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超聲探頭、超聲成像設備及控制該超聲成像設備的方法_4

文(wen)檔序號:9253898閱讀:來源:國知局
地發射到不同的目標區域。例如,超聲陣列110可將超聲波 發射到預定目標區域,并隨后將超聲波發射到超聲波沒有發射到的另一目標區域。
[0099]通過超聲元件,超聲陣列110可接收從對象98內部的目標區域tl至t3傳送的超 聲波,并將接收的超聲波轉換為電信號。轉換的電信號可被傳送到主體200的波束成形器 220〇
[0100] 根據示例性實施例,如圖14中所示,多個超聲元件110可包括一個或更多個超聲 產生元件IlOtl和110t2以及超聲接收元件110r。例如,超聲產生元件IlOtl和110t2可 產生預定超聲波,并將該預定超聲波發射到對象98內部的多個目標區域tl至t3。
[0101] 超聲產生元件IlOtl和110t2可產生不同頻率A JP A 2的超聲波。如果第一超 聲產生元件Iiotl和第二超聲產生元件110t2產生不同頻率Ajp A 2的超聲波,并將不同 頻率A種A 2的超聲波發射到對象98內部的目標區域tl至t3,則不同頻率A i和入2的 超聲波可干涉以產生干涉超聲波b,并且各個目標區域tl至t3可產生與干涉超聲波b對應 的超聲波e。
[0102] 超聲接收元件IlOr可收集由目標區域tl至t3產生的超聲波e,將超聲波e轉換 為電信號(也就是,超聲信號),并輸出超聲信號。從超聲接收元件IlOr輸出的超聲信號可 被傳送到主體200。
[0103] 根據示例性實施例,超聲成像設備的超聲探頭100還可包括如圖2中所示出的超 聲信號獲取器170。超聲探頭100可基于發射的超聲波和接收的超聲波產生超聲信號。產 生的超聲信號可被傳送到主體200的波束成形器220。超聲探頭100還可包括如圖2中所 示出的聚焦器180。在這種情況下,由于聚焦器180對超聲波執行波束成形以產生波束成形 的超聲信號z和Z tl,因此主體200的波束成形器220不需要執行波束成形。
[0104] 參照圖14,主體200可包括系統控制器210、超聲產生控制器211、圖像處理器 230、存儲單元240、輸入單元188和顯示器190。
[0105] 系統控制器210可控制主體200和/或超聲探頭100的總體操作。系統控制器210 可根據預定設置或根據通過輸入單元188接收的用戶指令或命令產生適當的控制命令,并 將產生的控制命令傳送到超聲探頭100或主體200的各個組件,從而控制超聲成像設備的 總體操作。
[0106] 系統控制器210可計算和測量發射的超聲波的速度,例如,低頻率的超聲波的速 度。系統控制器210可使用多普勒成像來測量發射的超聲波的速度。多普勒成像用于通過 將重新發射短波長的超聲波所獲得的多個圖像進行比較并隨后進行波束成形來測量超聲 波的速度。如果超聲波的速度高,則系統控制器210可確定低頻率的振動水平高,如果超聲 波的速度低,則系統控制器210可確定低頻率的振動水平低。
[0107] 系統控制器210可控制超聲探頭100將脈沖回波發射到對象。當脈沖回波被發射 時,可通過使用多普勒效應來測量運動。
[0108] 超聲產生控制器211可從系統控制器210接收控制命令,根據接收的控制命令產 生預定控制信號,并將控制信號傳送到超聲陣列110或者超聲陣列110的超聲產生元件 IlOtl和110t2。超聲陣列110或者超聲產生元件IlOtl和110t2可根據接收的控制信號 振動以產生超聲波。超聲產生控制器211可產生預定控制命令,并將預定控制命令傳送到 超聲陣列110或者第一超聲產生元件IlOtl和第二超聲產生元件110t2,其中,所述預定控 制命令用于使超聲陣列110發射多個頻率的超聲波或者使第一超聲產生元件IlOtl和第二 超聲產生元件110t2發射不同頻率的超聲波。
[0109] 超聲產生控制器211可產生用于控制電連接到超聲陣列110的電源212的另一控 制信號,并將該控制信號傳送到電源212。電源212可根據控制信號將預定交流電施加到 超聲陣列110或者超聲產生元件IlOtl和110t2。隨后,超聲陣列110或者超聲產生元件 IlOtl和110t2可根據施加的交流電振動以產生超聲波,并將超聲波發射到目標區域tl至 t3〇
[0110] 當電源212將交流電施加到超聲產生元件IlOtl和110t2時,電源212可將不同 的交流電分別施加到第一超聲產生元件IlOtl和第二超聲產生元件110t2。隨后,第一超聲 產生元件IlOtl和第二超聲產生元件110t2可產生不同頻率的超聲波。分別施加到第一超 聲產生元件IlOtl和第二超聲產生元件110t2的交流電的頻率可由超聲產生控制器211確 定。
[0111] 主體200的波束成形器220可接收從超聲陣列110或超聲接收元件IlOr傳送的 超聲信號,根據接收頻率對接收的超聲信號進行濾波,并隨后基于濾波的結果產生波束成 形的超聲信號。
[0112] 圖15和圖16是示出根據示例性實施例的波束成形器220的配置的框圖。
[0113] 如圖15和圖16中所示,波束成形器220可包括時間差校正器221、超聲信號獲取 器222和聚焦器223。
[0114] 雖然在圖15和圖16中未示出,但是波束成形器220還可包括用于對接收的信號 進行濾波的濾波器。濾波器可根據期望的接收頻率使用預定濾波器對接收的超聲信號進行 濾波。例如,如果接收頻率是諧波頻率,則濾波器可根據諧波頻率執行濾波。如果接收頻率 不是諧波頻率,則濾波器可根據接收頻率執行濾波。
[0115] 時間差校正器221可校正由多個超聲元件111至115接收的超聲信號之間的時間 差。從對象98中的目標區域tl產生的超聲波可由超聲元件111至115接收。各個超聲元 件111至115與目標區域tl之間的物理距離互相不同;然而,超聲波的聲速幾乎恒定。因 此,各個超聲元件111至115可在不同時間接收從同一目標區域tl產生的超聲波。結果, 從各個超聲元件111至115輸出的超聲信號可具有預定時間差,并且時間差校正器221可 校正從各個超聲元件111至115輸出的超聲信號之間的時間差。時間差校正器221可根據 用于校正輸入到預定通道的超聲波的時間差的預定標準,延遲輸入到預定通道的超聲信號 的發射。如圖15中所示,時間差校正器221可通過多個延遲單元01、02』3、04和05校正 輸入到各個通道的超聲波的時間差。因此,從同一目標區域tl同時產生的多個超聲信號可 被同時傳送到波束成形器220的超聲信號獲取器222或聚焦器223。
[0116] 根據示例性實施例,如圖15中所示,超聲信號獲取器222可基于從超聲元件111 至115傳送的超聲信號產生預定超聲信號。
[0117] 超聲信號獲取器222可接收時間差已被時間差校正器221校正的多個通道的超聲 信號,并基于多個通道的超聲信號獲取多個目標區域tl至t3的超聲信號。根據示例性實 施例,超聲信號獲取器222可基于發射到多個目標區域tl至t3的超聲波和從多個目標區 域tl至t3接收的超聲波,獲取多個目標區域tl至t3的超聲信號。超聲信號獲取器222 可獲取隔開預定距離的各個目標區域tl至t3的超聲信號。例如,如圖7A至圖7C中所示, 超聲信號獲取器222可基于獲取的超聲信號和發射的超聲波來獲取各個目標區域tl至t3 的超聲信號。此外,如圖7A至圖12中所示,超聲信號獲取器222可首先獲取多個目標區域 tl至t3之中的預定目標區域(例如,奇數目標區域tl和t3)的超聲信號,輸出或存儲超聲 信號,隨后獲取其它目標區域(例如,偶數目標區域t2)的超聲信號,然后輸出或存儲超聲 信號,從而獲取所有目標區域tl至t3的超聲信號。獲取的超聲信號可如圖15中所示被傳 送到聚焦器223。
[0118] 如圖15中所示,聚焦器223可從超聲信號獲取器222接收多個通道的超聲信號, 并使多個通道的超聲信號聚焦。聚焦器223可在將預定權重(例如,波束成形系數)分配 給每個通道的超聲信號以增強預定位置的信號或相對減弱其它位置的信號之后使超聲信 號聚焦。因此,可產生滿足用戶需求或便利性的超聲圖像。聚焦器223可使用預定波束成 形系數使超聲信號聚焦,而不管由超聲信號獲取器222產生的超聲信號如何。聚焦器223 可基于由超聲信號獲取器222產生的超聲信號計算最佳波束成形系數,并使用最佳波束成 形系數使超聲信號聚焦。聚焦器223可將聚焦的超聲信號z傳送到圖像處理器230。
[0119] 根據示例性實施例,如圖16中所示,聚焦器223可接收從超聲元件111至115輸出 并受到時間差校正器221的時間差校正的多個通道的超聲信號,使多個通道的超聲信號聚 焦,并輸出聚焦的超聲信號。例如,聚焦器223可使用預定波束成形系數使超聲信號聚焦, 而不管從超聲元件111至115輸出的超聲信號如何。可選擇地,聚焦器223可使用從超聲 元件111至115輸出的超聲信號計算最佳波束成形系數,并使用最佳波束成形系數使超聲 信號聚焦。如圖16中所示,由聚焦器223聚焦的超聲信號可被傳送到超聲信號獲取器222。
[0120] 例如,超聲信號獲取器222可接收聚焦的超聲信號,并基于聚焦的超聲信號和發 射到多個目標區域tl至t3的超聲波來獲取多個目標區域tl至t3的超聲信號。以與上述 相同的方式,超聲信號獲取器222可獲取隔開預定距離的各個目標區域tl至t3的超聲信 號,或者超聲信號獲取器222可首先獲取多個目標區域tl至t3中的預定目標區域的超聲 信號,并隨后獲取其它目標區域的超聲信號,從而獲取所有目標區域tl至t3的超聲信號。 超聲信號獲取器222可將獲取的超聲信號傳送到圖像處理器230。
[0121] 從波束成形器220的超聲信號獲取器222或聚焦器223輸出的超聲信號可被傳送 到圖像處理器230。根據示例性實施例,從超聲信號獲取器222或聚焦器223輸出的超聲信 號可被傳送到存儲單元240。
[0122] 圖像處理器230可基于超聲信號產生超聲圖像。圖像處理器230可基于波束成形 的超聲信號產生各種模式(諸如,振幅模式(A模式)或亮度模式(B模式))的超聲圖像。 A模式的超聲圖像是利用振幅表示的超聲圖像。可基于目標區域tl和超聲探頭100之間 的距離或目標區域tl和超聲探頭100之間的超聲波的反射時間,通過將反射強度表示為振 幅來獲得A模式的超聲圖像。可通過將超聲波的幅度表示為亮度值來獲得B模式的超聲圖 像。圖像處理器230可將與在不同目標區域產生的超聲波對應的超聲信號進行組合,以從 波束成形的超聲信號產生超聲圖像。圖像處理器230可根據用戶的意圖或便利性,對超聲 圖像執行后處理以校正超聲圖像。例如,圖像處理器230可校正整個超聲圖像或超聲圖像 的一部分的亮度、對比度和/或顏色,從而用戶可清楚地查看超聲圖像中的組織。圖像處理 器230可使用多個超聲圖像產生立體超聲圖像。
[0123] 如圖14中所示,由圖像處理器230產生或校正的超聲圖像可被傳送到存儲單元 240。存儲單元240可暫時性地或非暫時性地存儲從波束成形器220輸出的超聲信號、或針 對由圖像處理器230產生的圖像或者由圖像處理器230產生和校正的圖像的超聲圖像。存 儲單元240可將超聲圖像存儲為通過預定圖像處理和轉換被處理的圖像數據(例如,多個 圖形圖像文件或視頻文件)或原數據。
[0124] 輸入單元188可從用戶接收預定指令或命令以控制超聲成像設備。輸入單元188 可被安裝在主體200中,或者與主體200物理地分離。例如,輸入單元188可被安裝在通過 有線和/或無線通信網絡連接到主體200的工作站中。如果輸入單元18
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