超聲探頭、超聲成像設備及控制該超聲成像設備的方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求于2014年4月14日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0044453號 韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開通過引用全部包含于此。
技術(shù)領域
[0002] 與示例性實施例一致的設備和方法涉及一種超聲探頭、超聲成像設備及控制該超 聲成像設備的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 超聲成像設備通過以下操作來獲取對象（諸如，人體）的內(nèi)部圖像：將超聲波發(fā)射 到對象內(nèi)部的目標區(qū)域，收集從目標區(qū)域反射的超聲波（也就是，超聲回波），并基于超聲 回波產(chǎn)生超聲圖像。
[0004] 超聲成像設備通過超聲探頭收集從對象的內(nèi)部區(qū)域產(chǎn)生或反射的超聲波，將超聲 波轉(zhuǎn)換為電信號，并基于電信號產(chǎn)生與收集的超聲波相應的超聲圖像。更具體地，超聲成 像設備可對電信號執(zhí)行波束成形以獲得超聲信號，并基于波束成形的超聲信號產(chǎn)生超聲圖 像。超聲成像設備可對超聲圖像執(zhí)行預定圖像處理以產(chǎn)生對象的超聲圖像?？赏ㄟ^安裝在 超聲成像設備中或通過有線和/或無線通信網(wǎng)絡連接到超聲成像設備的顯示裝置（諸如， 監(jiān)視器）向用戶（諸如，醫(yī)生或患者）顯示產(chǎn)生的超聲圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 一個或更多個示例性實施例提供一種超聲探頭、超聲成像設備和超聲成像設備的 控制方法，以快速獲取超聲圖像。
[0006] -個或更多個示例性實施例提供一種超聲探頭、超聲成像設備和超聲成像設備的 控制方法，以使用超聲接收元件代替水聽器來獲取從對象的內(nèi)部區(qū)域產(chǎn)生的超聲波，從而 產(chǎn)生超聲圖像。
[0007] 根據(jù)示例性實施例的一方面，一種超聲探頭包括：包含多個超聲元件的超聲陣列， 所述多個超聲元件被配置為接收這樣的超聲波，所述超聲波是根據(jù)發(fā)射到相同目標區(qū)域的 范圍從幾MHz到幾十MHz的不同頻率的多個超聲波之間的干涉而從多個目標區(qū)域因輻射力 產(chǎn)生的范圍從幾Hz到幾百KHz的低頻率的超聲波；支撐框架，布置有所述多個超聲元件。 多個超聲產(chǎn)生元件可將不同頻率的多個超聲波同時發(fā)射到隔開預定距離的多個目標區(qū)域， 或者所述多個超聲產(chǎn)生元件可將不同頻率的多個超聲波向多個不同的目標區(qū)域同時發(fā)射 若干次。
[0008] 所述超聲探頭還可包括：超聲信號獲取器，被配置為基于不同頻率的所述多個超 聲波和接收的范圍從幾Hz到幾百KHz的低頻率的超聲波，獲取所述多個目標區(qū)域的多個超 聲信號。
[0009] 根據(jù)示例性實施例的一方面，一種超聲成像設備包括：包含多個超聲元件的超聲 探頭，所述多個超聲元件被配置為接收根據(jù)發(fā)射到相同目標區(qū)域的不同頻率的多個超聲波 之間的干涉而從多個目標區(qū)域產(chǎn)生的多個超聲波；超聲信號獲取器，被配置為基于發(fā)射到 所述多個目標區(qū)域的不同頻率的所述多個超聲波和接收的超聲波，獲取所述多個目標區(qū)域 的多個超聲信號。
[0010] 根據(jù)示例性實施例的一方面，一種超聲成像設備的控制方法包括：將不同頻率的 多個超聲波同時發(fā)射到多個目標區(qū)域；以多個超聲元件，接收根據(jù)發(fā)射到相同目標區(qū)域的 不同頻率的所述多個超聲波之間的干涉而從所述多個目標區(qū)域產(chǎn)生的多個超聲波；基于不 同頻率的所述多個超聲波和產(chǎn)生的超聲波，獲取所述多個目標區(qū)域的多個超聲信號；基于 獲取的超聲信號產(chǎn)生超聲圖像，其中，所述多個目標區(qū)域可以隔開預定距離。
[0011] 所述超聲成像設備的控制方法可在所述多個目標區(qū)域產(chǎn)生等于或大于二次諧波 分量的頻率的頻率，或可使用在發(fā)射到超聲探頭時產(chǎn)生的諧波分量的頻率。所述控制方法 可在發(fā)射脈沖回波之后使用多普勒效應測量運動。
【附圖說明】
[0012] 通過參照附圖對特定示例性實施例進行描述，以上和/或其它方面將變得更加清 楚，在附圖中：
[0013] 圖1示出根據(jù)示例性實施例的超聲探頭；
[0014] 圖2是示出根據(jù)示例性實施例的超聲探頭的配置的框圖；
[0015] 圖3A和圖3B示出根據(jù)示例性實施例的超聲陣列的配置；
[0016] 圖4是示出根據(jù)示例性實施例的超聲陣列的透視圖；
[0017] 圖5是用于描述不同頻率的超聲波之間的干涉的示圖；
[0018] 圖6是用于描述差拍（beating)的示圖；
[0019] 圖7A、圖7B和圖7C是用于描述根據(jù)示例性實施例的獲取超聲信號的示圖；
[0020] 圖8A、圖8B和圖8C是用于描述根據(jù)示例性實施例的獲取超聲信號的示圖；
[0021] 圖9是用于描述根據(jù)示例性實施例的獲取超聲信號的示圖；
[0022] 圖10A、圖IOB和圖IOC是用于描述根據(jù)示例性實施例的獲取超聲信號的示圖；
[0023] 圖11和圖12是用于描述根據(jù)示例性實施例的獲取超聲信號的示圖；
[0024] 圖13是根據(jù)示例性實施例的超聲成像設備的立體圖；
[0025] 圖14是示出根據(jù)示例性實施例的超聲成像設備的配置的框圖；
[0026] 圖15是示出根據(jù)示例性實施例的波束成形器的框圖；
[0027] 圖16是示出根據(jù)示例性實施例的波束成形器的框圖；
[0028] 圖17是示出根據(jù)示例性實施例的超聲成像設備的控制方法的流程圖；
[0029] 圖18是示出根據(jù)示例性實施例的超聲成像設備的控制方法的流程圖；
[0030] 圖19是示出根據(jù)示例性實施例的超聲成像設備的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 以下參照附圖更詳細地描述特定示例性實施例。
[0032] 在以下描述中，即使在不同附圖中，相同附圖標號也用于相同元件。提供描述中定 義的內(nèi)容（諸如，詳細的構(gòu)造和元件）來幫助全面理解示例性實施例。然而，清楚的是，可 在沒有這些具體定義的內(nèi)容的情況下，實施示例性實施例。此外，由于公知的功能或構(gòu)造會 在不必要的細節(jié)上模糊描述，因此，不詳細描述公知的功能或構(gòu)造。
[0033] 在下文中，將參照圖1至圖12描述根據(jù)示例性實施例的超聲探頭。
[0034] 圖1示出根據(jù)示例性實施例的超聲探頭，圖2是示出根據(jù)示例性實施例的超聲探 頭的配置的框圖。參照圖1和圖2,超聲探頭100可從對象98內(nèi)部的多個目標區(qū)域tl至 t5接收波（諸如，聲波或超聲波），以收集關于對象98的內(nèi)部區(qū)域的信息。如圖1中所示， 為了接收波，超聲探頭100可在超聲探頭100的端部包括超聲陣列110,以從外部接收振動 波。
[0035] 如圖2中所示，超聲陣列110可包括多個超聲元件，例如，第一超聲元件111至第 六超聲元件116。超聲元件111至116中的每個超聲元件可從外部接收超聲波，并將超聲波 轉(zhuǎn)換為電信號，也就是，超聲信號。例如，如圖2中所示，當預定頻率\的超聲波入射到各 個超聲元件111至116時，各個超聲元件111至116的壓電振動器（壓電材料）或薄膜可 以以與入射超聲波的頻率\相應的頻率振動。當壓電振動器或薄膜振動時，各個超聲元 件111至116可產(chǎn)生和輸出與振動的壓電振動器或薄膜的振動頻率相應的頻率的交流電， 從而將入射超聲波轉(zhuǎn)換為電信號。以這種方式，超聲陣列110可將入射超聲波轉(zhuǎn)換為相應 電信號。
[0036] 如圖2中所示，從超聲陣列110的各個超聲元件111至116輸出的電信號可通過 多個通道（例如，第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道和第六通道）被傳送 到超聲信號獲取器170或聚焦器180。
[0037] 根據(jù)示例性實施例，超聲陣列110可接收根據(jù)對象98的內(nèi)部組織的輻射力（例 如，聲輻射力）的超聲波。例如，超聲陣列110可接收范圍從幾赫茲（Hz)至幾百kHz的低 頻率的超聲波。
[0038] 根據(jù)示例性實施例，超聲元件111至116可產(chǎn)生預定頻率的超聲波。更具體地，如 圖1和圖2中所示，如果預定頻率的脈沖電流被施加到各個超聲元件111至116,則超聲元 件111至116可以以與施加的脈沖電流的頻率相應的頻率振動，并根據(jù)振動產(chǎn)生預定頻率 入:至X 6的超聲波。例如，由各個超聲元件111至116產(chǎn)生的超聲波的所有頻率（例如，第 一頻率A1至第六頻率A 6)可不相同。也就是說，頻率A :至A 6中的一部分可與頻率入i 至A6中的另一部分不同。根據(jù)示例性實施例，由各個超聲元件（例如，第一超聲元件111 至第六超聲元件116)產(chǎn)生的超聲頻率^至X 6中的每個超聲頻率可彼此不同。
[0039] 各個超聲元件111至116可將超聲波同時發(fā)射到至少一個目標區(qū)域。這里，同時 發(fā)射超聲波的操作可包括：在完全相同的時間發(fā)射超聲波，以及以小的時間差發(fā)射超聲波。 例如，超聲元件111至116中的一些超聲元件可同時發(fā)射超聲波，超聲元件111至116中的 剩余超聲元件中的一些可以以預定的小的時間差發(fā)射超聲波。該預定的小的時間差可以是 在初始發(fā)射超聲波之后接收超聲波之前的短的時間段。詳細地，如果第一超聲元件將超聲 波發(fā)射到至少一個目標區(qū)域，則第一超聲元件可接收根據(jù)發(fā)射的超聲波的從目標區(qū)域反射 的超聲波，或根據(jù)從目標區(qū)域或目標區(qū)域周圍的材料產(chǎn)生的輻射力的超聲波。預定的短的 時間段可被設置為響應于發(fā)射超聲波，使得另一超聲元件在第一超聲元件接收超聲波之前 發(fā)射超聲波。
[0040] 由各個超聲元件111至116產(chǎn)生的超聲波的頻率的范圍可從幾kHz到幾十kHz。
[0041] 根據(jù)示例性實施例，超聲元件111至116可以以組為單位產(chǎn)生不同的超聲頻率。例 如，由奇數(shù)超聲元件（例如，第一超聲元件111、第三超聲元件113和第五超聲元件115)產(chǎn) 生的超聲頻率A i、A 3和X 5可與由偶數(shù)超聲元件（例如，第二超聲元件112、第四超聲元 件114和第六超聲元件116)產(chǎn)生的超聲頻率A2、\ 4和A 6不同。例如，由奇數(shù)超聲元件 產(chǎn)生的超聲頻率X P X 3和X 5具有相同的第一頻率，由偶數(shù)超聲元件產(chǎn)生的超聲頻率入2、 入4和X 6具有相同的第二頻率，其中，第二頻率與第一頻率不同或相同。
[0042] 如圖1中所示，由超聲陣列110產(chǎn)生的超聲波可被發(fā)射到對象98內(nèi)部的多個不同 的目標區(qū)域tl至t5。由各個超聲元件111至116產(chǎn)生的超聲波可被同時發(fā)射到多個不同 的目標區(qū)域tl至t5,并且可被同時聚焦在多個目標區(qū)域tl至t5上。因此，超聲探頭100 可對多個目標區(qū)域tl至t5執(zhí)行多聚焦（multi-focusing)。
[0043] 根據(jù)示例性實施例，超聲陣列110可發(fā)射超聲波，使得超聲波聚焦在以預定間隔 隔開的多個目標區(qū)域上，例如，聚焦到奇數(shù)目標區(qū)域tl、t3和t5。例如，超聲陣列110的各 個超聲元件111至116可發(fā)射超聲波，使得發(fā)射的超聲波聚焦在多個目標區(qū)域tl至t5之 中的以預定間隔隔開的奇數(shù)目標區(qū)域（例如，第一目標區(qū)域tl、第三目標區(qū)域t3和第五目 標區(qū)域t5)上，而不聚焦在偶數(shù)目標區(qū)域（例如，奇數(shù)目標區(qū)域tl、t3和t5之間插入的第 二目標區(qū)域t2和第四目標區(qū)域t4)上。在其上聚焦超聲波的目標區(qū)域tl、t3和t5之間的 距離可由用戶適當確定。
[0044] 超聲陣列110可將超聲波多次發(fā)射到目標區(qū)域tl至t5。例如，根據(jù)示例性實施 例，超聲陣列110可在每當發(fā)射超聲波時使超聲波聚焦在不同目標區(qū)域上。例如，超聲陣列 110可發(fā)射超聲波，使得超聲波聚焦在多個目標區(qū)域tl至t5中的一些目標區(qū)域上（例如， 聚焦在奇數(shù)目標區(qū)域tl、t3和t5上），隨后再次發(fā)射超聲波，使得超聲波聚焦在多個目標 區(qū)域tl至t5中的剩余目標區(qū)域上（例如，聚焦在偶