和接收射束的位置，在接收期间在近场中使用的少数元件能够是相同微射束形成器贴片的元件，其被连接到仅仅系统射束形成器的单一通道。由此，仅仅单一延迟，单一通道的单一延迟，能够被应用到在近场中接收到的回波。随着孔径扩张，添加的元件将最终是被耦合到不同系统射束形成器通道的相邻贴片的元件，使不同延迟能够被应用，并且问题消失。将期望总是用多个微射束形成器贴片的元件接收近场信号，不管射束的位置，使得从回波接收的开端，甚至从近场总是能够形成多线。

发明内容