[发明专利]使用CMUT的孔径综合

说明书

背景技术

随着诊断超声行业从用于二维(2D)成像的一维(1D)超声阵列迈 向用于容积成像的2D超声阵列，可能存在缩放的问题。例如，如果常 规的1D阵列具有N＝200个元件，则相应的2D阵列将具有N×N＝40,000 个元件。超声系统传统上所具有的通道数目粗略地对应于探针中元件的 数目。然而，系统通道的成本使得这样的对应对于2D阵列是不实际的。

2D超声成像可利用微加工或微组装的电容性薄膜超声换能器 (cMUT)或者电致伸缩材料换能器。电容性换能器(诸如cMUT)和由电 致伸缩材料制成的换能器在利用施加直流(DC)偏置电压进行激活方面 可能是类似的。该偏置允许执行换能操作。cMUT可由半导体材料或者由 其它材料构成。多个薄膜或其它具有电极的柔性结构在声能和电能之间 进行换能。薄膜组作为不同元件来工作。可在cMUT上提供各种元件布 置，诸如元件的多维或二维阵列。为了操作cMUT，通过DC电压对薄膜 进行偏置。对所述元件施加交变信号以生成声能。由所述元件接收到的 声能被转换成交变电信号。

发明内容

作为介绍，下面描述的优选实施例包括利用电容性微加工超声换能 器(cMUT)或电致伸缩超声换能器电容性来进行超声成像的系统和方法。 可利用偏置线路元件选择和各种孔径综合技术来实现各向同性的容积 成像。可通过使用波束形成器来沿着一个维度聚焦、然后沿着另一个方向执 行第二轮的“离线”或“回顾式”波束形成来执行二维波束形成。

在第一方面中，提供有一种用于容积超声成像的系统，该系统包括换能 器，所述换能器包括由偏置电压所激活的元件。偏压生成器与所述换能器耦 合，并且生成建立所述元件的第一偏置模式的偏置信号以及生成用于建立所 述元件的第二偏置模式的偏置信号。波束形成器与所述换能器耦合，并且所 述换能器基于所述第一偏置模式发射和接收超声数据以及基于所述第二偏置 模式发射和接收超声数据。基于来自所述第一偏置模式的超声数据和来自所 述第二偏置模式的超声数据的组合生成图像。

在第二方面中，提供一种利用响应于偏压来换能的超声换能器进行超 声成像的方法。所述超声换能器利用第一偏压模式和第二偏压模式进行发射。 所述超声换能器响应于所述发射根据所述第一偏置模式和所述第二偏置模式 接收数据。将由所述第一偏置模式的发射和接收得到的信号与由所述第二偏 置模式的发射和接收得到的信号相组合。

在第三方面中，提供一种使用响应于偏置的电致伸缩材料来进行超声成 像的方法。激活所述材料上元件的第一偏置模式。利用所述第一偏置模式来 发射和接收第一超声成像数据。激活所述材料上元件的第二偏置模式。利用 所述第二偏置模式来发射和接收第二超声成像数据。将所述第一超声图像数 据和所述第二超声图像数据相组合并且根据所述组合形成图像。

在第四方面中，提供一种用于容积超声成像的系统，该系统包括换能器， 该换能器包括由偏置电压所激活的元件。波束形成器与所述换能器耦合，并 且用于执行发射和接收功能。综合器与所述换能器耦合。所述综合器用于对 所述发射和接收功能执行孔径综合。在根据第一偏置模式偏置的元件上执行 第一发射和接收功能，并且在根据第二偏置模式偏置的元件上执行第二发射 和接收功能。

本发明由下面的权利要求书限定，该部分中的任何内容都不应视为对所 述权利要求书的限制。本发明的其它方面和优点在下面结合优选实施例来讨 论，并且可以在后面独立地或者以结合方式来要求权利。

附图说明

部件和附图不一定是成比例的，将重点改为放在示出本发明的原 理。此外在附图中，相同的附图标记标出所有不同视图中的对应部分。

图1是用于超声成像的系统的图示；

图2是2D阵列的图解；

图3是偏置模式的一个实施例的图形化表示；

图4是偏置模式的替换实施例的图形化表示；

图5是示例切趾函数的图形化表示；

图6是利用偏置进行超声成像的方法的一个实施例的流程图；

图7是偏置模式的替换实施例的图形化表示；

图8是图7中偏置模式的图形化表示；

图9是一组元件的偏置模式的图解；以及

图10是图9中偏置模式的图形化表示。

具体实施方式