[发明专利]等相位二维阵列探头

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，主要通过改进的方法和配置对三维成像探头进行排列，完成医疗成像处理的系统和方法。更具体地说，本发明通过排列二维探头，改善图像获取方法，从而改进容积成像，以及探头生产的便利性。

背景技术

尽管图像显示技术取得了极大进步，可以更高分辨率显示、可从不同角度用三维图像观察扫描图像，进行更准确的诊断，但是，采用二维阵列探头的过程仍然受限于技术上的困难。举个例子来说，美国专利5,911,692和6,014,897中公布的稀疏二维阵列探头产生的是很差的波束分辨率图像，若应用这样的探头数据的话，就会使图像构建过程变得更复杂。

常规的一维阵列探头采用线阵平面或者凸阵配置，已在超声成像中应用多年。应用从探头接收的回波数据产生的图像表现为二维横截面，操作者可以在周围移动探头，获取多个二维图像切片，然后通过插值等处理这些二维图像切片，发现疾病。有的系统也提供徒手或者马达驱动三维获取的容积构建算法，进行病理诊断。但是手的移动通常造成信号干扰、信号不稳定，导致图象重建不准确，诊断不可靠。

图1A所示的一维阵列的常规波束合成器。沿着与阵元方向一致的波束扫描方向移动，控制聚焦声束，生成二维图像。定时控制电路(图中没有显示)生成信号，输入给延时时序发生器。参见图1B和图1C，延时时序发生器发射脉冲激励探头阵列，发出超声波，通过发射、聚焦、和经过类似的延迟时序的回波信号，形成一维图像。线阵扫描时采用同一延时特性曲线沿着阵元方向扫描波束，相控阵则在不同角度偏转，形成二维图像。

在过去10年，很多研究人员尝试过“稀疏”二维阵列概念。这一概念是把若干个二维阵列阵元(例如64x64＝4096)以不同分布方式连接到现有的系统波束形成通道(通常范围介于64～256)。这样就可以使超声系统不需要4096通道波束合成器。但是，由于通道数目明显减少，这一做法令横向和纵向方向的波束分辨率大大下降。

美国专利5,911,692标题为“稀疏二维宽带超声换能器阵列”中，公布了一种超声成像系统。为了减少信号处理通道的数量，这种超声成像系统采用较小的换能器阵元阵列。换能器阵元数量上减少了，然后再将阵元有选择地分布于网状图形上，这可减少阵列产生的旁瓣。为减少阵元阵列，分两步离散换能器阵列的孔径：第一步，把连续孔径离散为一组同心环形；然后，将每个同心环形用一组有间隔的换能器阵元代替。

图1D显示的是5,911,892专利公开的稀疏换能器阵列10，包括多个发射器22驱动的换能器阵元12。每个换能器阵元12把从被扫描物体反射回来的超声能量转换成电子信号，通过一套发射/接收(T/R)开关即收发开关26分别送至接收器。控制器28接收操作人员的命令，操作发射器22、接收器24和收发开关26，控制器28控制收发开关26打开每个换能器阵元12的发射器。控制器28进一步控制收发开关26打开发射器22，以适当的延时接收不同换能器阵元12的回波信号。接收器24接收的回波信号接着被放大、产生扫描图像。但是，如上所述，由于用于扫描和产生回波信号的通道有限，稀疏二维阵列扫描过程无法提供足够的分辨率。

因此，采用上述普通技术的产品，尤其是对于三维医疗图像扫描和显示系统，仍然需要改进的方法和系统，以克服这些不足。具体地说，需要提供一种改进的方法和配置，改进波束分辨率，方便进行图像构建，提供高质量的准确图像。

发明内容

本发明的目的之一为提供一种采用二维阵列探头的医疗图像扫描系统及方法，一方面为医疗图像扫描系统提供新的探头配置和方法，改进波束分辨率、方便生产探头的工艺，从而解决上述局限性和困难。

本发明的另一个方面是为医疗图像扫描系统提供新的探头配置和方法，更可靠、更方便地获取由二维图像数据集的多个切片构成的容积，并且不导致波束分辨率、图像质量下降。

本发明的另一个方面是在换能器阵元的横向方向上施加的一定的相位延迟，同时把等相的延时应用到纵向方向的换能器阵元上。通过线形或曲线运动的方式，选择多个换能器阵元，获取容积数据。

为实现上述发明目的，所述医疗图像扫描系统包括：

二维阵列探头，由排列在经度和纬度方向上的换能器阵元构成；

多路器，沿所述换能器阵元所在的经度或纬度方向的第一维排列，将换能器阵元发出的信号传送到系统前端通道，并将沿第二维指定的换能器阵元发出的信号求和，求和后的输出信号沿第一维分布。

为更好的实现发明目的，所述配置医疗图像扫描系统的方法包括以下步骤：

由排列成经度和纬度方向的换能器阵元构建二维阵列探头；