專利名稱：超聲探頭和超聲診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲探頭和超聲診斷裝置，具體來說，其中的超聲探頭和超聲診斷裝置改變傳送的超聲波束的構(gòu)成。
背景技術(shù)：
在向目標(biāo)對象傳送超聲波束供超聲成像的超聲診斷裝置中，用于傳送和接收超聲波束的超聲探頭連接到超聲診斷裝置。具有在行方向中布置的換能器元件的一維探頭具有方位方向的有效分辨性能；但是，高度方向的性能通過聚焦在固定范圍中的固定孔徑來確定。另ー方面，為了增強高度方向的性能，包括ニ維探頭的許多類型的多行探頭正在研制。當(dāng)超聲診斷裝置生成諸如B模式圖像之類的ニ維超聲圖像時，優(yōu)選的是使用傳送 橢圓形超聲波束、具有方位方向的高分辨性能的ー維探頭。另外，當(dāng)超聲診斷裝置使用ニ維探頭來生成三維超聲圖像時，優(yōu)選的是使用傳送真圓的超聲波束并且具有方位方向和高度方向的相等性能的ニ維探頭或多行探頭。在專利文獻I中公開了ニ維探頭的示例。專利文獻I中公開的ニ維探頭使用矩陣開關(guān)來控制以ニ維方式布置的換能器陣列。[專利文獻I]日本未審查專利2003-290228(等效于美國專利US6868729)

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，即使諸如ニ維探頭之類的多行探頭用于生成超聲圖像，方位方向的分辨性能保持為低。希望增強多行探頭的方位方向的性能。問題的解決方案在第一方面中，本發(fā)明提供一種連接到超聲診斷裝置、用于向目標(biāo)對象傳送超聲波束的超聲探頭。超聲探頭包括開關(guān)單元，包括N/2個(其中N為自然數(shù))通道，并且各通道切換到第一極和第二極；第一換能器元件，數(shù)量為N/2個，連接到第一極并且以ニ維來布置，其中布置以X軸和I軸來定義；以及第二換能器元件，數(shù)量為N/2個，連接到第二極并且以ニ維來布置，其中布置以X軸和y軸來定義。在超聲探頭中，第一換能器元件的通道號的布置和第二換能器元件的通道號的布置在X軸和I軸中有所不同。在第二方面中，本發(fā)明提供一種超聲探頭，其中N個第一換能器元件和第二換能器元件在y軸方向中劃分，并且分為第一行和第二行；N個換能器元件布置在第一行中，以使得第一換能器元件的通道號對+y軸方向和+/-X軸方向増加，并且第二換能器元件的通道號對-I軸方向和+/-X軸方向増加。在第二方面的超聲探頭中，開關(guān)單元對+/-X軸方向進行掃描，同時保持孔徑的改變的構(gòu)成。在第三方面中，本發(fā)明提供ー種超聲探頭，其中N個第一換能器元件和第二換能器元件在I軸方向中劃分，并且分為第一行和第二行；N個換能器元件布置成使得第一行中的第一換能器元件的通道號對+X軸方向和+/_y軸方向増加，并且第二行中的第二換能器元件的通道號對+X軸和+/_y軸方向増加。在第四方面 中，本發(fā)明提供ー種超聲探頭，其中N個第一換能器元件和第二換能器元件在y軸方向中劃分，并且分為第一行和第二行；N個換能器元件布置在第一行中，以使得第一換能器元件的通道號對-X軸方向和+/_y軸方向増加，并且第二行中的第二換能器元件的通道號對-X軸方向和+/_y軸方向増加。在第四方面的超聲探頭中，開關(guān)單元對+/_y軸方向進行掃描，同時保持孔徑的構(gòu)成。開關(guān)單元對+/-X軸方向進行掃描，同時保持孔徑的改變的構(gòu)成。在第五方面中，本發(fā)明提供ー種調(diào)整孔徑、用于向目標(biāo)對象傳送超聲波束的超聲診斷裝置。超聲診斷裝置包括開關(guān)單元，包括N/2個(其中N為自然數(shù))通道，各通道切換到第一極和第二扱。超聲探頭包括第一換能器元件，數(shù)量為N/2個(其中N為自然數(shù))，連接到第一極并且以ニ維來布置，其中布置以X軸和y軸來定義；和第二換能器単元，數(shù)量為N/2個，連接到第二極并且以ニ維來布置，其中布置以X軸和y軸來定義；以及驅(qū)動信號供應(yīng)單元，用于通過開關(guān)單元向N個換能器元件供應(yīng)驅(qū)動信號。開關(guān)單元開/關(guān)N/2個通道，及組合第一換能器元件和第二換能器元件，并且使用該N/2個來改變超聲波束的孔徑的構(gòu)成。在第六方面中，本發(fā)明提供ー種超聲診斷探頭，其中第一換能器元件的通道號和第二換能器元件的通道號在X軸和I軸方向中有所不同。開關(guān)單元對+/_y軸方向進行掃描，同時保持孔徑的改變的構(gòu)成。開關(guān)單元對+/-X軸方向進行掃描，同時保持孔徑的改變的構(gòu)成。通過如附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下描述，本發(fā)明的進ー步的目的和優(yōu)點將會明顯。


圖I是示出超聲診斷裝置的配置的框圖。圖2是示出連接控制信號分配単元14和復(fù)用器16的示例的簡圖。圖3(A)是示出超聲探頭10與回波空間ES之間的關(guān)系的簡圖。圖3(B)是包括四個子陣列的超聲換能器12的平面圖。圖4是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第一實施例。圖5(A)_(D)是示出第一實施例中孔徑向X軸方向順序移動的簡圖。圖6是包括八個子陣列的超聲換能器12的第二實施例的平面圖。圖7是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第二實施例。圖8是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第三實施例。圖9是包括四個子陣列的超聲換能器12的第四實施例的平面圖。圖10是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第四實施例。圖Il(A)-(D)是示出第四實施例中孔徑朝X軸方向順序移動的簡圖。圖12 (A)-(C)是示出第四實施例中孔徑朝y軸方向順序移動的簡圖。圖13是包括八個子陣列的超聲換能器12的第五實施例的平面圖。圖14是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第五實施例。
圖15是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第六實施例。圖16是第一實施例和第四實施例中在孔徑恒定面積時改變孔徑的構(gòu)成的示例。
具體實施例方式<超聲診斷裝置100的配置>圖I是示出超聲診斷裝置100的配置的框圖。超聲診斷裝置100包括超聲探頭10、掃描控制單元21、傳送控制單元22和驅(qū)動信號生成單元23。超聲診斷裝置100還包括接收信號處理單元32、接收控制単元33、原始數(shù)據(jù)存儲器34、接收波束形成器35、圖像生成單元36、控制單元40、輸入單元45、存儲器單元50和顯示單元60。超聲探頭10包括超聲換能器12，超聲換能器12按照輸入的驅(qū)動信號向目標(biāo)對象傳送超聲波束，并且通過接收從目標(biāo)對象反射的超聲回波來輸出接收信號。在這個實施例 中，超聲換能器12包括以ニ維方式布置的N個(N為大于ニ的自然數(shù))換能器元件。當(dāng)N為奇數(shù)時，將不會使用布置在最遠端的超聲換能器12。另外，超聲探頭10包括控制信號分配単元14和ー個復(fù)用器(MUX) 16。下面描述其詳細說明。超聲換能器12包括形成諸如PZT(鋯鈦酸Pb (鉛))之類的壓電材料的兩端上的電極的換能器元件。換能器元件當(dāng)電脈沖或連續(xù)波電壓輸入到換能器元件的電極時膨脹和收縮。通過膨脹和收縮，電脈沖或連續(xù)波的超聲波從各換能器元件生成，并且超聲波束通過組合超聲波來生成。另外，各換能器元件接收超聲回波，然后膨脹和收縮，并且生成電信號。其電信號作為超聲回波的接收信號來輸出。在目標(biāo)對象之內(nèi)的預(yù)定成像區(qū)域中掃描超聲波束之前，掃描控制單元21設(shè)置從超聲探頭10傳送的超聲波束的傳送方向、接收方向和聚焦點深度。另外，掃描控制単元21能夠設(shè)置超聲換能器12的孔徑的構(gòu)成。基于設(shè)定，掃描控制單元21控制控制信號分配單元14、傳送控制單元22、復(fù)用器(MUX) 16、接收控制單元33和接收波束形成器35。傳送控制單元22按照掃描控制單元21所設(shè)置的超聲波束的傳送方向、聚焦點的深度和孔徑的構(gòu)成來對各驅(qū)動信號設(shè)置延遲時間(延遲模式)。驅(qū)動信號生成単元23具有N/2個(N為大于ニ的自然數(shù))通道，并且各通道包括用于生成驅(qū)動信號的脈沖，其中驅(qū)動信號將基于傳送控制単元22中設(shè)置的延遲時間被供應(yīng)到在超聲換能器12之中選擇的換能器元件(N/2個)。復(fù)用器16將所選擇的換能器元件(N/2個)連接到多個驅(qū)動信號生成單元23。接收信號處理單元32具有N/2個(N為大于ニ的自然數(shù))通道。復(fù)用器16在掃描控制單元21的控制下將超聲換能器12之中選擇的換能器元件連接到接收信號處理單元32。接收信號處理單元32中的各通道放大從超聲換能器12所輸出的接收信號，并且轉(zhuǎn)換成數(shù)字接收數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù))。接收數(shù)據(jù)由接收控制単元33存儲在原始數(shù)據(jù)存儲器34中。掃描控制單元21、傳送控制單元22和接收控制單元33控制超聲診斷裝置100的傳送/接收行為。接收波束形成器35具有按照超聲回波的接收方向和聚焦點深度的多個延遲模式(相位匹配模式)，并且將延遲賦予從原始數(shù)據(jù)存儲器34檢索的、與掃描控制単元21設(shè)置的接收方向和聚焦點深度對應(yīng)的多個接收數(shù)據(jù)的每個，并且通過相加其接收數(shù)據(jù)來執(zhí)行接收焦點處理。具有窄超聲回波的聲線信號(聲線數(shù)據(jù))因其接收焦點處理而被生成。圖像生成単元36執(zhí)行對聲線數(shù)據(jù)的包絡(luò)解調(diào)處理，并且還處理對數(shù)壓縮和増益調(diào)整，以便生成B模式圖像數(shù)據(jù)。圖像生成単元36將生成的B模式圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與正常電視信號掃描對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)供顯示。B模式超聲圖像在顯示單元60中顯示。另外，B模式圖像數(shù)據(jù)在需要時存儲在存儲器単元50中。輸入單元45包括諸如鍵盤和鼠標(biāo)之類 的輸入部件，并且在操作員向超聲診斷裝置輸入命令和信息時使用。控制單元40基于輸入?yún)g元45輸入的命令和信息來控制超聲診斷裝置100的各個部分。在這個實施例中，掃描控制単元21、傳送控制単元22、接收控制單元33、接收波束形成器35、圖像生成單元36和控制單元40配置有CPU以及對CPU命令各個處理的軟件。軟件存儲在諸如硬盤之類的存儲器単元50中。在這個實施例中，傳送控制單元22控制驅(qū)動信號生成單元23，以使得從超聲換能器12之中的多個選擇的換能器元件傳送超聲波束。相應(yīng)地，超聲換能器12以具有不同構(gòu)成的多個孔徑向目標(biāo)對象傳送超聲波束。另外，傳送控制単元22能夠控制驅(qū)動信號生成單元23，以使得對預(yù)定方向進行掃描，同時保持預(yù)定孔徑的形狀。圖2是示出連接圖I所述的控制信號分配単元14和復(fù)用器16的示例的簡圖。圖2示出128個通道(N = 128)的超聲換能器12。超聲換能器12分成第一組換能器元件12S(S00-S63)和第二組換能器元件12T(T00-63)。復(fù)用器16包括64個雙極開關(guān)SW0-SW63。雙極開關(guān)SW0-SW63的第一極連接到第一組的換能器元件12S (S00-S63)，而雙極開關(guān)SW0-SW63的第二極連接到第二組的換能器元件12S(T00-T63)。換能器元件SOO和換能器元件TOO由雙極開關(guān)SWO來開/關(guān)(switch),而換能器元件SOl和換能器元件TOl由雙極開關(guān)SWl來開/關(guān)。類似地，換能器元件S63和換能器元件T63由雙極開關(guān)SW63來開/關(guān)。雙極開關(guān)SWO-雙極開關(guān)SW63由圖2所示的復(fù)用器16來開/關(guān)，并且選擇來自第一組換能器元件12S(S00-S63)的若干元件和來自第二組換能器元件12T(T00-T63)的若干元件。選擇的換能器元件的數(shù)量始終為64，驅(qū)動信號被供應(yīng)到其64個換能器元件，并且從其換能器元件傳送的超聲波束形成孔徑的預(yù)定構(gòu)成?！闯暡ㄊ臉?gòu)成〉圖3(A)是示出超聲探頭10與回波空間ES之間的關(guān)系的簡圖。示意描述為回波空間ES的底面的矩陣指示所投影的128個通道的超聲換能器12’。圖3中，布置X軸方向的16個換能器陣列和y軸方向的8個換能器陣列，并且示出總共128個換能器陣列。超聲換能器12能夠以具有不同構(gòu)成的多個孔徑(取決于選擇的換能器元件)向目標(biāo)對象傳送超聲波束。例如，超聲換能器12傳送細長橢圓形超聲波束UBl或真圓超聲波束UB4，如圖3(A)描繪的。當(dāng)超聲診斷裝置100在顯示單元60中顯示B模式ニ維超聲圖像時，在屏幕上需要X軸方向(方位方向)的分辨性能，而在屏幕上不需要y軸方向。也就是說，當(dāng)孔徑的面積恒定時，X軸方向(方位方向)的大孔徑和I軸方向(高度方向)的窄孔徑是優(yōu)選的。因此，當(dāng)顯示ニ維超聲圖像時，優(yōu)選的是向目標(biāo)對象傳送細長橢圓形超聲波束UBl。這個超聲波束UBl與傳送給正常ID探頭或I. 2 探頭的超聲波束幾乎相同。另ー方面，當(dāng)在顯示単元60上實時顯示超聲圖像時，具有均勻定向特性的真圓是優(yōu)選的。因此，優(yōu)選的是向目標(biāo)對象傳送具有真圓的超聲波束UB4。圖3(B)是超聲換能器12的平面圖。在超聲換能器12中，例如，布置x軸方向的16個換能器元件和y軸方向的8個換能器元件。超聲換能器12分成多個塊，用于設(shè)置多個子陣列。在圖3(B)中，分成四個塊的子陣列(SA1-SA4)彼此相鄰布置。在圖3(B)中，在一個子陣列(SA1-SA4)中，對X軸方向布置八個換能器元件，而對y軸方向布置四個換能器元件。這是布置換能器元件的ー個示例。如圖3(B)所示，在各換能器元件上標(biāo)注通道號，以便提供更好的理解。在圖3(B)中，左半部的兩個子陣列(SA1-SA2)是第一組換能器元件12S(S00-S63)，其連接到復(fù)用器16的開關(guān)SW0-SW63的第一極，如圖2所示。右半部的兩個子陣列(SA3-SA4)是第二組換能器元件12T(T00-T63)，其連接到開關(guān)SW0-SW63的第二極。如圖3㈧和圖3(B)所示，為了說明圖4及之后的換能器元件的布置，左下部的超聲換能器12標(biāo)記為原點，并且水平方向稱作X軸方向(方位方向)，而豎直方向稱作I軸方 向(高度方向)。另外，下半部的子陣列(SAl和SA3)稱作第一行(ROWl)，而上半部的子陣列(SA2和SA4)稱作第二行(R0W2)。在以下描述的各個實施例中，甚至當(dāng)換能器元件的布置不同時，下半部的子陣列稱作第一行(ROWl)，而上半部的子陣列稱作第二行(R0W2)。<超聲換能器的布置第一實施例>圖4是在使孔徑的面積保持不變的同時改變孔徑的構(gòu)成的第一實施例。在圖4(A)-(D)所示的超聲換能器12中，換能器元件按所示方式布置。第一組的換能器元件12S(S00_S063)包括兩個子陣列(SA1-SA2)。第一行中的子陣列SAl的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如SOO至S31所示。類似地，第二行中的子陣列SA2的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和-I軸方向増加，如S32至S63所示。在第二組的換能器元件12T(T00-T63)中，第一行中的子陣列SA3的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和+y軸方向増加，如TOO至T31所示。類似地，第二行中的子陣列SA4的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和+y軸方向增カロ，如T32至T63所示。圖4(A)中，復(fù)用器16基于來自掃描控制單元21 (參照圖2)的控制信號來改變雙極開關(guān)SW0-SW63，并且總共64個著色為灰色的換能器元件被驅(qū)動。具體來說，驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即300、501、504、505丨、558、559、562和S63，并且驅(qū)動第二組之中的換能器元件 12T、即 T02、T03、T06、T07...、T56、T57、T60 和 Τ61。如圖4㈧所示，當(dāng)驅(qū)動換能器元件SOO時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SWO所開/關(guān)的換能器元件TOO。類似地，當(dāng)驅(qū)動換能器元件T03時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW3所開/關(guān)的換能器元件S03。64個著色為灰色的換能器元件形成對X軸方向延長而對y軸方向變窄的孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送細長超聲波束UBl。圖4(B)中，復(fù)用器16基于來自掃描控制単元21的控制信號來改變雙極開關(guān)SW0-SW63，并且總共64個著色為灰色的換能器元件被驅(qū)動。具體來說，驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即S00、S04、S08、S0^..、S59、S60、S62和S63，并且驅(qū)動第二組之中的換能器元件 12T、即 T02、T03、T06、T07...、T52、T53、T56 和 Τ60。
當(dāng)驅(qū)動換能器元件S61吋，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW61所開/關(guān)的換能器元件T61。類似地，當(dāng)驅(qū)動換能器元件T60吋，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW60所開/關(guān)的換能器元件S60。64個著色為灰色的換能器元件形成菱形孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送比超聲波束UBl更粗的橢圓形超聲波束UB2。
類似地，對于圖4(C)，復(fù)用器16基于來自掃描控制単元21的控制信號來改變雙極開關(guān)SWO至SW63。驅(qū)動總共64個著色為灰色的換能器元件。總共64個著色為灰色的換能器元件形成具有接近方形的形狀的孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送比超聲波束UB2更粗的橢圓形超聲波束UB3。 類似地，對于圖4 (D)，復(fù)用器16基于來自掃描控制単元21的控制信號來改變雙極開關(guān)SWO至SW63。驅(qū)動總共64個著色為灰色的換能器元件?？偣?4個著色為灰色的換能器元件形成方形孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送真圓的超聲波束UB4。圖5(A)_(D)是示出包括圖4(C)中以灰色指示的總共64個換能器元件的孔徑順序移動的簡圖。-X軸方向的橢圓形超聲波束UB3按照下列次序順序地進行掃描圖5(A)、圖 5 (B)、圖 5(C)和圖 5(D)。在圖5(A)中，驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即S12、S16、S17、S18…、S60、S61、S62和S63，并且驅(qū)動第二組之中的換能器元件12T、即T01、T02、T03、T04...、T44、T45、Τ46和Τ48。當(dāng)驅(qū)動換能器元件S52時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW52所開/關(guān)的換能器元件Τ52。類似地，當(dāng)驅(qū)動換能器元件Τ48時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW48所開/關(guān)的換能器元件S48。在圖5(B)中，驅(qū)動如圖5(A)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向左位移ー個元件。在圖5(C)中，驅(qū)動如圖5(B)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向左位移ー個元件。此外，在圖5(D)中，驅(qū)動如圖5(C)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向左位移ー個元件。在圖5(D)中，驅(qū)動第二組之中的換能器元件12Τ、即Τ01、Τ02、Τ03、Τ07、Τ32、Τ33、Τ34和Τ36，而沒有驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即SOI、S02、S03、S07、S32、S33、S34和 S36。類似地，對于與圖5 (A)-⑶對應(yīng)的描述，圖4(A)所示的超聲波束UB1、圖4 (B)所示的超聲波束UB2和圖4(D)所示的超聲波束UB4也能夠?qū)軸方向進行掃描。此外，驅(qū)動X軸區(qū)域末端的換能器元件、如圖4(A)和圖4(B)的換能器元件S00、S35、T60和T61。因此，對于圖4所示的通道號，超聲波束UB3和超聲波束UB4不能對+/-X軸方向進行掃描。但是，通過使用三極開關(guān)代替雙極開關(guān)，或者通過增加換能器元件的數(shù)量，能夠掃描超聲波束UBl或超聲波束UB2。<超聲換能器的布置第二實施例>圖6和圖7是在保持孔徑的面積的同時改變孔徑的構(gòu)成的第二實施例，這是第一實施例的修改示例。在圖7 (A)-(D)所示的超聲換能器12中，換能器元件如圖6所示來布置。如圖6所示，第二實施例中的超聲換能器12包括八個子陣列(SA1-SA8)。第一組的換能器元件12S(S00_S63)包括四個子陣列(SA1-SA4)。第一行的子陣列SAl的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如S32至S47所示。子陣列SA2的換能器元件的通道號從S48至S63按照相似方式布置。類似地，第二行的子陣列SA3的換能器元件的通道號對+X軸方向和—I軸方向増加，如SOO至S15所示。子陣列SA4的換能器元件的通道號從S16至S31按照相似方式布置。在第二組的換能器元件12T(T00-T63)中，第一行的子陣列SA5的換能器元件的通道號對+X軸方向和+y軸方向増加，如T32至T47所示。子陣列SA6的換能器元件的通道號從T48至T63按照相似方式布置。類似地，第二行的子陣列SA7的換能器元件的通道號對+X軸方向和+y軸方向増加，如TOO至T15所示。子陣列SA8的換能器元件的通道號從T16至T32按照相似方式布置。如上所述，圖6中的超聲換能器12的換能器元件的布置與圖4所示的換能器元件的布置不同，以使得子陣列的數(shù)量不同。另外，換能器元件SOO的位置不同，使得換能器元件SOO位于第二行中，與前一個實施例的第一行相反，并且通道號對+X軸方向増加，與前一個實施例中的-y軸方向相反。即使布置是不同的，也能夠通過改變64個換能器元件的驅(qū) 動區(qū)域來傳送超聲波束UBl-超聲波束UB4，如圖7 (A)-(D)所示。另外，圖7所示的超聲換能器12能夠?qū)軸方向來掃描超聲波束UBl-超聲波束UB4，與對于圖5的超聲波束UB2相似。<超聲換能器的布置第三實施例>圖8是在保持孔徑的面積的同時改變孔徑的構(gòu)成的第三實施例，這是第一實施例的修改示例。圖S(A)-(D)中所示的超聲換能器12包括八個子陣列，這與第二實施例相似。換能器元件按如下所述來布置。在第一組的換能器元件12S(S00_S63)中，第一行中的子陣列SAl的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向減小，如S47至S32所示。子陣列SA2的換能器元件的通道號從S63至S48按照相似方式布置。類似地，第二行中的子陣列SA3的換能器元件的通道號對+X軸方向和—I軸方向減小，如S15至SOO所示。子陣列SA4的換能器元件的通道號從S31至S16按照相似方式布置。在第二組的換能器元件12T(T00-T63)中，第一行中的子陣列SA5的換能器元件的通道號對+X軸方向和+y軸方向減小，如T47至T32所示。子陣列SA6的換能器元件的通道號從T63至T48按照相似方式布置。類似地，第二行中的子陣列SA7的換能器元件的通道號對+X軸方向和+y軸方向減小，如T15至TOO所示。子陣列SA8的換能器元件的通道號從T31至T16按照相似方式布置。如上所述，圖8中的超聲換能器12的換能器元件的布置與圖7所示的換能器元件的布置不同，以使得子陣列中的通道號對相反方向増加。即使布置是不同的，也能夠通過改變64個換能器元件的驅(qū)動區(qū)域來傳送超聲波束UBl-超聲波束UB4，如圖8 (A)-(D)所示。而且，圖8所示的超聲換能器12能夠?qū)軸方向來掃描超聲波束UBl-超聲波束UB4，與對于圖5的超聲波束UB2相似。<超聲換能器的布置第四實施例>圖9和圖10是在保持孔徑的面積的同時改變孔徑的構(gòu)成的第四實施例。第一組的換能器元件12S和第二組的換能器元件12T布置成使得它相互對應(yīng)，這與第一至第三實施例不同。圖9和圖IO(A)-(D)所示的超聲換能器12的換能器元件按如下所述來布置。
如圖9所示，超聲換能器12包括四個子陣列(SA1-SA4)。
在第一組的換能器元件12S中，第一行中的子陣列SAl的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和-y軸方向増加，如SOO至S31所示。類似地，第二行中的子陣列SA2的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如S32至S63所示。在第二組的換能器元件12T中，第二行中的子陣列SA4的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和-y軸方向増加，如TOO至T31所示。類似地，第一行中的子陣列SA3的換能器元件的通道號布置成使得通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如T32至T63所示。在圖10(A)中，復(fù)用器16基于來自掃描控制單元21 (參照圖2)的控制信號來改變雙極開關(guān)SW0-SW63，并且總共64個以灰色指示的換能器元件被驅(qū)動。具體來說，驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即S00、S01、S04、S05*"、S58、S59、S62、和S63以及第二組之中的換能器元件 12T 的 T02、T03、T06、T07...、T56、T57、T60 和 Τ61。如圖10㈧所示，當(dāng)驅(qū)動換能器元件SOO時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SWO所開/關(guān)的換能器元件TOO。類似地，當(dāng)驅(qū)動換能器元件T03時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW3所開/關(guān)的換能器元件S03?？偣?4個著色為灰色的換能器元件形成對X軸方向延長而對I軸方向變窄的孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送細長超聲波束UBl。類似地，在圖10⑶中，復(fù)用器16基于來自掃描控制單元21 (參見圖2)的控制信號來改變雙極開關(guān)SWO至SW63。驅(qū)動總共64個以灰色指示的換能器元件?？偣?4個著色為灰色的換能器元件形成菱形孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送比超聲波束UBl更粗的橢圓形超聲波束UB2。類似地，在圖10(C)中，復(fù)用器16基于來自掃描控制單元21 (參見圖2)的控制信號來改變雙極開關(guān)SWO至SW63。驅(qū)動總共64個以灰色指示的換能器元件?？偣?4個著色為灰色的換能器元件形成方形孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送比超聲波束UB2更粗的橢圓形超聲波束UB3。類似地，在圖10⑶中，復(fù)用器16基于來自掃描控制單元21 (參見圖2)的控制信號來改變雙極開關(guān)SWO至SW63。驅(qū)動總共64個以灰色指示的換能器元件?？偣?4個著色為灰色的換能器元件形成方形孔徑。由此，超聲換能器12能夠傳送圓形超聲波束UB4。圖11(A)-⑶是示出包括圖10(C)中以灰色指示的總共64個換能器元件的孔徑順序移動的簡圖。-X軸方向的橢圓形超聲波束UB3按照下列次序順序地進行掃描圖11(A)、圖 11 (B)、圖 Il(C)和圖 11(D)。在圖Il(A)中，驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即S15、S16、S17、S18···、S59、S61、S62和S63，并且驅(qū)動第二組之中的換能器元件12T、即1'00、1'01、1'02、1'03丨、了45、了46、T47和T60。當(dāng)驅(qū)動換能器元件S15時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW15所開/關(guān)的換能器元件T15。類似地，當(dāng)驅(qū)動換能器元件T60時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SW60所開/關(guān)的換能器元件S60。圖11⑶中，驅(qū)動如圖1UA)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向左位移ー個元件。在圖Il(C)中，驅(qū)動如圖Il(B)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向左位移ー個元件。此外，在圖Il(D)中，驅(qū)動如圖Il(C)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向左位移ー個兀件。在圖Il(D)中，驅(qū)動第二組之中的換能器元件12T、即T00、T01、T04、T08、T36、T40、Τ44和Τ45 ;但是沒有驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即S00、SOI、S04、S08、S36、S40、S44 和 S45。圖10 (A)所示的超聲波束UB1、圖10⑶所示的超聲波束UB2和圖10⑶所示的超聲波束UB4還能夠?qū)軸方向進行掃描。圖12㈧-(C)是示出包括圖10㈧中以灰色指示的總共64個換能器元件的孔徑順序移動的簡圖。_y軸方向的長橢圓形超聲波束UBl按照下列次序順序地進行掃描圖12(A)、圖12(B)和圖12(C)。與第一實施例至第三實施例不同，第四實施例的布置允許超聲波束對y軸方向進行掃描。 在圖12(A)中，驅(qū)動第一組之中的換能器元件12S、即S00、SOI、S04、S05…、S58、S59、S62和S63，并且驅(qū)動第二組之中的換能器元件12T、即T02、T03、T06、T07...、T56、T57、Τ60和Τ61。當(dāng)驅(qū)動換能器元件SOO時，沒有驅(qū)動由雙極開關(guān)SWO所開/關(guān)的換能器元件TOO。在圖12(B)中，驅(qū)動如圖12(A)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向下位移ー個元件。在圖12(C)中，驅(qū)動如圖12(B)所示的總共64個著色為灰色的換能器元件，以使得所有換能器元件向下位移ー個元件。在圖12(C)中，驅(qū)動第一行中的換能器元件、即第一組的換能器元件12S和第二組的換能器元件12T。圖10⑶所示的超聲波束UB2、圖10(C)所示的超聲波束UB3和圖10⑶所示的超聲波束UB4還能夠?qū)軸方向進行掃描。此外，在圖10(C)和圖10(D)中，驅(qū)動y軸區(qū)域末端的換能器元件。因此，對于圖10所示的通道號，超聲波束UB3和超聲波束UB4不能對+/_y軸方向進行掃描。但是，通過增加換能器元件的數(shù)量，能夠掃描超聲波束UB3或超聲波束 UB4。<超聲換能器的布置第五實施例>圖13和圖14是在保持孔徑的面積的同時改變孔徑的構(gòu)成的第五實施例，這是第四實施例的修改示例。圖13和圖H(A)-(D)所示的換能器元件12按如下所述來布置。如圖13所示，超聲換能器12包括八個子陣列(SA1-SA8)。第一組的換能器元件12S(S00-S63)包括四個子陣列(SA1-SA4)。第一行的子陣列SAl的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如S32至S47所示。子陣列SA2的換能器元件的通道號從S48至S63按照相似方式布置。類似地，第二行的子陣列SA3的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如SOO至S15所示。子陣列SA4的換能器元件的通道號從S16至S31按照相似方式布置。在第二組的換能器元件12T(T00-T63)中，第一行的子陣列SA5的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如TOO至T15所示。子陣列SA6的換能器元件的通道號從T16至T31按照相似方式布置。類似地，第二行的子陣列SA7的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向増加，如T32至T47所示。子陣列SA8的換能器元件的通道號從S48至S63按照相似方式布置。
如上所述，圖13中的超聲換能器12的換能器元件的布置與圖10所示的換能器元件的布置不同，以使得子陣列中的通道號對-y軸方向和+X軸方向増加。即使布置是不同的，也能夠通過改變64個換能器元件的驅(qū)動區(qū)域來傳送超聲波束UBl-超聲波束UB4,如圖H(A)-(D)所示。而且，圖14所示的超聲換能器12能夠?qū)軸方向和y軸方向來掃描超聲波束UBl-超聲波束UB4，與對于圖11和圖12的超聲波束相似。
<超聲換能器的布置第六實施例>圖15是在保持孔徑的面積的同時改變孔徑的構(gòu)成的第六實施例，這是第四實施例的修改示例。與第五實施例相似，圖15 (A)-(D)中所示的超聲換能器12包括八個子陣列。換能器元件按如下所述來布置。第一組的換能器元件12S(S00_S63)包括四個子陣列(SA1-SA4)。第一行的子陣列SAl的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向減小，如S47至S32所示。子陣列SA2的換能器元件的通道號從S63至S48按照相似方式布置。類似地，第二行的子陣列SA3的換能器元件的通道號對+X軸方向和—I軸方向減小，如S15至SOO所示。子陣列SA4的換能器元件的通道號從S31至S16按照相似方式布置。在第二組的換能器元件12T(T00-T63)中，第一行的子陣列SA5的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向減小，如T15至TOO所示。子陣列SA6的換能器元件的通道號從T31至T16按照相似方式布置。類似地，第二行的子陣列SA7的換能器元件的通道號對+X軸方向和_y軸方向減小，如T47至T32所示。子陣列SA8的換能器元件的通道號從T63至T48按照相似方式布置。如上所述，圖15中的超聲換能器12的換能器元件的布置與圖10所示的換能器元件的布置不同，以使得子陣列中的通道號對相反方向増加。即使布置是不同的，也能夠通過改變64個換能器元件的驅(qū)動區(qū)域來傳送超聲波束UBl-超聲波束UB4，如圖15 (A)-(D)所示。而且，圖15所示的超聲換能器12能夠?qū)軸方向和y軸方向來掃描超聲波束UBl-超聲波束UB4，與對于圖11或圖12的超聲波束相似。<超聲換能器的布置的等式>圖16是在保持孔徑的面積的同時改變孔徑的構(gòu)成的第一實施例和第四實施例的等式。在圖16的超聲換能器12中，換能器元件的布置示為(i，j)?！磳τ诘谝粚嵤├诞?dāng)?shù)谝唤M換能器元件12S被順序賦予直到換能器(i，j)的通道號的整數(shù)時，換能器元件12T的第二組的換能器元件的通道號能夠按如下所示來描述。換能器元件(i，j)的通道號當(dāng)j < Y/2吋，對應(yīng)于與((n_l)K+i，Y/2-j)對應(yīng)的換能器元件的通道號；以及當(dāng)j > Y/2時，對應(yīng)于與((n-l)K+i，3Y/2_j)對應(yīng)的換能器元件的通道號。其中，K定義K = Z/Y，復(fù)用器的通道號為Z。例如，如果如圖2所解釋的、通道數(shù)量為64并且如圖3所解釋的、對y軸方向布置八個換能器元件，K = 8。而且，η是ー個通道的極號。使用雙極開關(guān)SW(參見圖2)來說明圖4?！磳τ诘谒膶嵤├诞?dāng)?shù)谝唤M換能器元件12S被順序賦予直到換能器(i，j)的通道號的整數(shù)時，換能器元件12T的第二組的換能器元件的通道號能夠按如下所示來描述。換能器元件(i，j)的通道號當(dāng)j < Y/2吋，對應(yīng)于與((n_l)K+i，Y/2-j)對應(yīng)的換能器元件的通道號；以及當(dāng)j > Y/2時，對應(yīng)于與((n_l)K+i，_Y/2_j)對應(yīng)的換能器元件的通道號?？膳渲帽景l(fā)明的許多極為不同的實施例，而沒有背離本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)當(dāng) 理解，本發(fā)明并不局限于說明書中的具體實施例，而是由所附權(quán)利要求來定義。
權(quán)利要求
1.ー種超聲探頭(10)，其連接到超聲診斷裝置(100)，用于向目標(biāo)對象傳送超聲波束，所述超聲探頭(10)包括 開關(guān)單元(16)，包括N/2個(其中N為自然數(shù))通道，各通道切換到第一極和第二扱； 第一換能器元件(12S)，數(shù)量為N/2個，連接到所述第一極并且以ニ維來布置，其中布置以X軸和y軸來定義；以及 第二換能器元件(12T)，數(shù)量為N/2個，連接到所述第二極并且以ニ維來布置，其中所述布置以X軸和I軸來定義； 其中所述第一換能器元件(12S)的通道號的所述布置和所述第二換能器元件(12T)的所述通道號的所述布置在X軸和I軸中有所不同。
2.如權(quán)利要求I所述的超聲探頭(10)，其中，N個所述第一換能器元件(12S)和所述第二換能器元件(12T)在y軸中劃分并且分成第一行和第二行； N個所述換能器元件(12)布置在所述第一行中，以使得所述第一換能器元件(12S)的所述通道號對+y軸方向和+/-X軸方向増加，并且所述第二換能器元件(12T)的所述通道號對_y軸方向和+/-X軸方向増加。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲探頭(10)，其中，所述開關(guān)単元(16)對+/-X軸方向進行掃描，同時保持孔徑的改變的構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I所述的超聲探頭(10)，其中，N個所述第一換能器元件(12S)和所述第二換能器元件(12T)在y軸中劃分并且分成所述第一行和所述第二行； N個所述換能器元件(12)布置成使得所述第一行中的所述第一換能器元件(12S)的所述通道號對+X軸方向和+/-y軸方向増加，并且所述第二行中的所述第二換能器元件(12T)的所述通道號對+X軸和+/_y軸方向増加。
5.如權(quán)利要求I所述的超聲探頭(10)，其中，N個所述第一換能器元件(12S)和所述第二換能器元件(12T)在y軸中劃分并且分成所述第一行和所述第二行； N個所述換能器元件(12)布置成使得所述第一行中的所述第一換能器元件(12S)的所述通道號對-X軸方向和+/-y軸方向増加，并且所述第二行中的所述第二換能器元件(12T)的所述通道號對-X軸方向和+/_y軸方向増加。
6.如權(quán)利要求4或5所述的超聲探頭(10)，其中，所述開關(guān)単元(16)對+/_y軸方向進行掃描，同時保持所述孔徑的所述構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求4至6中的任一項所述的超聲探頭(10)，其中，所述開關(guān)単元(16)對+/-X軸方向進行掃描，同時保持孔徑的改變的構(gòu)成。
8.ー種超聲診斷裝置(100)，其調(diào)整用于向目標(biāo)對象傳送超聲波束的孔徑，所述超聲診斷裝置(100)包括 開關(guān)單元(16)，包括N/2個(其中N為自然數(shù))通道，各通道切換到第一極和第二扱； 超聲探頭(10)，包括 第一換能器元件(12S)，數(shù)量為N/2個(其中N為自然數(shù))，連接到所述第一極并且以ニ維來布置，其中布置以X軸和y軸來定義，以及第ニ換能器元件(12T)，數(shù)量為N/2個，連接到所述第二極并且以ニ維來布置；以及 驅(qū)動信號供應(yīng)單元(32)，用于通過所述開關(guān)単元(16)向所述N個換能器元件(12)供應(yīng)驅(qū)動信號；其中所述開關(guān)単元(16)開/關(guān)所述N/2個通道，并組合所述第一換能器元件(12S)和所述第二換能器元件(12T)，以及使用所述N/2個來改變所述超聲波束的所述孔徑的構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲診斷裝置(100)，其中，所述第一換能器元件(12S)的通道號和所述第二換能器元件(12T)的所述通道號在X軸和y軸方向中有所不同。
10.如權(quán)利要求8或9所述的超聲診斷裝置(100)，其中，所述開關(guān)單元(16)對+/-y軸方向進行掃描，同時保持所述孔徑的改變的構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求8至10中的任一項所述的超聲診斷裝置(100)，其中，所述開關(guān)単元(16)對+/-X軸方向進行掃描，同時保持所述孔徑的改變的構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“超聲探頭和超聲診斷裝置”。連接到超聲診斷裝置(100)的超聲探頭(10)向目標(biāo)對象傳送超聲波束。超聲探頭(10)包括開關(guān)單元(16)，包括N/2個(其中N為自然數(shù))通道，各通道切換到第一極和第二極；第一換能器元件(12S)，數(shù)量為N/2個，連接到第一極并且以二維來布置，其中布置以x軸和y軸來定義；以及第二換能器元件(12T)，數(shù)量為N/2個，連接到第二極并且以二維來布置，其中布置以x軸和y軸來定義。第一換能器元件(12S)的通道號的布置和第二換能器元件(12T)的通道號的布置在x軸和y軸中有所不同。
文檔編號A61B8/00GK102658262SQ20111042720
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者雨宮慎一 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司