CN108351411B

CN108351411B - 包括干扰分析器的用于以可变频率提供体积区域的超声图像的超声系统

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Publication number: CN108351411B
Application number: CN201680066692.7A
Authority: CN
Inventors: A·C·J·范伦斯; W·U·迪特默
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: EP3371624B1; JP2018531727A; EP3371624A1; WO2017076758A1; US20180306919A1; CN108351411A; US10996333B2; JP6553297B2

Abstract

一种用于提供包括感兴趣区域的体积区域的超声图像的超声系统(100)，包括：探头(10)，其具有CMUT换能器(14)的阵列；波束形成器(64)，其被耦合到所述阵列，并且适于控制超声波束操控并提供所述体积区域的超声图像数据；换能器频率控制器(62)，其被耦合到所述波束形成器，并且适于使所述CMUT换能器的操作频率在频率范围内变化，所述频率控制器被布置为针对在所述体积区域中被操控的所述超声波束将所述操作频率设定到第一频率，并且针对在所述感兴趣区域内被操控的所述超声波束将所述操作频率设定到第二频率，所述第二频率高于所述第一频率；其中，所述系统还包括干扰分析器(69)，所述干扰分析器被耦合到所述换能器频率控制器(62)，当所述第二频率在阈值频率值以上时，所述分析器适于使波束操控参数中的至少一个变化，以便减轻由于使用在所述阈值以上的频率造成的所述超声图像的质量降低。

Description

包括干扰分析器的用于以可变频率提供体积区域的超声图像的超声系统

技术领域

本发明涉及一种用于提供包括感兴趣区域的体积区域的超声图像的超声系统，所述超声系统包括：探头，其具有CMUT换能器的阵列，所述阵列在方位维度和仰角维度中的至少一个中具有节距值，并且适于在所述体积区域上对超声波束在可变频率范围内进行操控，其中，对所述波束在方位操控角度和仰角操控角度中的至少一个中进行操控；波束形成器，其被耦合到所述阵列，并且适于控制所述超声波束操控并提供所述体积区域的超声图像数据；换能器频率控制器，其被耦合到所述波束形成器，并且适于使所述CMUT换能器的操作频率在所述频率范围内变化，所述频率控制器被布置为针对在所述体积区域中被操控的所述超声波束将所述操作频率设定到第一频率，并且针对在所述感兴趣区域内被操控的所述超声波束将所述操作频率改变为第二频率，所述第二频率高于所述第一频率。

本发明还涉及一种使用这样的超声系统对体积区域进行可变频率超声成像的方法。

背景技术

从WO2015028314A1知晓了一种具有CMUT换能器探头的超声成像系统。该探头包括具有CMUT单元的阵列，所述CMUT单元被布置为在以下模式中的任一模式中操作：常规模式，其中，在CMUT单元的操作期间DC偏置电压使单元的CMUT膜在单元底板上方自由振动；以及塌陷模式，其中，在CMUT单元的操作期间DC偏置电压使单元的CMUT膜塌陷到单元底板。在塌陷模式中的操作期间DC偏置电压的增加引起CMUT单元的频率响应的中心频率的增加，并且在塌陷模式中的操作期间DC偏置电压的降低引起CMUT单元的频率响应的中心频率的降低。取决于对身体的体积区域进行成像的频率，能够针对不同的临床应用来选择DC偏置电压。

CMUT阵列中的操作频率变化的实施方式可以影响所采集的超声图像的质量。

美国专利5873830A描述了能够改进分辨率和操作的超声系统和方法。所述系统在超声图像中的感兴趣区域之内和之外应用不同的成像参数，以改进感兴趣区域内部的空间分辨率和/或时间分辨率。此外，所述系统通过基于测得的运动而生成运动补偿内插图像来增大超声图像帧中的感兴趣区域内的表观帧速率。利用所述测得的运动，所述系统也能够响应于存在换能器运动而更改超声换能器阵列的操作模式。另外，所述系统对采集到的超声图像中由于换能器运动或图像运动导致的扭曲进行校正。

存在对进一步利用CMUT技术的思想的新成像技术的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种在超声成像中实现改善的能力的超声系统。

根据本发明，该目的通过提供一种图像处理器来实现，所述图像处理器响应于超声图像数据，所述图像处理器适于识别在体积区域内的高强度区域的位置，所述高强度区域具有比超声图像的平均强度高至少两倍的信号强度；以及干扰分析器，其被耦合到换能器频率控制器，其中，当第二频率在根据所述高强度区域相对于操控角度的位置导出的第一阈值频率值以上时，所述干扰分析器适于调节在感兴趣区域内被操控的波束的波束操控参数中的至少一个。

本发明在提供允许增加所识别的感兴趣区域内的超声波束的频率的新成像技术中使用CMUT换能器的可变频率能力。一旦在超声数据中识别出ROI，换能器频率控制器就增加体积区域中ROI所在的部分中的波束频率。取决于波束的操控角度和超声波频率，栅瓣可以出现在从ROI接收到的超声数据中，其中，这些瓣可能源自于被定位在体积区域中的强反射源。通常，这些源的存在将会通过超声图像中的明显的高强度区域来显现。由强反射源引起的栅瓣的出现对ROI内的被操控的波束的方向以及强反射器相对于阵列的维度的位置具有功能依赖。本发明提供了能够基于源自于这些源的信号强度值来识别这些源的位置的系统。这通过提供如下的图像处理器来实现：所述图像处理器比较超声图像中的像素的强度与该图像平均强度。另外，干扰分析器使ROI内的波束操控参数变化，使得在ROI之外的源自于强反射器的栅瓣的影响被降低。本发明的优点是：具有更大的穿透深度和降低的空间分辨率的体积区域的宽视图；并且能够通过在单个超声扫描期间使用相同的CMUT换能器阵列产生ROI和更高空间分辨率的详细视场。干扰分析器将会通过调节波束操控参数来校正详细视场中的潜在的图像质量降低。因此，能够实现良好质量的超声图像。换言之，该系统对波束形成控制自动发出指令，以当对ROI进行成像时，通过调节在感兴趣区域内被操控的波束的波束操控参数中的至少一个来使在强反射源的方向上生成(或接收到)的声能最小化。

在实施例中，所述干扰分析器还适于将所述第二频率降低到第二阈值频率值以下，所述第二阈值频率值低于所述第一阈值频率值，其中，所述第二阈值频率值对应于这样的换能器频率：针对所述换能器频率，超声波长等于所述阵列节距值乘以二。

当CMUT换能器的操作频率变得高于阈值时，阵列的设计可能会负面地影响被操控的波束的质量。如果相对高的频率在阈值频率值以上，那么干扰分析器使得能够通过调节在感兴趣区域内被操控的波束的波束操控参数中的一个来减轻所采集的图像质量的降低(例如，栅瓣的出现)。例如，要被调节的合适的波束操控参数是波束的超声频率。这里，超声频率是超声波束的主瓣的中心频率。替代地，对对应于接收到的超声回波的接收到的信号进行滤波，使得被认为是引起ROI中的质量潜在降低(栅瓣)的原因的频率分量被去除。

当被定义为换能器间距离的阵列节距等于或大于形成波束的超声波的波长的一半并且波束在大于某个阈值的角度内被操控时，栅瓣也会出现。因此，不仅由强反射器的存在引起的栅瓣而且由阵列的结构设计定义的栅瓣都可以被干扰分析器所考虑。如果通过换能器控制设定的第二频率超过根据超声波长与阵列节距的比较导出的第二阈值，那么干扰分析器可以通过进一步调节波束操控参数来进一步降低栅瓣对总体超声图像质量的影响。这提供了针对给定阵列实现改善的采集条件。

在另外的实施例中，所述波束操控参数包括：超声频率、接收到的信号谱滤波、方位操作角度和仰角操控角度。

针对给定频率减少栅瓣出现的方式中的一种是减小在方位方向和/或仰角方向的操控角度。替代地，可以降低被操控的波束的频率。

在又一实施例中，所述超声系统还包括：用户接口，其被耦合到ROI识别器并响应于对所述体积区域内的所述ROI和所述高强度区域的用户手动选择，所述用户接口还适于基于所述用户手动选择来调节所述波束操控参数中的至少一个。

这给予用户在超声图像中手动选择ROI的位置和高强度区域的位置两者的机会。另外，用户具有对波束操控参数的控制。如果用户预期或观察到超声图像质量的降低，那么该控制允许用户进一步手动调节参数。

在另外的实施例中，所述用户手动选择还包括：从所述可变频率范围对所述第二频率和所述第一频率的频率选择；以及波束参数选择，例如对所述方位操控角度和仰角操控角度的选择。

用户接口也能够被耦合到频率控制器，使得用户也能够从可变频率范围选择第一频率和第二频率。在选定的频率值中的至少一个在阈值以上的情况下，用户接口提供手动降低设定的波束频率或在方位操控方向和仰角操控方向两者中减小波束操控角度的另外的可能性。

在另一实施例中，所述探头是腔内探头，并且所述系统还包括驱动机构，所述驱动机构被耦合到所述探头，所述驱动机构在成像期间实现对所述探头的移动。

这样的系统允许腔内探头相对于体积区域进行移动，这在超声成像期间给予用户额外的灵活性。探头的移动能够与用于改善超声成像的波束调节进行组合。这提供了依据ROI的位置和最优的波束操控参数对探头关于体积区域的位置的自动调节。

在又一实施例中，当识别出高强度区域时，驱动机构适于关于ROI位置来移动探头。

如果识别出的ROI与探头之间的距离大于在选定的增大的频率处的声学波束的穿透深度，那么系统可以将驱动机构布置为移动探头更靠近ROI，使得可以产生具有增加的波束频率的ROI的详细视图。探头的在体积区域内的目的地可以关于强反射源的位置进行优化，使得接收到的栅瓣的方向从ROI的详细视场中被排除。

在另外的实施例中，阵列是二维阵列或一维阵列。

取决于阵列的设计，超声系统可以提供体积区域的三维超声图像或二维超声图像(切片)。

附图说明

在附图中：

图1图示了根据本发明的原理的用于体积区域的可变频率成像的超声系统；

图2a-2c示出了被操控的波束关于(一个或多个)超声阵列的空间取向；

图3图示了关于阵列的波束操控参数(例如，操控角度)；

图4图示了在ROI内被操控的主接收波束角度(β)以及相关联的在不同频率处的不同一阶接收栅瓣角度(θ)；

图5图示了体积区域的切片内的被操控的超声波束以及相关联的在不同频率处的不同一阶接收栅瓣角度(θ)；

图6图示了由DC偏置电压控制并由参考驱动信号驱动的CMUT单元；

图7a-7d图示了被应用在本发明的实施方式中的塌陷模式CMUT操作的原理；

图8图示了这样的CMUT单元在塌陷模式中操作的声学性能的等值线图；

图9图示了利用在体积区域内被操控的超声波束的相对低的频率和在感兴趣区域内被操控的超声波束的相对高的频率扫描体积区域；

图10a-10c图示了体积区域的超声图像以及包括感兴趣区域的详细视图的体积区域的宽视图的显示；

图11a-11b图示了使用适于关于体积区域进行移动的腔内探头以可变波束频率扫描体积区域；

图12图示了根据本发明的第二实施例的利用腔内探头获得的超声图像的显示；

图13图示了根据本发明的另一实施例的用于对包括感兴趣区域的体积区域进行成像的超声系统；

图14图示了根据本发明的第一实施例的用于可变频率图像采集的工作流；并且

图15图示了根据本发明的第二实施例的用于可变频率图像采集的工作流。

具体实施方式

图1示意地且示范性地示出了根据本发明的原理的用于体积区域的可变频率成像的超声系统100。探头10包括可变频率超声换能器(例如，电容式微机械超声换能器(CMUT))的阵列14。该阵列14能够是二维阵列或一维阵列。该阵列的CMUT在体积视场131(图9)(包括体积区域)上发射可变频率范围中的超声波束，并且响应于所发射的波束而接收回波。阵列14换能器的换能器被耦合到波束形成器64，所述波束形成器64控制对由阵列换能器14的CMUT发射的超声波束的操控。换能器阵列能够是1D、1.5D或2D阵列。取决于其维度性，阵列具有方位维度和仰角维度(图2a)中的至少一个。对于一维阵列(1D)，方位维度与阵列维度一致，并且定义了如在图2b中示出的波束操控的方位方向。对于二维(2D)阵列，方位维度和仰角维度定义了波束操控的两个正交方向：如在图2c中示出的方位方向和仰角方向。波束形成器对由换能器接收到的回波进一步进行波束形成。波束可以从换能器阵列14的正前方(正交于换能器阵列14)、或者对于更大的视场以不同的角度被操控。在图3中呈现了用于2D阵列的波束操控角度的图示。椎形OABCD表示体积视场，波束在该体积视场内被操控。平面OKF垂直于阵列14的表面并且平行于仰角方向，而平面OEF垂直于阵列14和OKF平面两者并且平行于方位方向。波束的方位操控角度(β)被定义为被操控的波束与垂直于阵列并且平行于仰角方向的平面(例如，OKF平面)之间的角度。波束的仰角操控角度(α)被定义为被操控的波束与垂直于阵列并且平行于方位方向的平面(例如，OEF平面)之间的角度。

任选地，超声系统可以具有多个微波束形成器(未示出)，每个微波束形成器将多组个体换能器与波束形成器64进行耦合。微波束形成器(子阵列波束形成器)从多组换能器部分地波束形成信号，从而减少耦合探头与主采集系统的信号信道的量。微波束形成器优选以集成电路的形式来制造，并且并定位在阵列换能器附近的探头10的壳体中。探头10可以还包括位置传感器52，所述位置传感器52向换能器位置检测器54提供指示探头10的位置的信号。传感器52可以是磁性、电磁、射频、红外或其他类型的传感器。

由微波束形成器产生的部分波束形成的信号被转发给波束形成器64，其中，来自个体组的换能器的这些部分波束形成的信号被组合成完全波束形成的信号。超声系统100还包括被耦合到CMUT阵列14和波束形成器64(或任选地被耦合到多个微波束形成器)的换能器频率控制器62。频率控制器62经由调节阵列14中的每个CMUT换能器的共振频率来控制发射的和接收的超声波束的频率，如将会在下面更加详细地描述的。完全波束形成的信号(即，沿着波束的相干回波信号)表示超声图像数据，该超声图像数据由信号处理器66通过滤波、幅度检测、多普勒信号检测和其他处理来进行处理。超声数据然后通过图像处理器68被处理成探头的坐标系中的超声图像信号。超声图像信号可以通过图形处理器74被进一步转换为期望的超声图像格式(例如，x、y、z笛卡尔坐标)，并且被显示在显示器18上。

感兴趣区域识别器72被耦合到图像处理器68，并且基于对超声图像数据的分析，感兴趣区域识别器72适于识别体积视场131内的感兴趣区域82。图像处理器68和ROI识别器72都能够是一个图像分析单元68’的部分。超声成像系统100可以通过用户接口38来控制。具体地，用户接口38能够被连接到ROI识别器72或被直接连接到图像分析单元68’，这允许基于被显示在显示器上的超声图像对ROI 82’的手动选择。另外，用户经由用户接口38还能够在阵列的可变频率范围内选择期望的频率，用户希望以期望的频率对ROI进行成像。该用户输入(例如，体积视场131内的ROI 82’的位置和尺寸以及期望的ROI成像频率)通过图像分析单元68’被传达给换能器频率控制器62。在该实施例中，用户识别的参数在ROI识别器72与图像处理器68之间进行交换，其中，图像处理器基于由ROI识别器72提供的识别数据来计算ROI 82’的坐标和在体积视场131中的识别出的ROI周围的体积区域132。换能器频率控制器62响应于由ROI识别器72生成的并由图像处理器68处理的识别数据。换能器频率控制器62与波束形成器一起调节在体积视场131中的识别出的ROI周围的体积区域132内被操控的波束的频率。根据本发明的原理，超声系统100还包括被耦合到换能器频率控制器62的干扰分析器69。

由于阵列换能器的规律间距，如果元件间(换能器间)节距大于超声波长，那么在发射和接收中存在栅瓣。因此，成像频率的增加可以引起栅瓣的出现。这些瓣携带以除了想要的波束路径以外的角度从换能器扩散出来的超声能量。当瓣的能量被偏轴结构(例如，强反射器)反射并被换能器阵列检测到时，产生的信号的是假象并且引起使主图像模糊的“重影图像”。因此，针对给定方向形成的接收波束可以具有来自期望方向以及栅瓣方向的回波信号。

接收栅瓣角度取决于主波束的(最大)操控角度、元件间节距、阵列的(不)规律性、换能器的数量、换能器的尺寸、换能器的操作频率和带宽。

元件间节距p被定义为如在图2a中示出的换能器间距离。它基本上是邻近的CMUT单元的中心之间的距离。因此，对于针对给定阵列设计的可变频率换能器，设定的频率值可以变得大于对应于栅瓣的出现的阈值频率值。

图4图示了具有在ROI内被操控的主接收波束角度(β)(通常，发射波束角度完全相同，未在该图像中示出)和相关联的不同一阶接收栅瓣角度(θ)(通常，栅瓣由于发射和接收操控角度而发生)的线性换能器阵列。对于在远场中聚焦的线性阵列换能器，接收栅瓣的方向(角度θ)为：

其中，m＝±1、±2、……

波长λ能够被表示为:

λ＝p(sinβ-sinθ)＝Co/f，

其中，Co是超声在介质中的速度，并且f是接收信号频率。在该范例中，栅瓣角度为负，而操控波束角度为正。因此，接收栅瓣角度θ(θ)、最大接收波束操控角度β(β)和节距p通过以下公式与接收信号频率f相关：

在截止频率fc处，栅瓣角度为-90度。因此，栅瓣角度将会以超过90度的角度到达换能器阵列的阈值频率将会在针对0度的最大波束操控角度的Co/p与针对90度的最大波束操控角度的Co/2p之间。这能够被转变为等于换能器阵列的节距或节距乘以二的阈值波长。针对朝向ROI的给定操控波束方向(角度β)，随着频率增加至f2>f1，对应于波束频率f1的栅瓣角度θ1减小至θ2，如在图4中利用箭头51和52示出的。在A.Ponnle等人的“Suppressionof grating lobe artifacts in ultrasound images”(Ultrasound in Med.&Biol.，第681-691页，2013年(XP055268904))中能够找到关于栅瓣的更多细节。在使用相控阵列的情况下，相比于线性阵列，用于相控阵列的“p”的值是不同的，这是因为用于相控阵列的最大操控角度大于用于线性阵列的最大操控角度。在近场聚焦的情况下，由于到达接收换能器的波的延迟差异的不规律性，栅瓣的幅度更低。

干扰分析器69适于比较通过换能器频率控制器62设定的阵列的操作频率与该阵列的阈值频率。一旦设定的操作频率到达阈值，干扰分析器69就能够经由波束形成器64使利用该操作频率操控的波束的波束操控参数中的至少一个变化。

波束操控参数包括接收到的超声信号的超声频率或谱滤波。例如，能够使用宽带超声信号发射。接收到的信号然后通过信号处理器来进行滤波，之后使得被认为是造成ROI中的潜在栅瓣的原因的频率分量被去除。波束操控参数还包括在方位方向和/或仰角方向的波束操控角度。干扰分析器可以经由波束形成器通过减小体积区域132内的方位(β)操控角度和/或仰角(α)操控角度来减少栅瓣，同时维持宽的轴向深度以避免栅瓣。消除栅瓣还通过相对于背景能量增加主瓣能量的大小来提高信噪比。这进一步提高了图像对比度。这提供了实现针对给定阵列的最优采集条件。

波束形成器64和换能器频率控制器62能够被设计为一个将频率变化能力与波束形成能力进行组合的可变频率波束形成器单元64’。在替代实施例中，可以将微波束形成器与换能器频率控制器62一起组合成可变频率波束形成器单元64’，并且可以将微波束形成器定位在探头的壳体内。

在本发明的另一实施例中，图像处理器适于处理超声图像数据并且识别在体积区域内的高强度区域的位置。如果体积区域具有高强高度反射源(强反射器)，那么这些源将会作为高强度区域而出现在超声图像数据中。通常这些区域的强度将会以比经处理的超声数据的平均强度高至少5至10倍的值显现。识别出的强反射器的位置(例如图5中的r1和r2)通过干扰分析器69来分析，所述干扰分析器69还适于比较源自于反射器的反射的超声回波的(以角度θ4和θ5为特征的)方向与在用于扫描ROI的操作频率处的主波束操控角度β。在该实施例中，最小角度θ(在本范例中为θ4)将会确定可以采集到ROI的最佳质量图像的阈值频率。替代方案是“避免”临界频率，因此保持远低于或远高于临界频率。干扰分析器69还调整在ROI内被操控的波束的波束操控参数，使得源自于强反射器的栅瓣的影响被减轻。例如，这能够通过将ROI内的波束的频率降低到阈值以下来完成；或者干扰分析器69可以向信号处理器66传达强反射器可以对接收到的超声信号做出贡献的频率集合，使得信号处理器66能够从接收到的信号中过滤这些频率。

根据本发明，使用适于在塌陷模式中操作的CMUT换能器来提供超声系统的超声波束频率的变化。CMUT技术允许通过改变偏置电压来调谐成像频率。该频率范围延伸至广泛的范围，并且在每个频率处在该范围的顶部还存在对于大部分来说靠近或甚至超过100％的带宽。这种大频率变化性允许在宽范围的穿透和分辨率上进行成像。

本发明的CMUT换能器阵列14包括多个CMUT单元(换能器)。在图6中，每个CMUT单元103通常包括悬置在硅基板112上方的柔性膜或隔膜114，柔性膜或隔膜114之间具有间隙或腔118。顶部电极120被定位在隔膜114上并且随着隔膜移动。底部电极被定位在单元的底板上，在该范例中在基板112的上表面上。也能够考虑电极120设计的其他实施方式，例如电极120可以被嵌入膜114，或者电极120可以作为额外层被沉积在膜114上。在该范例中，以非限制性范例的方式，底部电极122以圆形方式被配置并且被嵌入基板层112。其他合适的布置(例如其他电极形状和底部电极122的其他位置)例如在基板层112上，使得底部电极112被直接暴露于间隙118或通过电绝缘层或膜与间隙118分开，从而防止顶部电极120与底部电极122之间的短路。另外，膜层114相对于基板层112的顶面被固定，并且被配置且被设定尺寸以便在膜层114与基板层112之间定义球形或圆柱形腔118。注意，为了避免疑义，在图6中，底部电极122以非限制性范例的方式被接地。其他布置(例如接地的顶部电极120或顶部电极120和底部电极122两者浮动)当然同样是可行的。

单元100及其腔118可以表现出替代几何形状。例如，腔118可以表现出矩形或正方形横截面、六边形横截面、椭圆形横截面或不规则横截面。在本文中，对CMUT单元103的直径的提及应当被理解为单元的最大横向尺寸。

底部电极122可以利用额外层(未画出)被隔离在其面向腔的表面上。CMUT单元的部件可以由CMOS相容性材料制造，例如，Al、Ti、氮化物(例如，氮化硅)、氧化物(各种等级)、四乙氧基硅烷(TEOS)、多晶硅等。在CMOS制造中，例如，氧化物层和氮化物层可以通过化学气相沉积来形成，并且金属化(电极)层通过溅射工艺来置放。

合适的CMOS工艺是LPCVD和PECVD，后者具有小于400℃的相对低的操作温度。用于产生公开的腔118的示范性技术涉及在添加膜层114的顶面之前定义膜层114的初始部分中的腔。在美国专利6328697(Fraser)中可以找到其他制造细节。

在图6中，圆柱形腔118的直径大于以圆形方式配置的电极板122的直径。电极120可以具有与以圆形方式配置的电极板122相同的外径，但是不要求这样的一致。因此，膜电极120可以相对于膜层114的顶面被固定，以便与下面的电极板122对齐。CMUT单元100的电极提供了设备的电容板，并且间隙118是电容器的板之间的电介质。当隔膜振动时，板之间的电介质间隙的改变的尺寸提供了被感测为CMUT单元100对接收到的声学回波的响应的改变的电容。

电极之间的间距通过利用电压源45将静态电压(例如，DC偏置电压)施加到电极来进行控制。电压源45被实施到换能器频率控制器62中，并且提供其频率控制能力。阵列14的换能器均可以具有单独的电压源，或者共用被实施在换能器频率控制器62中的若干电压源。电压源45也可以任选地包括分别用于提供CMUT单元103的驱动电压的DC分量和AC分量或刺激分量的单独阶段102、104。第一阶段102可以适于生成静态(DC)电压分量，并且第二阶段104可以适于生成交变电压分量或具有设定的交变频率的刺激，该信号通常是总驱动电压与前面提到的总驱动电压的静态分量之间的差。所施加的驱动电压的静态分量或偏置分量优选满足或超过用于迫使CMUT单元103到其塌陷状态的阈值电压。这具体如下优点：第一阶段102可以包括相对大的电容器(例如，平滑电容器)，以便生成总电压的特别低噪声的静态分量，该静态分量通常主导总电压，使得总电压信号的噪声特性将会受该静态分量的噪声特性所主导。电压源45的其他合适的实施例适当是明显的，例如电压源45包含三个离散阶段的实施例，包括用于生成CMUT驱动电压的静态DC分量的第一阶段、用于生成驱动电压的可变DC分量的第二阶段以及用于生成信号的频率调制或刺激分量的第三阶段(例如，脉冲电路等)。总的来说，电压源45可以以任何合适的方式来实施。

如本身已知的，通过施加在某个阈值以上的静态电压，迫使CMUT单元103到塌陷状态中，在塌陷状态中，膜114塌陷到基板112上。该阈值可以取决于CMUT单元103的精确设计，并且被定义为在偏置电压的施加期间膜114通过范德华力粘到(接触)单元底板的DC偏置电压。膜114与基板112之间的接触量(面积)取决于所施加的偏置电压。增加膜114与基板112之间的接触面积增大了膜114的共振频率，如将会在图7a-7d的帮助下更详细地解释的。

可以通过在塌陷之后调节被施加到CMUT电极的DC偏置电压来使塌陷模式CMUT单元103的频率响应变化。结果，当更高的DC偏置电压被施加到电极时，CMUT单元的共振频率增大。在图7a和图7b中图示了这种现象背后的原理。图7a和图7c的横截面视图通过膜114的外部支撑物与在每个图示中膜开始碰触腔118的底板的点之间的距离D1和D2来图示这种一维性。能够看出，当施加相对低的偏置电压时，在图7a中的距离D1是相对长的距离，而由于施加了更高的偏置电压，在图7c中的距离D2是短得多的距离。能够将这些距离与通过末端被保持并然后被拉动的长线和短线进行比较。当被拉动时，长的松弛的线将会以比更短的、更紧的线低得多的频率振动。类似地，图7a中的CMUT单元的共振频率将会低于图7c中的经受更高的下拉偏置电压的CMUT单元的共振频率。

该现象也能够从图7b和图7d的二维图示中显现出来，因为它实际上是CMUT膜的有效操作面积的函数。当膜114刚刚触碰CMUT单元的底板时(如在图7a中示出的)，单元膜114的非接触(自由振动)部分的有效振动面积A1是大的(如在图7b中示出的)。中心中的小孔17表示膜的中心接触区域。大面积膜将会以相对低的频率振动。该面积17是塌陷到CMUT单元的底板的膜114的面积。但是当膜被更高的偏置电压拉成更深的塌陷时(例如在图7c中)，更大的中心接触面积17’导致更少的自由振动面积A2(如在图7d中示出的)。这个更少的面积A2将会以比更大的A1面积更高的频率振动。因此，当DC偏置电压被降低时，塌陷的CMUT单元的频率响应降低，并且当DC偏置电压增大时，塌陷的CMUT单元的频率响应增大。

图8根据发射期间所施加的DC偏置电压(包括以AC调制或恒定频率的频率调制形式的刺激)示出了在塌陷模式中的典型CMUT单元103的声压输出的等值线图。对应的脉冲长度是所施加的频率的一半。如能够从该等值线图看到的，当CMUT单元103在固定电压或静态电压(例如静态值的DC偏置电压)下操作时，仅针对小范围的频率获得最优的声学性能。然而，当以相关模式使偏置电压和偏置电压信号上的频率调制变化时，如通过等值线图中的虚线所指示的，可以在大得多的频率范围上实现CMUT单元103的最优的声学性能，从而增大在超声探头(包括CMUT单元103)的发射模式中生成的超声脉冲(或脉冲串)的有效带宽。因此，频率能够在从7MHz到17MHz的频率范围内变化，如在该范例中；频率能够在从3MHz到10MHz的频率范围内变化；或甚至在更大的频率范围(扩展至从2MHz到15MHz)内变化。

回来参考解释了在塌陷状态中的CMUT单元103的共振频率是所施加的(DC)偏置电压的函数的图7a和图7d，这能够被理解。通过当通过施加具有适当设定频率的刺激生成特定设定频率的超声脉冲时调节所施加的偏置电压，能够生成针对每个脉冲频率表现出CMUT单元103的(接近)最优的声学性能的不同频率的脉冲。这因此在成像谱的大带宽上确保了(接近)最优的成像分辨率。

声波衰减随着频率增大而增大，而超声图像分辨率随着频率增大而降低。例如，在下面的表中给出了针对组织中的双周期脉冲脉冲的典型的深度和轴向分辨率：

频率(MHz)	图像深度(cm)	轴向分辨率(mm)
			2	30	0.77
5	12	0.31
			7.5	8	0.2
10	6	0.15
			15	4	0.1

为了合理地满足最优的和穿透的要求，用于大多数诊断应用的频率范围是2MHz至15MHz。当遇到增加的深度(例如，感兴趣区域位于身体中的更深地方)或高衰减(例如在经颅研究中)时，该范围的较低部分是有用的。当几乎不需要穿透时(例如在对乳房、甲状腺或浅血管进行成像中或在儿科成像中)，频率范围的较高部分是有用的。在大多数大患者中，3-5MHz是满意的频率，而在瘦患者中和在儿童中，通常能够使用5MHz和7.5MHz。在15MHz以上的更高频率范围能够使用腔内(血管内)探头(例如，IVUS、ICE、FL-ICE)来提供高分辨率成像。这些探头能够更靠近体腔、血管等内部的ROI进行定位。

本发明使用CMUT换能器的单个阵列14来提供可变频率超声成像在宽泛的频率范围中的独特组合。

图9图示了本发明的实施方式，其中，探头关于ROI的位置是固定的。探头10用于采集体积视场131的超声图像。换能器频率控制器62响应于感兴趣区域，识别器72设定在体积视场131内被操控的超声波束的相对低的频率(第一频率)和在识别出的ROI 82’周围的体积区域132内被操控的超声波束的相对高的频率(第二频率)。干扰分析器69比较第二频率与阈值频率值。阈值频率值能够经由用户接口38被手动输入，或者一旦具有给定阵列的探头10被耦合到系统100，阈值频率值就被超声系统100自动辨识出。如果操作频率值在阈值频率以上，那么干扰分析器69调节波束操控参数，使得在给定的成像条件下接收到的栅瓣的影响被降低到最低程度。例如，第二频率值可以被降低到阈值以下。

由CMUT接收到的回波通过波束形成器被波束形成，所述波束形成器提供了体积区域的超声图像数据，所述超声图像数据在体积区域内具有相对低的空间分辨率并且在感兴趣区域内具有相对高的空间分辨率。这些超声数据在图像处理器68中被处理，其中，产生了基于低空间分辨率数据的体积区域的宽视图80和基于高空间分辨率数据的感兴趣区域82的详细视图132’，如在图10中示出的。识别出的ROI 82周围的体积区域132的详细视图132’也可以包括位于探头与ROI之间的区的图像133。图10图示了被显示给用户的2D超声图像的显示99，其中，宽视图80和详细视图132’关于彼此空间配准。选定的ROI 82以增大的成像频率被显示在详细视图132’中。由于相比于具有相对低的频率的超声波束的穿透深度，具有相对高的频率的超声波束的穿透深度被减小，因此相对高的频率范围的频率上限将会受到ROI位于的深度(到探头的距离)的限制，并且将会在其计算期间被图像处理器68所考虑。对上限第二频率(并且因此对穿透深度)的额外限制通过由干扰分析器69计算的阈值频率来强加。对于该实施例，这将会保持，其中，探头关于ROI的位置是固定的。系统100可以首先以相对低的波束频率采集体积视场的超声数据，由此提供体积区域的周围背景，并且在其识别后对ROI 82’进一步“放大”。在该阶段处，获得的低频率图像也将会被处理，以便识别强反射器，在识别出的ROI内被操控的波束将会根据最优的超声图像采集而被调节。

详细视图132’能够挨着先前采集的且针对背景显示的宽视图80进行实时更新，如在图10c中图示的。用户接口38手动选择还包括：从可变频率范围对相对低的频率和相对高的频率的频率选择；以及波束操控参数选择，例如对方位操控角度和仰角操控角度的选择。用户也可以经由用户接口38在宽视图中手动选择强反射器的位置，该位置被干扰分析器进一步使用。与图像处理器通信的干扰分析器69可以估计预期的超声图像质量，包括针对阈值频率集合的穿透深度。这些集合可以包括根据以下导出的频率：超声波长等于阵列节距值；以及高强度区域关于被操控的波束的(一个或多个)位置。具有对应的超声图像质量的这些集合被给予用户。用户能够针对给定的工作流进一步选择阈值频率。例如，可以在增大视场与将频率进一步降低到阈值以下或减小视场但将频率保持在阈值以上之间进行权衡。在后一情况下，可以获得具有更多伪影的高分辨率图像。这样，用户具有对波束操控参数的额外控制，并且可以在任一方向上进一步手动调节波束的操控角度，改变波束频率或接收到的信号滤波。

替代地，ROI 82的详细视图132’和宽视图80能够挨着彼此进行显示。在心脏病学应用中，在心脏成像期间，超声图像的显示和采集可以通过ECG门控与心脏周期同步。

在CMUT阵列14是线性阵列的情况下，换能器频率控制器62能够以不同的频率解决(驱动)个体换能器单元103，使得以高频率对ROI进行成像，并且将其他元素维持在低频率处。在图10b中示出了利用线性阵列采集的代表性图像。同时生成嵌入的实时高频率详细视图132’图像与实时低频率宽视图80图像。这具有如下优点：仍然在相对更深的深度的情况下对周围的背景进行实时成像(虽然在更低分辨率下)，以允许对例如在ROI的周边中出现的工具的定向和导航。如果CMUT阵列14是相控阵列，那么也可能获得类似的图像，如在图10a和图10c中示出的。在相控阵列的情况下，执行波束形成，使得对于构成图像的每条线，用于所有换能器的适当频率被选择为使得高频率详细视图132’图像被嵌入包含更低频率线的宽视图80图像。如果两个视图(ROI 82’的详细视图132’和宽视图80)被实时更新，那么包括相控阵列的系统能够首先以低频率连续采集体积视场131体积的所有线，并且然后以更高频率采集识别出的ROI 82周围的体积区域132的所有线。采集的视图能够被进一步插入或内插到一幅超声图像中。这在图10c中进行图示。在替代采集工作流中，宽视图80被更新超过详细视图132’，其中，在图10a中图示了被显示给用户的得到的图像。形成器具有对整个体积的实时视图的优点，例如以跟踪介入设备。后者具有采集更少的线且能够实现更高帧率的优点。

图11图示了本发明的第二实施例，其中，探头的位置能够在体积视场131’内变化。探头例如能够被置于前视构造或端射构造中，使得探头能够容易地朝向ROI平移和远离ROI平移。这能够通过提供腔内探头(例如，IVUS、ICE、FL-ICE)来实现，如在EP1742580B中描述的。腔内探头可以包括被摆动以扫描体积区域的、在远侧顶端中的换能器阵列。能够通过提供1D阵列的机械移动或具有2D阵列的波束的电子操控来完成体积摆动。换能器阵列被包含在位于探头的远侧顶端处的流体腔室内，其中，流体提供探头与被成像体积区域之间的适当声学耦合。在图12中示意地示出了超声系统100’。系统100’还可以包括被耦合到探头和ROI识别器72(任选地被耦合到分析单元68’)的驱动机构21，其中，驱动机构用于在成像期间移动探头10。驱动机构21也从位置传感器52接收信号，所述位置传感器52跟踪探头的空间位置，由此提供探头在体积视场131’内的移动。该实施例针对能够对ROI 82进行成像的高频率的上限给予更高的灵活性。一旦识别出ROI，图像处理器68就基于由ROI识别器提供的识别数据来计算体积视场131中的ROI 82的坐标和识别出的ROI周围的体积区域132的坐标。如果换能器阵列14(或实际上探头10)与ROI之间的距离超过具有选定的高频率(假设该频率在阈值频率值以下)的波束的穿透深度，那么将会向驱动机构21传达信息以朝向体积视场131’内的ROI更靠近地移动(图11b)，使得能够采集ROI的“放大”图像。干扰分析器69识别出相对高的频率(第二频率)在根据以下导出的阈值频率值中的一个阈值频率值以上：超声波长等于阵列节距值，和/或高强度区域关于被操控的波束的(一个或多个)位置。驱动机构可以基于计算出的对应于最小识别阈值频率值的穿透深度来调整关于ROI的距离。替代地，用户可以选择期望的图像质量，并且使其对应于到ROI的距离。该实施例可以具有波束操控角度调节的更好的实施方式，因为超声阵列能够关于ROI进行移动，同时减小波束在ROI内的操控角度。

图12图示了被显示给用户的2D超声图像的显示99。类似于第一实施例，详细82和宽视场80可以挨着彼此或以空间配准的方式进行显示。在图12中图示了后一种情况，其中，利用线性和相控阵列获得的图像挨着彼此进行放置。相比于图10a-10b，详细视图82对于用户来说将会显现为具有与该实施例相比更大的穿透深度，其中，探头的位置关于ROI的位置是固定的。能够在探头行进(移动)期间连续采集详细视图图像，使得能够利用在不同时间点处采集的更高分辨率的详细视图图像82对宽视图图像80进行实时更新。

基于ROI识别和用户识别的参数，图像处理器68可以针对图像质量参数(例如，轴向噪声、横向斑点、轴向强度等)分析获得的超声数据。可以将这些质量参数进一步显示给用户。也能够将这些质量参数用作到驱动机构的输入以自动地移动探头，使得它能够是用于对ROI图像质量的自动优化的反馈环的部分。可以将这样的自动化用于探头的精细移动，同时能够经由用户接口来控制粗略运动。

超声图像的质量参数也将会通过由干扰分析器69调节的波束操控参数来确定。能够经由用户接口38为用户提供关于驱动机构操作和波束操控的额外控制。用户接口能够是与显示相关联的触摸屏，所述触摸屏允许用户在显示的图像中手动定义ROI、探头的移动和强反射的区域。在ROI上触摸和/或进行“捏夹”或“分开”的移动能够用于在(一个或多个)特定方向上物理地移动探头，或者如果穿透深度对于给定探头的位置是足够的，那么采集详细视图。

在替代实施例中，以相对高的频率获得的ROI的实时详细3D视场被嵌入宽视图2D图像。这具有如下优点：采集宽视图2D图像消耗更少的处理能力并使用更少的换能器，并且能够以最高可能的帧率获得3D图像(或双平面ROI)。对于在一个维度(例如，ICE)上具有小孔的阵列，该实施例提供了基于更有利的孔维度(ICE轴向和横向)进行成像的宽视图以及以所有维度(例如ICE：包括仰角)进行成像的详细ROI，这在高频率下变得更为有利。

ROI识别器能够使用来自特定目标(例如，导管、针或能够任选地被标记有超声增强对比特征的工具)的超声数据来自动识别ROI。借助于这些目标的几何形状和方面(或标记或位置传感器)，能够由图像分析单元68’辨识出这些目标并且能够自动生成ROI的坐标。

在另一实施例中，最初能够利用相对高的频率波束来采集感兴趣体积的图像，该感兴趣体积能够被用户识别为ROI。另外，相比于针对ROI所使用的成像频率，用户能够经由用户接口来降低成像频率，以便以更高的穿透深度获得宽视图图像，其中，宽视图图像包括ROI。类似于先前的实施例，这些视场可以挨着彼此或以空间配准的方式进行显示。

可以将单独的要求强加到可变频率波束形成器单元64’(或任选地换能器频率控制器62)的集成电路(IC)电子设备上，以便提供被施加到CMUT的偏置电压改变的最优速度。对于上述大多数实例，当前的IC电子器件技术可以是足够的。替代地，在甚至需要针对偏置电压改变的更大速度的情况下，也可以使用如在WO/2015/086413中的描述的3端子CMUT。

在图14中图示了根据本发明的用于可变频率图像采集的工作流200。在步骤201处，对包括宽视图80的体积视场131进行成像。在步骤202中，由识别器检测ROI 82，能够基于例如有区别的解剖特征30或基于用户输入来执行自动检测。在步骤203中，可以向用户显示ROI的轮廓。另外，还识别出体积区域内的高强度区域并将其示出给用户。在该阶段处，用户也能够经由用户接口38与系统100手动地交互，从而调节ROI的大小、位置以及高强度区域的位置。另外，在步骤204中，用户能够选择ROI的详细视图的期望分辨率(或频率)。图像处理器68将选定的分辨率进一步转变成换能器操作频率。替代地，在该步骤中，图像处理器68能够基于从探头10(即，探头内的换能器阵列14)到ROI的固定距离来计算能够对ROI 82进行成像的频率上限。频率上限也能够基于若干阈值频率值来计算：根据高强度区域关于波束在ROI内的操控角度的位置导出的第一阈值；以及根据超声波长等于阵列节距值导出的第二阈值频率值。

在计算出的频率上限或由用户选择的频率在阈值以上的情况下，可以由干扰分析器69来调节波束操控参数。可以将该信息(频率和操控角度)显示在显示器上。在步骤205中，系统100将会以增大的分辨率采集ROI的详细视图。在步骤206中，向用户显示宽的且详细的视场。

在图15中图示了根据本发明的另一实施例的用于可变频率图像采集的工作流300。在步骤301处，采集体积视场131。在步骤302中，由识别器来检测ROI 82。还由图像处理器来识别体积区域内的高强度区域。在步骤303中，可以向用户显示ROI的轮廓和高强度区域的位置。在该阶段处，用户也能够经由用户接口38与系统100’手动交互，从而调节ROI的大小、位置以及高强度区域。并行地，在步骤307中，图像处理器68计算从探头到RIO的最远边缘的距离。另外，在步骤304中，用户能够选择ROI的详细视图的期望分辨率(或频率)。在该步骤中，可以向用户给出针对使用给定的超声阵列的选定的分辨率的最优波束操控参数的指示。在步骤309中，基于该信息，图像处理器68计算对应于选定的分辨率(频率)的穿透深度。在步骤308中，将探头与ROI之间的距离与穿透深度进行比较。在该阶段处，如果检测到高强度区域，那么干扰分析器还调节波束操控参数。如果计算出的穿透深度大于到ROI的距离，那么工作流后跟随有步骤305，其中，系统100以选定的分辨率和经调节的波束操控参数来采集ROI的详细视图。如果计算出的穿透深度小于到ROI的距离，那么工作流后跟随有步骤310，其中，驱动机构提供探头朝向ROI的位置的移动。通过ROI位置、选定的分辨率和波束操控参数来确定移动距离，其中，可以由干扰分析器依据高强度区域的存在和阵列的结构设计来调节参数。在移动距离受被成像体积(目标)的解剖结构限制而使得不能进一步移动探头的情况下，该系统100’可以在考虑解剖限制和给定阵列的节距的情况下向用户提供能够采集ROI的计算出的最优分辨率的反馈。另外，在步骤305中，系统100以选定的分辨率或最优的建议分辨率采集ROI的详细视图。在步骤306中，向用户显示宽的且详细的视场。

本领域技术人员应当理解，本发明的原理能够被实践在2D和3D超声成像两者中。

单个单元或设备可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。

权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种用于提供包括感兴趣区域(82、82’)的体积区域的超声图像的超声系统(100)，包括：

-探头(10)，其具有CMUT换能器(14)的阵列，所述阵列在方位维度和仰角维度中的至少一个中具有节距值p，所述阵列适于在所述体积区域上在可变频率范围中操控超声波束；

-波束形成器(64)，其被耦合到所述阵列，并且适于控制对所述超声波束的操控并提供所述体积区域的超声图像数据，其中，在方位操控角度和仰角操控角度中的至少一个内操控所述波束；

-换能器频率控制器(62)，其被耦合到所述波束形成器，并且适于使所述CMUT换能器的操作频率在所述频率范围内变化，所述频率控制器被布置为针对在所述体积区域中被操控的所述超声波束将所述操作频率设定到第一频率，并且针对在所述感兴趣区域内被操控的所述超声波束将所述操作频率改变为第二频率，所述第二频率高于所述第一频率；

-图像处理器(68)，其响应于所述超声图像数据，所述图像处理器适于识别在所述体积区域内的高强度区域的位置，所述高强度区域具有比所述超声图像的平均强度高至少两倍的信号强度；以及

-干扰分析器(69)，其被耦合到所述图像处理器和所述换能器频率控制器(62)，当所述第二频率在根据所述高强度区域关于所述操控角度的位置导出的第一阈值频率值以上时，所述分析器适于调节在所述感兴趣区域内被操控的所述波束的波束操控参数中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的超声系统，其中，所述波束操控参数包括：超声频率、接收到的信号谱滤波、方位操控角度和仰角操控角度。

3.根据权利要求2所述的超声系统，其中，所述干扰分析器适于将所述第二频率降低到所述第一阈值频率值以下。

4.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述干扰分析器还适于将所述第二频率降低到第二阈值频率值以下，所述第二阈值频率值低于所述第一阈值频率值，其中，所述第二阈值频率值对应于这样的换能器频率：针对所述换能器频率，超声波长等于所述阵列的节距值。

5.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述干扰分析器还适于将所述第二频率降低到第二阈值频率值以下，所述第二阈值频率值低于所述第一阈值频率值，其中，所述第二阈值频率值对应于这样的换能器频率：针对所述换能器频率，超声波长等于所述阵列的节距值乘以二。

6.根据权利要求2所述的超声系统，还包括：用户接口(38)，其被耦合到所述图像处理器(68)，并且响应于对所述体积区域内的所述感兴趣区域和所述高强度区域的用户手动选择，所述用户接口还能够基于所述用户手动选择来调节所述波束操控参数中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的超声系统，其中，所述用户手动选择还包括：从所述可变频率范围对所述第二频率和所述第一频率的频率选择；以及另外的波束参数选择。

8.根据权利要求7所述的超声系统，其中，所述另外的波束参数包括所述方位操控角度和所述仰角操控角度。

9.根据权利要求1所述的超声系统，其中，所述探头是腔内探头，并且所述系统还包括：

-驱动机构，其被耦合到所述探头和所述图像处理器，所述驱动机构在成像期间使得所述探头能够关于所述感兴趣区域移动。

10.根据权利要求9所述的超声系统，还包括：用户接口(38)，其被耦合到所述图像处理器(68)，并且响应于对所述体积区域内的所述感兴趣区域的用户手动选择，所述用户接口还能够基于所述用户手动选择来调节所述波束操控参数中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的超声系统，其中，所述用户接口还响应于对所述体积区域内的所述高强度区域的手动选择。

12.根据权利要求11所述的超声系统，其中，所述用户手动选择包括：从所述可变频率范围对所述第二频率和所述第一频率的频率选择；以及另外的波束参数选择。

13.根据权利要求12所述的超声系统，其中，所述另外的波束参数所述方位操控角度和所述仰角操控角度。

14.根据权利要求10所述的超声系统，其中，所述干扰分析器适于减小在所述感兴趣区域内被操控的所述波束的所述方位操控角度和所述仰角操控角度中的至少一个。

15.一种在可变频率处提供包括感兴趣区域的体积区域的超声图像的方法(200、300)，其中，所述方法包括：

-在所述体积区域上对超声波束在可变频率范围中在方位操控角度和仰角操控角度中的至少一个中进行操控，其中，所述操控是使用CMUT换能器(14)的阵列来执行的，所述阵列在方位维度和仰角维度中的至少一个中具有节距值p；

-控制所述超声波束操控并提供所述体积区域的超声图像数据，其中，控制包括：设定在所述体积区域内被操控的所述超声波束的第一频率，并且将所述第一频率改变为在所述感兴趣区域内被操控的所述超声波束的第二频率；

-处理所述超声图像数据以便产生超声图像；

-识别在所述体积区域内的高强度区域的位置，所述高强度区域具有比所述超声图像的平均强度高至少两倍的信号强度；

-根据所述高强度区域关于所述操控角度的位置导出第一阈值频率值；并且

-当所述第二频率在所述第一阈值频率值以上时，调节在所述感兴趣区域内被操控的所述波束的波束操控参数中的至少一个。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述波束操控参数包括波束频率、方位操控角度和仰角操控角度。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：

-根据超声波长等于所述阵列的节距值而导出第二阈值频率值；并且

-当所述第二频率在所述第二阈值频率值以上时，进一步调节所述波束操控参数。