專利名稱：用于諧波的醫(yī)學(xué)診斷超聲換能器系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)診斷超聲諧波成像中，聲能是以基本頻率發(fā)射的。接收的是由于傳播和/或反射以發(fā)射頻率的諧波產(chǎn)生的回波。例如，一個(gè)換能器在中心為2MHz的頻帶產(chǎn)生聲能。使用同一換能器接收頻率中心位于4MHz的第二諧波的諧波頻帶的回波信號(hào)。該換能器可能具有受限的帶寬，所以諧波信號(hào)位于該帶寬的高端。由于這種帶寬的限制，被接收的信號(hào)通常為窄帶并且其信號(hào)強(qiáng)度可能較弱。

發(fā)明內(nèi)容
作為介紹，以下描述的優(yōu)選實(shí)施方案包括用于超聲諧波接收的方法和系統(tǒng)。在不同頻帶上的發(fā)射為接收提供寬帶諧波信息。兩個(gè)所發(fā)射的頻率的交互作用產(chǎn)生用于接收的諧波。通過使用具有多個(gè)換能器層的換能器，為不同的發(fā)射和接收帶寬提供不同的電接入。響應(yīng)在不同頻率帶上的發(fā)射，寬帶組織諧波信息被接收用于成像。
在其他的實(shí)施方案中采用多發(fā)射事件。一個(gè)發(fā)射事件使用一個(gè)寬帶脈沖，在兩個(gè)或多個(gè)頻帶上提供聲能。對(duì)于另一個(gè)發(fā)射事件，在一個(gè)或多個(gè)頻帶上的聲能用相對(duì)其他發(fā)射事件倒轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)脈沖發(fā)射。然后將響應(yīng)于兩次發(fā)射事件的接收信號(hào)加以組合。
在第一個(gè)方面，提供一種用于超聲諧波接收的方法。響應(yīng)寬帶電信號(hào)產(chǎn)生具有至少第一和第二不同頻帶的聲音信號(hào)。該聲音信號(hào)是由一元件的換能器層的第一組產(chǎn)生的，該元件沿射程維度(rangedimension)具有至少第一和第二換能器層。該第一組包括一個(gè)或多個(gè)換能器層?；夭ㄐ盘?hào)是以第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率接收的。這種接收是利用第二組換能器層執(zhí)行的，其中第二組是不同于第一組的一換能器層或?qū)拥慕M合。
在第二個(gè)方面，提供一種用于超聲諧波接收的方法。響應(yīng)寬帶電信號(hào)產(chǎn)生具有至少第一和第二不同頻帶的第一聲音信號(hào)。響應(yīng)第一聲音信號(hào)，以第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率接收第一回波。產(chǎn)生具有第一頻帶但沒有第二頻帶或第二頻帶減小的第二聲音信號(hào)。該第二聲音信號(hào)在第一頻帶上從第一聲音信號(hào)倒轉(zhuǎn)。響應(yīng)該第二聲音信號(hào)接收第二回波信號(hào)。將第一和第二回波信號(hào)加以組合。
在第三個(gè)方面，提供一種用于超聲諧波接收的系統(tǒng)。換能器元件具有至少兩個(gè)換能器層。為該換能器元件提供第一和第二電連接。第二電連接用于至少兩個(gè)換能器層的至少一個(gè)不同層?？梢圆僮髟摀Q能器產(chǎn)生響應(yīng)于在第一電連接上的寬帶電信號(hào)的一聲音信號(hào)，該聲音信號(hào)具有至少第一和第二不同頻帶，并且可以操作該換能器在第二電連接上在第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率處接收回波信號(hào)。
本發(fā)明由下面的權(quán)利要求所限定，而不應(yīng)當(dāng)將本節(jié)中所述內(nèi)容作為對(duì)那些權(quán)利要求的限制。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例討論本發(fā)明的另外方面和優(yōu)點(diǎn)。


各部件和附圖無需按比例畫出，重點(diǎn)將放在說明本發(fā)明的原理。而且在附圖中，在不同的視圖中相似的參考數(shù)字表示相應(yīng)的部件。
圖1是用于超聲諧波接收的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖2是用于圖1系統(tǒng)的換能器元件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖；圖3是用于超聲諧波接收的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖4是用圖形表示在一個(gè)實(shí)施例中在發(fā)射時(shí)響應(yīng)于寬帶脈沖的一種換能器層的聲音信號(hào)的頻譜特性；圖5是用圖形表示用于接收的另一種換能器層的聲音信號(hào)頻譜特性；以及圖6是用于超聲諧波接收的方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
寬帶超聲能量可以用于醫(yī)學(xué)診斷超聲成像。通過在多個(gè)中心頻率或頻帶同時(shí)發(fā)射，由多個(gè)頻率交互作用所產(chǎn)生的諧波可以被接收用于寬帶成像。
在一個(gè)實(shí)施例中，多層換能器被用于提供寬帶成像。一層或多層組合產(chǎn)生響應(yīng)于寬帶脈沖的多個(gè)頻率。不同層或多層組合接收在所希望的諧波頻率上的回波。到不同的層或?qū)拥慕M合的獨(dú)立電接入為響應(yīng)于單次發(fā)射的寬帶接收作準(zhǔn)備。該換能器被設(shè)計(jì)以產(chǎn)生多個(gè)頻率和寬帶接收而無需特殊的電信號(hào)波形整形。通過隨后的發(fā)射和接收事件用脈沖倒轉(zhuǎn)可以減少基本信號(hào)。在這種情況下，來自第一和第二接收事件的信息被加以組合以提供所希望的寬帶信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二發(fā)射事件只包括針對(duì)該發(fā)射頻帶的一個(gè)子集的倒轉(zhuǎn)脈沖。將兩個(gè)接收事件加以過濾或另外加以處理以便隔離在頻帶的子集上的信息。來自第一和第二接收事件的信息被加以組合以提供所希望的子集頻帶信息。然后將不同子集的頻帶信息加以組合以提供所希望的寬帶信息。
圖1示出了用于超聲諧波接收的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括具有多個(gè)元件14的換能器12、發(fā)射波束生成器16和接收波束生成器18。另外，還可以提供不同的或較少的部件，例如還可以提供圖像處理器、檢測(cè)器、掃描變換器和/或顯示器。該系統(tǒng)10是醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)和/或用于連接成像系統(tǒng)的探頭的一部分。
發(fā)射和接收波束生成器16、18是具有多個(gè)通道的數(shù)字或模擬波束生成器。該通道直接地或可切換地與換能器的相應(yīng)元件14或元件組14連接?？梢詫蓚€(gè)或多個(gè)系統(tǒng)通道連接到每個(gè)元件。在一個(gè)實(shí)施例中提供發(fā)射波束生成器16和接收波束生成器18到每個(gè)元件14的單獨(dú)連接?？商鎿Q地，還提供無源或有源開關(guān)用于發(fā)射和接收波束生成器16、18對(duì)每個(gè)元件14的獨(dú)立接入。
發(fā)射波束生成器16包括多個(gè)波形生成器，例如脈沖生成器、開關(guān)、存儲(chǔ)器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，或其他目前已知的或?qū)黹_發(fā)的波形生成器。為每個(gè)通道所生成的電信號(hào)是正弦、方波、單極、雙極或具有其他形狀。利用各通道間的延遲、相移、和/或幅度調(diào)節(jié)，該發(fā)射波束生成器16將沿一條或多條線路將響應(yīng)電信號(hào)的施加而生成的聲能聚焦在平面波內(nèi)或作為發(fā)散的寬波前峰。
接收器波束生成器18對(duì)代表所接收回波的電信號(hào)加以延遲、相移、和/或幅度調(diào)節(jié)。然后，將該信息加以組合以形成代表所掃描面積或體積的一個(gè)或多個(gè)束。接收波束生成器18的過濾器、放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、倍增器或其他組件在整個(gè)所希望的頻帶上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
換能器12是一維、多維、線性、曲線、定相或其他現(xiàn)有或以后開發(fā)的元件14的超聲陣列類型。在一個(gè)實(shí)施例中，換能器12的每個(gè)元件14為單層換能器材料。在圖2所示的另一個(gè)實(shí)施例中，換能器12的元件14包括兩個(gè)或多個(gè)換能器層20、22、28，支撐塊26，一個(gè)或多個(gè)匹配層24、28，透鏡或聲窗30，以及電接入33，34，36。另外，還可以提供不同的或較少的部件，例如額外的用于層28的電接入或電極，所述層28作為換能器層及匹配層而工作。在一個(gè)實(shí)施例中，元件14和換能器12具有在美國專利6 409 667，6673016，5724976，5446333或6416478中公開的結(jié)構(gòu)和/或連接，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
元件14可以是任意大小和形狀。例如，每個(gè)元件可以是正方形、三角形、長方形、六邊形、多邊形或其他形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，元件14為寬170μm(方位)和長13.5mm(高度)。也可以提供其他大小。支撐塊26可以是任何形狀、材料或大小，例如混合環(huán)氧樹脂內(nèi)的橡膠粉末，厚度為20mm(范圍range)。該匹配層24(和/或28)也可以是任意形狀、材料或大小，例如匹配層24為具有銅薄片填充物的環(huán)氧樹脂高阻抗層，厚度為220μm，而層28為環(huán)氧樹脂的低阻抗層，厚度為150μm。透鏡材料20可以是任何形狀、材料或大小，具有焦點(diǎn)或不具有焦點(diǎn)，例如RTV，厚度為1mm。
換能器層20、22(和在一個(gè)實(shí)施例中的28)是壓電陶瓷(PZT)塊、壓電聚合物(PVDF)、壓電-聚合物復(fù)合物、微機(jī)電(例如cMUT)、或其他已知或以后開發(fā)的用于在電和聲能之間轉(zhuǎn)換的材料或技術(shù)。每一層20，22和28具有相同或不同的大小、形狀、支撐(poling)或材料。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)底層20、22是PZT塊而頂層28是壓電束和環(huán)氧樹脂或其他聚合物的復(fù)合物。例如，該兩個(gè)底部換能器層20、22為300μm厚(范圍range)的PZT塊或固態(tài)PZT，而頂層28為140μm厚的PVDF共聚物。頂層28可以當(dāng)作用于底部的兩個(gè)換能器層20、22(例如，30Mrayl的低阻抗匹配層(例如，2-4Mrayl)。如圖所示，頂層28通過一個(gè)或多個(gè)匹配層24與其他換能器層20，22相分隔。頂層28用元件14分成小塊或是一種沒分成小塊的材料薄片，該材料薄片具有成型的電極以給這些元件定界。對(duì)其厚度進(jìn)行選擇以提供所希望的頻率響應(yīng)，例如在6.25至8MHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行接收。在另一個(gè)實(shí)施例中，只提供兩個(gè)換能器層20、22。在又一個(gè)實(shí)施例中，換能器材料的頂層28鄰近另一換能器層22，在頂層28和透鏡30之間沒有、有一個(gè)或多個(gè)匹配層24。層28和22之間的公共電連接是接地或與電連接32相連接。
可以操作換能器12以響應(yīng)于在電連接32，34，36上提供的寬帶電信號(hào)而產(chǎn)生聲音信號(hào)，該聲音信號(hào)具有至少第一和第二的不同頻帶。例如，該寬帶電信號(hào)、諸如其帶寬覆蓋從低于1MHz至高于6MHz的半周期或一周期方波或正弦波，被施加到電連接32上的頂部換能器層22并將電連接36接地?？梢允褂镁哂懈蠡蚋捄?或更高或更低頻率范圍的信號(hào)。該頂部換能器層22，根據(jù)其厚度、大小、材料和在換能器內(nèi)沿射程方向(range direction)它與其他層的相對(duì)位置對(duì)寬帶電信號(hào)具有響應(yīng)特征，從而產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)頻帶。圖4示出了單一換能器層22的一種可能的響應(yīng)特性?？商鎿Q地，采用具有相同或不同電連接32的兩個(gè)或多個(gè)層以產(chǎn)生具有兩個(gè)或多個(gè)頻帶的聲能。
如圖4所示，其頻帶相互分開，例如通過從第一和第二頻帶的峰值響應(yīng)至少向下6dB的一個(gè)點(diǎn)加以分開。圖4示出了一種較低頻帶，其中心或峰值大約在2MHz；以及上頻帶，其中心或峰值大約在4.25MHz處。在該兩個(gè)頻帶之間提供響應(yīng)中的約為20dB或更多的衰減。還可以提供具有兩個(gè)或三個(gè)或其他數(shù)量頻帶的其他響應(yīng)特性，所述其他響應(yīng)特性是響應(yīng)寬帶電信號(hào)而提供的。在又一個(gè)實(shí)施例中，提供電波形成形(shaping)以產(chǎn)生具有多個(gè)帶頻的聲音信號(hào)。不同頻率上的兩個(gè)信號(hào)基本上是同時(shí)由元件14產(chǎn)生用于發(fā)射。
被發(fā)射的聲能傳播穿過組織，并且從結(jié)構(gòu)反射。反射回波可以反向傳播至換能器12。在組織中的傳播和/或反射產(chǎn)生諧波信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，將成像期間(例如用超聲波檢查病人的15分至1小時(shí)期間)不使用任何添加的造影劑的組織諧波接收并且加以成像。在其他的實(shí)施例中，將添加的造影劑(例如微泡劑)注入要掃描的組織內(nèi)并產(chǎn)生諧波響應(yīng)。
相同的元件14接收響應(yīng)發(fā)射的回波。采用換能器層20、22、28和/或電連接32、34、36的不同組合(對(duì)于三個(gè)或更多個(gè)換能器層的實(shí)施例可能有其他連接)以接收回波。包括或不包括用于發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)層20、22、28的換能器層20、22、28的組合可以被用于接收所述回波。用于發(fā)射或接收的不同換能器層20、22、28可以利用相同或不同的電連接32、34、36工作。
該回波包括所發(fā)射的基本頻率的諧波。諧波包括次諧波(例如，1/2)，分?jǐn)?shù)諧波(例如，1)和/或整諧波(例如，二次諧波)。諧波還包括交互頻率(interaction frequency)，例如兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射頻率之差和/或之和。在用中心頻率2和4.25MHz進(jìn)行發(fā)射的實(shí)例中，交互頻率包括2.25MHz和6.25MHz。諧波頻率包括4MHz和8.5MHz。其頂部換能器層20具有用于接收至少一個(gè)交互諧波的大小、形狀、厚度和材料，。例如，該頂部換能器層20具有頻譜響應(yīng)，用于從大約2.18MHz至5MHz(包括2MHz發(fā)射信號(hào)的二次諧波和差交互諧波)進(jìn)行接收。在具有三個(gè)換能器層20、22、28的實(shí)施例中，頂部換能器層28具有大小、形狀、厚度和材料，用于接收其他頻率，例如和交互諧波以及較高發(fā)射頻帶的二次諧波。
圖5示出了底部換能器層20的頻率響應(yīng)特性，所述底部換能器層20被用于基于圖4中所代表的聲能發(fā)射接收回波。該底部換能器層20的普遍平滑的和寬帶的頻率響應(yīng)允許基于所發(fā)射的頻帶接收多個(gè)諧波頻帶，所述頻帶可足夠接近以形成寬帶的復(fù)合接收響應(yīng)。例如，在兩個(gè)或多個(gè)諧波的中心頻率之間提供小于3、6、10或其他dB的向下的值(例如，2.25MHz的差交互諧波和4MHz的二次諧波)。在諧波之間可以提供更大的分隔。因?yàn)榘l(fā)射兩個(gè)或更多個(gè)頻帶，所以可以接收具有兩個(gè)或更多個(gè)諧波頻率的寬帶信號(hào)。
不同的電連接32、34、36是地、電纜、跡線、電線或其他導(dǎo)體。它們也可以包括并聯(lián)連接或串聯(lián)連接中的多個(gè)或幾組分立或集成電部件(例如，多路復(fù)用器、調(diào)諧電感、電容器、變壓器或前置放大器等)。每一換能器層20、22與電極和相關(guān)電連接32、34、36的不同組合相關(guān)聯(lián)。例如，頂部換能器層22具有在頂部和底部分別與電連接32和36相連接的電極。底部換能器層20具有在頂部和底部分別與電連接36和34相連接的電極。為每一換能器層20、22或?yàn)閾Q能器層20，22的至少兩個(gè)不同組合的每一個(gè)提供不同的電連接32、34、36。
不同的電連接32、34、36為換能器層20，22的每種組合提供來自發(fā)射波束生成器16和/或接收波束生成器18的獨(dú)立電接入，允許針對(duì)發(fā)射和接收操作進(jìn)行獨(dú)立接入。每個(gè)元件14可以連線至多個(gè)系統(tǒng)通道，或在每個(gè)元件14上安置切換電子設(shè)備以將來自合適壓電層20、22、28的發(fā)射和接收信號(hào)導(dǎo)向系統(tǒng)10。在具有三個(gè)或更多換能器層20、22、28的實(shí)施例中，可以提供其他的獨(dú)立的電連接并且信號(hào)隨后被組合用于更多寬帶操作?？商鎿Q地，將兩個(gè)或更多層與一個(gè)公共電連接連接在一起，例如底部和頂部換能器層20、28，用于在同一電連接上接收寬帶信號(hào)。
在圖2中，一個(gè)電連接36接地。可以提供永久性接地或可切換的接地方式。在可替換的實(shí)施例中，電連接36可在接收和發(fā)射的操作之間轉(zhuǎn)換。對(duì)發(fā)射，不同的電極可接地而電連接36用于發(fā)射電信號(hào)。對(duì)接收，不同的電極可接地而電連接36用于接收信號(hào)，但仍然獨(dú)立于發(fā)射操作。電連接32、34、36允許在不同層之間切換或在用于發(fā)射和接收操作的多層組合之間切換。
圖3示出了用于超聲諧波接收的方法的一個(gè)實(shí)施例。該方法使用圖1的系統(tǒng)10、圖2的元件14或不同的系統(tǒng)或元件。另外，還可以提供不同于圖3所示的不同或較少動(dòng)作。例如，利用組合動(dòng)作46提供該方法。
在動(dòng)作40中，將電信號(hào)施加到換能器的元件上。該電信號(hào)是寬帶信號(hào)，例如切換網(wǎng)絡(luò)或脈沖產(chǎn)生器生成的方波?？商鎿Q地，該電信號(hào)可以改變波形以包括在多個(gè)頻帶上的信息。
在動(dòng)作42中，響應(yīng)寬帶或其他輸入電信號(hào)生成聲音信號(hào)。換能器、例如多層元件的一個(gè)換能器層將所施加的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲能。一組換能器層將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)。該組是一個(gè)或多個(gè)換能器層。例如，在圖2所示的元件14中，只有一層、例如頂層或中間層22將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲能，而其他層、例如底層20和/或頂層28不用于發(fā)射操作。
在一個(gè)實(shí)施例中，從電能到聲能的轉(zhuǎn)換將輸入波形加以過濾。例如，寬帶波形被過濾以便在兩個(gè)或更多個(gè)不同頻帶上提供聲能。通過從這些頻帶的對(duì)應(yīng)峰值響應(yīng)向下至少6dB、至少10dB或至少20dB的點(diǎn)使一個(gè)頻帶與另一頻帶分開。也可以提供幅度上較大或較小分隔。頻率的分隔可以小(例如最低頻帶的中心頻率的大約10％至20％)、可以大(例如最低頻率的中心頻率的至少約100％)、或其他值。如圖4所示，提供具有較低和較高中心頻率的兩個(gè)頻帶，例如較低頻帶的一個(gè)中心在1-4MHz之內(nèi)，而較高頻帶的另一個(gè)中心在2-8MHz之間。
在動(dòng)作44，回波信號(hào)被接收。該接收是用一組不同于在動(dòng)作42中用于發(fā)射的換能器層完成的。例如利用圖2中的元件14，該不同的一組換能器層是底層20或底層20和頂層28兩者。一個(gè)或多個(gè)換能器層接收回波信號(hào)，但不是使用用于發(fā)射的至少一個(gè)換能器層。聲能可引發(fā)所有層產(chǎn)生電信號(hào)，但只有在接收組中的一層或多層組合被用于接收或處理該電信號(hào)。其他的層被接地或不被連接用于接收電能。
被接收的回波信號(hào)和對(duì)應(yīng)的被接收的電信號(hào)包括寬帶信息，如被發(fā)射頻帶的多個(gè)諧波。這些諧波可以包括被發(fā)射頻帶的一個(gè)或多個(gè)交互諧波頻率。寬帶可以包括其他諧波，例如具有差、和、二次諧波以及它們的組合的信號(hào)。例如，被接收的電信號(hào)包括差交互頻率和/或來自一個(gè)換能器層的最低發(fā)射頻帶的二次諧波。作為另一個(gè)實(shí)例，被接收的電信號(hào)包括和交互頻率和/或在不同或相同換能器層上的最高發(fā)射頻帶的二次諧波。作為又一個(gè)實(shí)例，被接收的電信號(hào)包括來自一個(gè)或多個(gè)換能器層的兩個(gè)二次諧波、和交互頻率及差交互頻率。
在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)成像過程中回波信號(hào)沒有來自任何添加的造影劑的響應(yīng)。在其他實(shí)施例中，回波信號(hào)包括來自造影劑的諧波響應(yīng)。
動(dòng)作40、42和44被重復(fù)。例如，這些動(dòng)作沿不同掃描線重復(fù)掃描。作為另一個(gè)實(shí)例，這些動(dòng)作沿一相同掃描線或類似掃描線重復(fù)，但被發(fā)射的聲音信號(hào)極性不同。提供不同的發(fā)射和接收事件。對(duì)不同事件使用不同的極性、相位、幅度或其組合可以允許通過在動(dòng)作46中將信息組合來選擇性地消除基本頻率或諧波頻率。在發(fā)射事件之間通過極性倒轉(zhuǎn)，其接收信號(hào)求和消除或減少奇數(shù)諧波分量，包括基本信息，因而更可能突顯交互諧波和偶次諧波。
圖6示出了用于超聲諧波接收的方法的不同實(shí)施例。該方法利用圖1的系統(tǒng)10，圖2的元件14或不同的系統(tǒng)或元件。
在動(dòng)作50，響應(yīng)于寬帶電信號(hào)來產(chǎn)生具有至少第一和第二不同頻帶的聲音信號(hào)，例如對(duì)動(dòng)作42所描述的那樣。將寬帶或其他電信號(hào)施加到換能器層或換能器層之組合?？商鎿Q地，采用單層元件。
在動(dòng)作52中，響應(yīng)所發(fā)射的聲音信號(hào)以發(fā)射頻帶的諧波和/或諧波交互頻率接收回波信號(hào)。采用相同或不同層、層之組合或單個(gè)層將回波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
在動(dòng)作54中，產(chǎn)生另一種或隨后的具有一個(gè)頻帶的聲音信號(hào)，該聲音信號(hào)與動(dòng)作50的聲音信號(hào)相比具有減少的另一個(gè)頻帶或不含另一個(gè)頻帶。與動(dòng)作50的聲音信號(hào)相比，該隨后聲音信號(hào)的極性或相位被倒轉(zhuǎn)或移位。在可替換實(shí)施例中，動(dòng)作54是在動(dòng)作50之前進(jìn)行。用于動(dòng)作54的頻帶是具有較高或較低中心頻率的頻帶。在采用三個(gè)以上的頻帶的情況下，在動(dòng)作54中提供任意頻帶子集。
在動(dòng)作56中，響應(yīng)動(dòng)作54的聲音信號(hào)接收回波信號(hào)。被接收的回波和相應(yīng)的電信號(hào)包括基本的和任何諧波信息，其具有或不具有交互諧波。采用來自動(dòng)作54的相同或不同層、層之組合或單個(gè)層將回波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
在動(dòng)作58中，將在動(dòng)作52和56中接收的電信號(hào)加以組合。采用相加、相減、加權(quán)組合或其他組合功能。這種組合將在動(dòng)作50和54兩者中所用頻帶的基本或其他選定的諧波加以消除，使得到的寬帶信息包括交互諧波和其他諧波。
雖然前面已參照不同的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述，但應(yīng)當(dāng)理解可以進(jìn)行多種更改和修改而不會(huì)超出本發(fā)明的范圍。因此，前面的詳細(xì)描述旨在對(duì)本發(fā)明加以說明而非限制，并且應(yīng)該理解包括所有等效形式的下面權(quán)利要求旨在對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍加以限定。
權(quán)利要求
1.一種用于超聲諧波接收的方法，所述方法包括響應(yīng)寬帶電信號(hào)來生成(42)具有至少第一和第二不同頻帶的聲音信號(hào)，該聲音信號(hào)由沿射程維度具有至少第一和第二換能器層(20)(20，22)的元件(14)的第一組換能器層(20，22)生成，該第一組是一個(gè)或多個(gè)換能器層(20，22)；以及以第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率接收(44)電信號(hào)，所述接收是利用換能器層(20，22)的第二組完成的，該第二組是一個(gè)或多個(gè)換能器層(20，22)并且不同于第一組。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中生成(42)包括生成(42)具有與第二頻帶分開的第一頻帶的聲音信號(hào)，該第一和第二頻帶由分別從第一和第二頻帶的第一和第二峰值響應(yīng)起向下至少6dB的點(diǎn)分開。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述向下至少6dB是向下至少20dB。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中生成(42)包括將寬帶電信號(hào)施加到第一換能器層(22)而不是到第二換能器層(20)，并且其中接收包括用第二換能器層(20)而不是用第一換能器層(22)進(jìn)行接收。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一頻帶的第一中心在1-4MHz內(nèi)而第二頻帶的第二中心在2-8MHz內(nèi)，第二中心大于第一中心。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一頻帶的第一中心低于第二頻帶的第二中心；并且其中接收(44)包括以第一中心與第二中心頻率之差接收回波以及以兩倍第一中心頻率接收回波。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中接收(44)還包括以第一和第二中心頻率之和或以兩倍第二中心頻率進(jìn)行接收。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中生成(42)和接收(44)包括第一事件；還包括在第二事件中重復(fù)所述生成(42)和接收(44)，該第二事件的聲音信號(hào)具有與第一事件不同的極性；以及將針對(duì)第一事件所接收的電信號(hào)和針對(duì)第二事件的電信號(hào)求和(46)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一換能器層(22)包括第一壓電塊并且第二換能器層(20)包括第二壓電塊，第一換能器層(22)是較接近發(fā)射面的一頂層；沿射程維度，進(jìn)一步包括第三換能器層(28)，該第三換能器層(28)包括PVDF-共聚物；其中接收(44)包括用第二換能器層(20)以兩倍第一頻帶、以第一和第二頻帶之差、或以兩倍第一頻帶和第一和第二頻帶之差兩者進(jìn)行接收，用第三換能器層(28)以第一和第二頻帶之和、以兩倍第二頻帶、或以第一和第二頻帶之和及兩倍第二頻帶兩者進(jìn)行接收，或者用第二和第三換能器層(28)(20，22)進(jìn)行接收。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收(44)包括在整個(gè)成像期間接收不帶有來自任何添加造影劑的響應(yīng)的回波信號(hào)。
11.一種用于超聲諧波接收的方法，所述方法包括響應(yīng)寬帶電信號(hào)來生成(50)具有至少第一和第二不同頻帶的第一聲音信號(hào)；響應(yīng)第一聲音信號(hào)來以第一和第二頻帶的諧波或交互頻率接收(52)第一電信號(hào)；生成(54)具有降低的或無第二頻帶的帶有第一頻帶的第二聲音信號(hào)，該第二聲音信號(hào)在第一頻帶處從第一聲音信號(hào)被倒轉(zhuǎn)；響應(yīng)第二聲音信號(hào)來接收(56)第二電信號(hào)；并且將第一和第二電信號(hào)加以組合(58)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中生成(50)第一聲音信號(hào)包括將寬帶電信號(hào)施加到元件(14)的第一換能器層(22)，該元件(14)沿射程維度具有至少第一和第二換能器層(20，22)，并且其中接收(52)第一電信號(hào)包括用第二換能器層(20)進(jìn)行接收。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中第一頻帶具有比第二頻帶更高的中心頻率。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中第二頻帶具有比第一頻帶更高的中心頻率。
15.一種用于超聲諧波接收的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有至少兩個(gè)換能器層(20，22)的換能器元件(14)；與換能器元件(14)的第一電連接(32)；與換能器元件(14)的第二電加接(34)，該第二電連接(34)用于至少兩個(gè)換能器層(20，22)的至少一個(gè)不同的層；所述換能器元件(14)可操作地響應(yīng)在第一電連接(32)上的寬帶電信號(hào)而生成具有至少第一和第二不同頻帶的聲音信號(hào)，并且所述換能器元件(14)可操作地在第二電連接(34)上以第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率接收回波信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中第一電連接(32)與換能器元件(14)的頂部換能器層(22)相連，而該頂部換能器層(22)具有對(duì)寬帶電信號(hào)的響應(yīng)特性，第一頻帶和第二頻帶由分別從第一和第二頻帶的第一和第二峰值響應(yīng)向下至少6dB的點(diǎn)分開。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中第一頻帶的第一中心低于第二頻帶的第二中心，并且其中諧波交互頻率包括第一中心與第二中心頻率之差。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中諧波交互頻率包括第一和第二中心頻率之和。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)換能器層(20，22)的第一和第二換能器層(20，22)分別包括第一和第二壓電塊，而至少兩個(gè)換能器層(20，22)的第三換能器層(28)包括壓電-聚合物復(fù)合物或PVDF；其中第一電連接(32)和第一換能器層(22)相連而第二電連接(34)和第二換能器(20)相連；進(jìn)一步包括與第三換能器層(28)的第三電連接，該第三換能器層(28)可操作地以第一和第二頻帶之和進(jìn)行接收，而第二換能器層(20)可操作地以第一和第二頻帶之差進(jìn)行接收。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率的接收包括以諧波交互頻率的接收。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其中以第一和第二頻帶的諧波或諧波交互頻率的接收(52)包括以諧波交互頻率的接收。
全文摘要
醫(yī)學(xué)診斷超聲換能器系統(tǒng)具有元件(14)的至少第一和第二組換能器層(20，22)。每組具有帶獨(dú)立電接入(32，36)的一個(gè)或多個(gè)換能器層(20，22)。用寬帶電信號(hào)通過第一組換能器層(20，22)的發(fā)射事件生成(42)包括至少兩個(gè)不同頻帶的聲音信號(hào)，而通過第二和不同組的換能器層(20，22)的接收事件接收(44)多種組織諧波信號(hào)以生成一種寬廣的帶寬響應(yīng)。采用脈沖倒轉(zhuǎn)技術(shù)通過倒轉(zhuǎn)脈沖的第二發(fā)射事件、第二接收事件以及來自兩個(gè)接收事件的信號(hào)的疊加(58)可以降低基本信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N29/36GK1903132SQ200610107649
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者J·－H·莫, T·L·普羅爾克斯, C·E·布拉德利 申請(qǐng)人:美國西門子醫(yī)療解決公司