[发明专利]用于使用相干复合菲涅尔聚焦进行超声波束形成的系统和方法

权利要求书

1.一种超声成像系统，包括：

超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；

其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且

其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；

所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令以用于执行以下步骤：

a)控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组偏置电压；

其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且

其中向所述第二电极阵列提供所述偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处或附近，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案；

b)对所述第一电极阵列在每个超声脉冲发射之后响应性地接收的接收信号进行相干复合，从而获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集，并且其中经由与所述不同菲涅尔相位图案相关联的所述接收信号的相干复合，与每个菲涅尔相位图案相关联的菲涅尔旁瓣得以减少；

c)重复步骤a)和b)一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及

d)处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。

2.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得所述一组菲涅尔相位图案中的每一者为不同的。

3.根据权利要求2所述的超声成像系统，其中所述不同菲涅尔相位图案被选择为使得相对于针对所有所述多个超声脉冲使用共同菲涅尔相位图案会获得的仰角旁瓣能量，仰角旁瓣能量的降低因子在所述多个超声脉冲中的超声脉冲数目的平方根的25％内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过在相位缠绕之前为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同相位偏移来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。

5.根据权利要求4所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得针对使用相位偏移生成的每个菲涅尔相位图案，向分别与其相关联的发射信号添加群组延迟以补偿所述相位偏移。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同仰角聚焦深度来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。

7.根据权利要求6所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得针对与不同仰角聚焦深度相关联的每个菲涅尔相位图案，向分别与其相关联的发射信号添加群组延迟以补偿所述不同仰角聚焦深度。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同仰角来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为生成所述发射信号，使得每个超声脉冲的所述波前在所述方位角平面内是线性的，并且使得与不同脉冲相关联的所述波前在所述方位角平面内在不同方向上成角度。