[发明专利]用于操作二维换能器阵列的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及二维换能器阵列。特别地，本发明涉及用于在二 维换能器阵列内寻址单个换能器单元的技术。

背景技术

医学超声成像系统通过发射声波到对象中，并接收和处理所反射 的声波而形成图像。典型地，多个超声换能器既发送发射波又接收反 射波。这种扫描包括一系列测量，在所述测量中，超声波被发射，系 统在短时间间隔后切换到接收模式，和反射的超声波被接收、波束成 形，并被处理以用于显示。

换能器单元典型地由输入电压波形单独驱动。通过在输入波形之 间实施时间延迟和幅度差别，单个换能器单元可被控制以产生超声波， 这些超声波结合起来形成净超声波，它沿优选向量方向传输并聚焦于 对象的选定区域中。相似地，换能器接收到的反射波可被数学处理， 以使得该净信号指示从对象中的单个焦点区反射的声波。如同发射模 式一样，通过将各种时间延迟和增益施加到从换能器单元接收的信号， 并对所得到的波形求和而达到超声能量的这种集中接收。

由超声成像系统形成的图像的质量或分辨率部分地是阵列中换能 器数目的函数。因此，为了达到高图像质量，需要大量的换能器单元。 而且，换能器阵列中的每个换能器通过单独的电连接而被耦合到发射 和接收电路。制造大量电连接的技术难度和花费会限制可被包括在典 型换能器阵列中的换能器的数目。因此，提供用于在大型二维换能器 阵列中寻址换能器的改进技术将是有益的。

发明内容

根据本技术的实施例，公开了用于在二维阵列中寻址换能器的系 统和方法。根据本技术的一个方面，换能器按行和列安排，列被耦合 到共享的发射和接收电路，而行被耦合到行选择电路。在另一实施例 中，每个换能器被耦合到分离的、专用的发射电路，列被耦合到共享 的接收电路。在这两个实施例中，用于可通信地将换能器连接到信号 生成和接收电路的单个电互连的数目减少了。

附图说明

当参照附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其它特征、方 面和优点将变得容易理解，所有附图中相同符号代表相同的部分，其 中：

图1是示例性超声设备，它包括具有根据本发明各方面的用于寻 址单个换能器的改进技术的二维换能器阵列；

图2是根据本发明各方面的图1中所示的二维换能器阵列的框图；

图3是电压对时间的图，示出了根据本发明各方面的图2中所示 换能器阵列的行选择定时(timming)和相应的电压输出；

图4是图3中所示的电压对时间的图的扩展视图，其示出了根据 本发明各方面的换能器的头三行的行选择定时；

图5示出了根据本发明各方面的二维换能器阵列的替换实施例；

图6-8示出了根据本发明各方面的在换能器阵列中使用的接收电 路的替换实施例。

具体实施方式

这里公开的技术可以使换能器阵列在不用为每个换能器使用单独 的专用电子处理器件的情况下而被制造。根据这里公开的实施例，可 以制造使用多个信号总线的二维换能器阵列，其中每个信号总线可以 被几个换能器共享。为了使单个换能器起作用，换能器可以通过开关 而被耦合到信号总线上，所述开关通过选择电路而被激活。通过提供 技术上挑战性较小且更经济的、对阵列中换能器进行寻址的技术，可 以制造与现有超声技术相比大得多的换能器阵列，使能够实现具有大 型二维换能器阵列的新的超声技术和设备。

图1是利用根据本发明各方面的用于寻址换能器的改进技术的包 括大型二维换能器阵列的示例性超声设备。如图1所示，改进的超声 设备10可靠近病人12的组织放置，并通过通信电缆16与监视器14 耦合。监视器14允许超声设备10的操作者重建和观看由超声设备10 接收的信号所生成的超声图像。另外，监视器14也可通过通信电缆16 给超声设备10提供控制信号。超声设备10可包括外壳18，所述外壳 用于容纳换能器阵列20并使换能器阵列20能够靠近病人12的组织放 置。外壳18可包括薄的柔性材料，所述材料允许超声设备10适合病 人12的组织。在一些实施例中，例如，外壳可包括诸如硅基聚合物、 聚氯乙烯的弹性聚合物，或诸如聚乙烯的聚烯烃。外壳18还可包括用 于使超声设备10保持在合适位置的粘性衬垫。替换地，超声设备10 可通过松紧带或皮带而被保持在合适位置。