CN100574703C - 用于测量器官弹性的人或动物器官的成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声换能器，其用于形成人或动物器官的图像，其还能够用于测量该器官的弹性。本发明的换能器包括：至少一个活动部分(3)以及至少一个固定部分(4)，该活动部分被设置成当所述活动部分(3)被驱动并引起对人或动物体的冲击时促使低频振动向该器官传播。本发明还涉及包括这样一个换能器(2)的成像系统。

Description

用于测量器官弹性的人或动物器官的成像系统

技术领域

本发明涉及一种超声换能器，用于形成人或动物器官的图像，还能够用于测量所述器官的弹性，本发明还涉及一种包括这样一种换能器的用于将人或动物器官成像的系统。

背景技术

已知可以通过在人或动物体内向人或动物器官传播的低频振动来测量该器官的弹性。借助于例如超声换能器，通过低频脉冲产生振动。换能器可以用于观察振动的传播和形成器官的图像，我们通过超声发光来测量器官弹性。例如在文献FR-2 843 290中描述了这样的装置。

该文献教导产生低频振动的超声换能器可以是小体积的，以便当我们期望测量例如肝脏的弹性时，该装置可以设置在体积减小的空间内，例如肋间空间。然而，为了获得正确分解的(correctementrésolue，校正分辨率的)超声图像，换能器应该具有大的体积，因为超声焦斑(

focale)具有与该体积成反比例的宽度。

文献FR-2 843 290同样教导低频脉冲可以由运动的标准超声波检查棒产生。然而，超声波检查棒具有大体积，超声图像被正确分解，但是低频振动承受衍射效应，并且无法将超声波检查棒导入小体积的空间内。

发明内容

本发明的目的在于消除这些缺陷，提供了一种体积适合于获得正确分解的图像的换能器，该换能器的至少一部分小的表面是活动的，以便产生超声振动，该换能器还用于测量器官的弹性，同时避免衍射效应，并且该换能器能够导入到小体积的空间内。

超声换能器用在成像系统中。在这样一个实施例中，提出了计算延迟(retard)和振幅的问题，因为需要考虑活动部分相对于固定部分的位移(le déplacement，移动)，该位移引起在超声波发射和接收之间的滞后(décalage，时间错开)。本发明提出了一种其分析装置可以用于考虑该位移的系统。

因此，根据第一方面，本发明涉及一种超声换能器，用于形成人或动物器官的图像，还能够用于测量所述器官的弹性，所述换能器包括至少一个活动部分(3)，当该活动部分(3)被驱动并引起对人或动物体的冲击时，该活动部分(3)能够促使低频振动向该器官传播，换能器(2)还包括至少一个固定部分(4)。

因此，本发明能够考虑与产生低频振动的表面必须具有的尺寸和用于获得正确分解的超声图像的超声换能器的大尺寸相关的约束条件。

根据第二个方面，本发明涉及一种用于将人或动物器官成像的系统，包括上述的换能器，该系统还能够用于测量所述器官的弹性，所述系统还包括控制和计算装置，该控制和计算装置被设置为用于控制超声波的发射和接收以及活动部分的位移，所述(控制和计算)装置包括用于分析由换能器发射和接收的超声波以及活动部分位移以便建立器官图像的一些分析装置，所述这些分析装置还能够用于分析所促使的低频振动，以便测量所述器官的弹性。

根据一个实施例，该系统包括活动部分位置传感器。因此，所述分析装置包括用于在活动部分发生位移时调节由活动部分发射和接收的超声波信号的发射和接收延迟以便使这些信号与由固定部分发射和接收的信号相符合的模块，这些装置实时使用由位置传感器提供的信息。因此，确保了由活动部分发射和接收的信号与由固定部分发射和接收的信号相符合，并且很好地考虑了活动部分的位移以建立人或动物器官的图像。

附图说明

在阅读以下参考附图的说明后，本发明的其他方面和优点变得显而易见。

图1是根据本发明的成像系统的示意图。

图2是图1的超声换能器的示意图，示出了活动部分可以经历的位移。

图3是根据本发明的超声换能器的透视示意图。

具体实施方式

参照图1，描述了一种将人或动物器官成像的系统1，该系统还能够用于测量所述器官的弹性。该系统1包括超声换能器2，该超声换能器2的体积通常适合于获得正确分解的超声图像。为此，换能器具有例如标准超声波检查棒的尺寸。

图2包括至少一个活动部分3和至少一个固定部分4。根据图上所示的实施例，活动部分3沿与换能器2延伸方向大致垂直的方向平移移动。根据未示出的另一个实施例，活动部分3能够沿着换能器延伸的方向平移移动或者旋转移动以便产生低频振动。

活动部分3的尺寸相对于换能器2的尺寸是减小的。具体而言，活动部分3具有这样一个表面：当传播低频振动时，其适合于限制衍射，并且使得活动部分能够导入到人或动物体的肋间空间内。活动部分例如设置在两个固定部分4之间并在换能器2的大致中央处，如图1和3所示。

根据未示出的一个实施例，换能器2能够包括多个活动部分3，它们沿着换能器2与固定部分4交替分布。根据另一个实施例，换能器可以包括彼此相邻设置的若干活动部分3。

系统1包括使活动部分运动的驱动装置8。这样，活动部分被设置成用于当活动部分3被平移驱动并引起对人或动物体的冲击时，促使低频振动向器官传播。驱动装置8被控制和计算装置5控制，该控制和计算装置5还通过固定部分4和活动部分3来控制超声波的发射。在预设多个活动部分3的情况下，控制和计算装置5可以控制驱动装置8以便使活动部分3反相位移(déplacer enopposition de phase)。

控制和计算装置5包括产生发射信号的模块6和路线(voies)形成模块7。产生模块6通过为形成所观察器官的正确分解的图像而选择的发射定律来提供来自活动部分3和固定部分4的超声波发射信号。正如图1所示，产生模块6通过数字模拟转换器(convertisseur numérique analogique，CNA)9与固定部分4和活动部分3相连。同样，固定部分4和活动部分3通过模拟数字转换器(convertisseur analogique numérique，CAN)10与路线形成模块7相连。接着，该路线形成模块7可以与弹性计算模块19相连。控制和计算模块5与用于将器官图像和器官弹性的测量结果可视化的显示装置20相连或者与作为例如与使用者的界面的运用系统相连。

活动部分3位置传感器11与活动部分3相联。位置传感器11能够用于测定当活动部分3位移时并且不再与固定部分4对齐时活动部分3的位置。如图2所示，活动部分3的位移可以在距离ε上进行。位置传感器11是例如霍尔效应传感器，该传感器通过模拟数字转换器(CAN)12与发生模块6和路线形成模块7相连，模拟数字转换器12能够将传感器提供的信号数字化。另一方面，控制和计算装置5包括用于产生和处理由换能器发射和接收的超声波以便建立器官图像的产生和处理装置，所述产生和处理装置还能够用于分析所促使的低频振动以便测量所述器官的弹性。这些产生和处理装置6和7与一些调节模块14和15相连，当活动部分位移时，该些调节模块14和15用于实时调节由活动部分发射和接收的超声波信号的发射和接收延迟，以便使这些信号与由固定部分发射和接收的信号相符合。它们还包括用于当活动部分位移时实时调节由活动部分发射的超声波信号的发射增益以便使这些增益与由固定部分发射的超声波信号增益相符合的一些模块14和15。如图1所示，这些调节模块14和15设置在校正值计算模块21与产生模块6和路线形成模块7之间，它们的运作描述如下。

位置传感器11发出表示活动部分3的位移ε的信号。该信号通过模拟数字转换器12被数字化然后与校正值计算模块21连通，该校正值计算模块21实时使用位置传感器11提供的信息。校正值提供到调节模块14和15。超声换能器2是包括多个能够发射和接收超声波的传统换能器。δ是每个元件16之间的间距，即将相邻的两个元件分开的距离。另一方面，F是位于由换能器2形成的线(la ligne)上的焦点。d(i，F)为在焦点F和换能器元件2之间的距离，d₀是在所使用开口(l’ouverture)的元件16和焦点F之间的最大距离。Vs是超声波在体内传播的速度。

根据以上的定义，对于固定元件(不活动元件)i和对于标号码为c的线结构，发射延迟Re和接收延迟Rr通过以下方式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_e(c,i)=\frac{d_0-d(i,F)}{V_s}\\ R_r(c,i)=\frac{d(i,F)}{V_s}\end{array}\right.$

对于一个相对于与固定部分的元件16对齐的位置错开距离ε的元件i，校正的延迟(值)通过以下方式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_e(c,i)=\frac{d_0-\sqrt{{[F-\mathrm{\ϵ}]}^2+{\left[(i-c)\mathrm{\δ}\right]}^2}}{V_s}\\ R_r(c,i)=\frac{\sqrt{{[F-\mathrm{\ϵ}]}^2+{\left[(i-c)\mathrm{\δ}\right]}^2}}{V_s}\end{array}\right.$

当位移ε相对于焦距是可忽视的时，关于位移ε为零时所应用的延迟的校正值(correction)以如下方式表示：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔR}}_e(c,i)=\frac{\mathrm{\ϵ}}{V_s}{(1+\frac{{\left[(i-c)\mathrm{\δ}\right]}^2}{F^2})}^{-1/2}\\ \mathrm{\Δ}{R}_r(c,i)=-{\mathrm{\ΔR}}_e(c,i)\end{array}\right.$

校正值计算模块21能够用于进行这些计算并且向如图1所示的发射和接收调节模块14和15提供计算结果。在路线形成模块7中，加法器能够用于将固定部分4接收的信号和活动部分3接收的信号相加以便形成器官图像。

位置传感器11提供的数据被实时使用以便在任何时刻形成器官图像而没有严重的处理延误。

调节模块14和15还能够根据活动部分的位置来调节(adapter)由活动部分3发射的超声波信息的发射增益，如图1所示。实际上，活动部分3从与固定部分4相同的位置处不发射信号，必须调节(adapter)由活动部分3发射的信号的振幅以便该振幅与固定部分4发射的信号振幅相等。

通过系统1测量器官弹性是已知的，例如可以从文献FR-2 843290提出的方案得到启示。

Claims (12)

1.一种超声换能器，用于形成人或动物器官图像，还用于测量所述器官的弹性，其特征在于，所述换能器包括至少一个活动部分(3)，所述活动部分(3)被设置成用于当所述活动部分(3)被驱动并引起对所述人或动物体的冲击时促使低频振动向所述器官的传播，所述换能器(2)还包括至少一个固定部分(4)。

2.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，所述换能器包括使所述活动部分(3)运动的装置(8)。

3.根据权利要求1或2所述的换能器，其特征在于，所述活动部分(3)是可平移移动的。

4.根据权利要求1或2所述的换能器，其特征在于，所述活动部分(3)是可旋转移动的。

5.根据权利要求1或2所述的换能器，其特征在于，所述活动部分(3)具有这样一个表面，即当低频振动传播时所述表面适用于限制衍射效应并且使所述活动部分(3)能够导入到所述人或动物体的肋间空间内。

6.根据权利要求1或2所述的换能器，其特征在于，所述换能器包括多个活动部分(3)和多个固定部分(4)。

7.一种用于将人或动物器官成像的系统，还能够用于测量所述器官的弹性，其特征在于，所述系统包括根据权利要求1至6中任一项所述的换能器(2)，所述系统还包括控制和计算装置(5)，所述控制和计算装置(5)被设置成用于控制超声波的发射和接收以及活动部分(3)的位移，所述控制和计算装置包括用于产生和处理由所述换能器(2)发射和接收的超声波以及所述活动部分的位移的产生和处理装置，以便建立所述器官的图像。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述活动部分(3)的位置传感器(11)，所述位置传感器(11)与所述活动部分(3)相联。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述位置传感器(11)是霍尔效应传感器，所述控制和计算装置(5)包括模拟数字转换器(12)，所述模拟数字转换器(12)能够将所述传感器提供的信号数字化。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述产生和处理装置包括用于当所述活动部分移动时调节由所述活动部分(3)发射和接收的超声波信号的发射和接收延迟以便使这些信号与所述固定部分(4)发射和接收的信号相符合的模块(14，15)，所述模块实时使用由所述位置传感器(11)通过校正值计算模块(21)提供的信息。

11.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述产生和处理装置包括用于当所述活动部分移动时调节由所述活动部分(3)发射的超声波信号的发射增益以便使这些增益与由所述固定部分(4)发射的超声波信号的增益相符合的模块(14，15)，所述模块实时使用由所述位置传感器(11)通过校正值计算模块(21)提供的信息。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述产生和处理装置包括用于当所述活动部分移动时调节由所述活动部分(3)发射的超声波信号的发射增益以便使这些增益与由所述固定部分(4)发射的超声波信号的增益相符合的模块(14，15)，所述模块实时使用由所述位置传感器(11)通过校正值计算模块(21)提供的信息。

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