CN112672832A - 超声成像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超声成像设备，包括以多个行(Ri)和多个列(Cj)的阵列(100)布置的多个超声换能器(103)，该阵列(100)被划分成相邻换能器的多个子阵列(105)，每个子阵列包括多个行和多个列，对于每个子阵列(105)，该设备包括：‑单个传输和/或接收电路(123)；以及‑选择器‑组合器和/或选择器‑分路器电路(125)，其可配置为将子阵列(105)的换能器(103)中的任何一个单独连接到子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)，或者同时将子阵列(105)的多个换能器(103)连接到子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)，该设备还包括控制电路(CTRL)，该控制电路适于单独地控制不同子阵列(105)的选择器‑组合器和/或选择器‑分路器电路(125)。

Description

超声成像设备
技术领域
本公开涉及超声成像领域，并且更具体地，针对包括多个超声换能器和用于控制这些换能器的电子电路的超声成像设备。
背景技术
超声成像设备常规地包括多个超声换能器和连接到换能器的电子控制电路。在操作中，换能器组件被放置在主体的前面，期望采集该主体的图像。电子设备被配置为向换能器施加电激励信号，以使得由换能器朝向待分析的主体传输超声波。由换能器传输的超声波被待分析的主体(通过其内部和/或表面结构)反射，并且然后返回到换能器，该换能器将它们转换回电信号。电响应信号由电子控制电路读取，并且可以被存储和分析以从中推导出与所研究的主体相关的信息。
在二维图像采集设备的情况下，超声换能器可以被布置成线性阵列，或者在三维图像采集设备的情况下被布置成阵列。在二维图像采集设备的情况下，所采集的图像一方面代表所研究的主体在由线性阵列中的换能器的对准轴定义的平面中的横截面，并且另一方面代表所研究的主体在由换能器的传输方向定义的平面中的横截面。在三维图像采集设备的情况下，所采集的图像代表由阵列中的换能器的两个对准方向和换能器的传输方向定义的体积。
本文中更具体地考虑三维图像采集设备。在这样的设备中，超声换能器的数量可能非常多，通常从几百到几千，或者甚至更多。这对于电子换能器控制电路的形成和/或所采集的数据到外部处理系统的传输引起了问题。
已经提供了三维图像采集设备，其中电子控制电路包括：比换能器的数量更少的多个传输和/或接收电路，以及多路复用电路，该多路复用电路被控制为使得在超声图像采集阶段期间，不同的换能器共享相同的传输和/或接收电路。这使得能够限制电子控制电路的体积，并简化所采集的数据的传输和处理。然而，已知的设备具有局限性，特别地由于换能器阵列和设备的传输和/或接收电路之间的链路的配置的有限可能性。
发明内容
实施例的目的是提供一种克服了已知设备的全部或部分缺点的三维超声图像采集设备。
为此，实施例提供了一种超声成像设备，其包括以多个行和多个列的阵列布置的多个超声换能器，该阵列被划分成相邻换能器的多个子阵列，每个子阵列包括多个行和多个列，对于每个子阵列，该设备包括：
-单个传输和/或接收电路；以及
-组合器选择器和/或分路器选择器电路，其可配置为将子阵列的换能器中的任何一个单独耦接到子阵列的传输和/或接收电路，或者同时将子阵列的多个换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路，
该设备还包括控制电路，该控制电路适于单独地控制不同子阵列的组合器选择器和/或分路器选择器电路。
根据实施例，控制电路被配置成在超声图像采集阶段期间控制组合器选择器和/或分路器选择器电路，以同时：
-在第一子阵列中，将子阵列的单个换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路；以及
-在第二子阵列中，将子阵列的多个换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路。
根据实施例，控制电路被配置成在超声图像采集阶段期间控制组合器选择器和/或分路器选择器电路，以在每个子阵列中同时将子阵列的全部换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路。
根据实施例，控制电路被配置成在超声图像采集阶段期间控制组合器选择器和/或分路器选择器电路，以在每个子阵列中同时将子阵列的全部换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路。
根据实施例，控制电路被配置成在超声图像采集阶段期间控制组合器选择器和/或分路器选择器电路，以在每个子阵列中连续地：
-同时将子阵列的同一列的全部换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路，并且同时将子阵列的其他换能器与子阵列的传输和/或接收电路隔离；
-同时将子阵列的同一行的全部换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路，并且同时将子阵列的其他换能器与子阵列的传输和/或接收电路隔离；以及
-同时将子阵列的同一对角线的全部换能器耦接到子阵列的传输和/或接收电路，并且同时将子阵列的其他换能器与子阵列的传输和/或接收电路隔离。
根据实施例，每个传输和/或接收电路包括传输电路和接收电路。
根据实施例，对于每个子阵列，组合器选择器和/或分路器选择器电路包括：从一个输入端子到m*n个输出端子的传输分路器选择器，m和n是分别指定子阵列的行数和列数的整数；以及从m*n个输入端子到一个输出端子的接收组合器选择器；
-传输分路器选择器的输入端子耦接到传输电路的输出端子；
-传输分路器选择器的m*n个输出端子分别耦接到子阵列的m*n个换能器；
-接收组合器选择器的m*n个输入端子分别耦接到子阵列的m*n个换能器；以及
-接收组合器选择器的输出端子耦接到接收电路的输入端子。
根据实施例，在每个组合器选择器和/或分路器选择器电路中，传输分路器选择器的m*n个输出端子分别通过m*n个传输开关耦接到子阵列的m*n个换能器，并且接收组合器选择器的m*n个输入端子分别通过m*n个接收开关耦接到子阵列的m*n个换能器。
根据实施例，在每个组合器选择器和/或分路器选择器电路中，接收分路器选择器的m*n个输入端子还分别通过m*n个前置放大器耦接到子阵列的m*n个换能器。
根据实施例，控制电路被配置为控制组合器选择器和/或分路器选择器电路以：在超声图像采集阶段期间，在每个子阵列中，在超声波传输阶段期间，将子阵列的第一组超声换能器耦接到子阵列的传输电路；并且在超声波的后续接收阶段期间，将不同于第一组的子阵列的第二组超声换能器耦接到子阵列的接收电路。
附图说明
前述特征和优点以及其他特征和优点将在以下通过说明而非限制的方式给出的具体实施例的描述中参照附图进行详细描述，在附图中：
图1是根据实施例的超声图像采集设备的示例的简化透视图；
图2示出了图1的设备的配置示例；
图3示出了图1的设备的配置的另一示例；
图4示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的示例；
图5示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例；
图6示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例；
图7示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例；
图8示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例；
图9示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例；以及
图10是进一步详细地示出图1的设备的实施例的电路图。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，各种实施例之间共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。
为了清楚起见，仅详细示出和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元素。特别地，所描述的成像设备的各种可能的应用没有详细描述，所描述的实施例与超声成像设备的通常应用兼容。进一步，由控制电路施加到超声换能器的电激励信号的属性(频率、形状、幅值等)没有详细描述，所描述的实施例与当前在超声成像系统中使用的激励信号兼容，其可以根据所考虑的应用，并且特别是根据待分析的主体的性质和根据期望采集的信息的类型进行选择。类似地，没有详细描述应用于由超声换能器递送并由控制电路读取的电信号以提取与待分析的主体相关的有用信息的各种处理，所描述的实施例与当前在超声成像系统中使用的处理兼容。进一步，超声换能器和所描述的成像设备的控制电路的形成没有详细说明，基于本公开的指示，通过使用已知的超声换能器和电子电路形成技术，这些元件的详细结构在本领域技术人员的能力范围内。
除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及耦接在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以通过一个或多个其他元件连接或者它们可以通过一个或多个其他元件耦接。
图1是根据实施例的超声图像采集设备的示例的简化透视图。
图1的设备包括布置成M个行Ri和N个列Ci的基本超声换能器103的阵列100，I是从1到M的范围内的整数，J是从1到N的范围内的整数，M和N是大于1的整数。在所示的示例中，M＝N＝12。所描述的实施例当然不限于这种特定情况。应该特别注意的是，值M和N可以彼此不同。例如，基本换能器103在制造偏差内是完全相同的。换能器103可以是CMUT型换能器(电容式薄膜超声换能器)、压电换能器、晶体换能器或任何其他类型的超声换能器。
在图1的实施例中，阵列100被划分成相邻换能器的多个子阵列105，每个子阵列包括多个行和多个列。在此相邻的换能器意味着，在每个子阵列105中，子阵列的换能器103被聚集，也就是说，没有另一子阵列105的换能器103被布置在该子阵列的两个换能器103之间。换句话说，每个子阵列105由位于阵列100的多个连续行Ri和多个连续列Cj的组件的交叉点处的全部换能器103形成。在图1的示例中，子阵列105不重叠，也就是说，每个换能器103属于设备的单个子阵列105。子阵列105例如都具有相同的尺寸。此后，m和n分别表示每个子阵列105的行数和列数，m和n是大于或等于2的整数。在所示示例中，m＝n＝2。然而，所描述的实施例不限于这种特定情况。应该特别注意的是，值m和n可以彼此不同。优选地，M是m的倍数，并且N是n的倍数。因此，阵列100被划分成以阵列布局布置的(M/m)*(N/n)个子阵列105。在图1的示例中，阵列100被划分成6×6子阵列105。
图1的设备还包括连接到阵列100的换能器103的电子控制电路120。对于阵列100的每个子阵列105，电子控制电路120包括特别专用于子阵列105的换能器103的单个传输和/或接收电路123，以及专用于子阵列105的换能器103的组合器选择器和/或分路器选择器电路125，该组合器选择器和/或分路器选择器电路125可配置为将子阵列105的换能器中的任何一个单独耦接到传输和/或接收电路123，或者同时将子阵列105的多个换能器耦接到传输和/或接收电路123。因此，电子控制电路120包括(M/m)*(N/n)个传输和/或接收电路123(例如相同或相似的)，以及(M/m)*(N/n)个组合器选择器和/或分路器选择器电路125(例如相同或相似的)。每个电路125相当于从m*n个输入到单个输出的组合器选择器和/或从单个输入到m*n个输出的分路器选择器。为了简化，图1中已经示出了单个组合器选择器和/或分路器选择器电路125。
在图1的示例中，每个换能器103只能耦接到与其所属的子阵列105相关联的传输和/或接收电路123。换句话说，组合器选择器和/或分路器选择器电路125不能将子阵列105的换能器103耦接到与另一子阵列105相关联的传输和/或接收电路123，并且不能将属于不同子阵列105的换能器103耦接在一起。
在图1的示例中，电路125以m*n个开关SWk的形式示意性地示出，k是从1到m*n的范围内的整数，分别将子阵列105的m*n个换能器103并联耦接到相同的传输和/或接收电路123。因此，当电路125的开关SWk中的单个一个开关接通时，相对应的换能器103可以被传输和/或接收电路123单独激励和/或读取。这个配置在图2中示出，其中只有电路125的开关SW2接通，由此子阵列105的单个换能器103(在图2中以黑色示出)被激活。
当电路125的多个开关SWk同时接通时，相对应的换能器103可以被传输和/或接收电路123同时激励和/或读取，并且因此一起充当更大尺寸的单个换能器。这个配置在图3中示出，其中电路125的全部开关SWk接通，使得子阵列105的全部换能器103(在图3中以黑色示出)同时被激活。
应当注意的是，在图1的实施例中，(M/m)*(N/n)个电路125是单独可控的。换句话说，其可以被提供为在超声图像采集阶段的同时，不同地配置与不同子阵列105相关联的组合器选择器和/或分路器选择器电路125。为此，电子控制电路120可以包括耦接到不同电路125的控制端子(图1中未详细示出)的单个控制电路CTRL。
图1的实施例的优点是组合器选择器和/或分配器选择器电路125的布局，并且更具体地说，将阵列100划分成经由组合器选择器和/或分路器选择器电路耦接到同一传输和/或接收电路的相邻换能器的多个子阵列，使得能够实施能够根据待分析的主体类型和/或期望被采集的数据来选择的超声图像采集的各种策略。现在将结合图4至图9描述借助于图1的设备的超声图像采集的方法的示例。
图4示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的示例。在图4的方法中，连续执行m*n个局部图像采集，之后根据m*n个采集的局部图像重建最终图像。对于局部图像的每次采集，每个子阵列105的单个换能器103被激活。更特别地，在这个示例中，局部图像的每次采集包括超声波的传输阶段，随后是所传输的超声波的回声的接收阶段。在传输阶段期间，在每个子阵列105中，单个换能器103耦接到与子阵列125相关联的电路123，其他换能器与电路123隔离。然后，电路123向激活的换能器103施加电激励信号，以使得仅通过这个换能器进行超声波的传输。在接收阶段期间，在每个子阵列105中，相同的单个换能器103耦接到与子阵列105相关联的电路123，其他换能器与电路123隔离。电路123然后读取代表仅由该换能器接收的超声回声的电信号。在局部图像的每次新采集时，组合器选择器和/或分路器选择器电路125被重新配置，以连续涵盖(involve)每个子阵列105的m*n个换能器103。
在图4中，将阵列100的四个视图(A)、(B)、(C)和(D)(对应于根据这个方法的超声图像采集阶段期间设备的电路125的四个连续配置)作为示例示出。在这个图以及下面的图5至图9中，有源换能器103(即，通过电路125耦接到传输和/或接收电路123)以黑色示出，并且无源换能器103(即，通过电路125与传输和/或接收电路123隔离)以白色示出。应当注意的是，在图4中示出的示例中，在局部图像的每个采集阶段，电路125全部以相同的方式配置，即，在采集局部图像的每个阶段，激活的换能器的位置与设备的全部子阵列105中的位置相同。然而，所描述的实施例不限于这种特定情况。
图4的采集方法的优点是，它能够获得高分辨率图像，因为阵列的每个换能器103在采集阶段期间被单独激活和读取。
作为变型，其可以被提供为在局部图像的每次采集时，在传输阶段期间，激活每个子阵列105的全部换能器，并且在接收阶段期间，激活每个子阵列105的单个换能器，如前所述。优点是，这使得能够在传输期间将更多的机械能发送到待分析的介质中，并且因此提高图像的信噪比，同时受益于高分辨率，因为阵列的每个换能器103被单独读取。
图5示出了通过图1的设备采集超声波图像的方法的另一示例。在图5的方法中，实施了单个采集阶段，在该阶段结束时生成最终图像。在采集阶段期间，每个子阵列105的m*n个换能器103被同时激活。更具体地，在该示例中，采集阶段包括超声波的传输阶段，随后是所传输的波的回声的接收阶段。在传输阶段，在每个子阵列105中，子阵列的m*n个换能器103同时耦接到与子阵列105相关联的电路123。电路123然后向子阵列的全部换能器103施加电激励信号，使得这些换能器中的每一个同时传输相同的超声波。在接收阶段，在每个子阵列105中，子阵列的m*n个换能器103同时耦接到与子阵列105相关联的电路123。电路123然后读取代表由子阵列的m*n个换能器103同时递送的电信号之和的电信号。
与图4的方法相比，图5的采集方法的优点是，它能够在单次超声照射中获得图像(与图4的示例中的m*n次连续照射相比)。进一步，在采集期间传输和接收的总超声功率高于在图4的方法的每个部分采集期间传输和接收的总超声功率，这在某些应用中可能是有利的。然而，这些优点是在损害最终图像分辨率的情况下获得的，因为在图5的示例中，阵列100实际上像具有更大尺寸的(M/m)x(N/n)换能器的阵列一样使用。
图6示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例。在图6的方法中，实施了单个采集阶段，在该阶段结束时获得最终图像。在采集阶段，每个子阵列105的m*n个换能器103的一部分或全部被去激活。激活的换能器103根据不规则和稀疏的布局分布，例如根据随机或伪随机布局分布。当然，激活的换能器的分布可以不同于图6中示出的分布。这种类型的分布的优点是，它能够在单次超声照射中获得研究对象的相对精确的图像。
图7示出了通过图1的设备采集超声图像的方法的另一示例。如图6的示例中的那样，实施了单个采集阶段，在该阶段结束时获得最终图像。与图6的方法的区别在于，在图7的示例中，在采集阶段，在子阵列105中的一些(但不是全部)中，子阵列的全部m*n个换能器103被同时激活。优点是，这使得能够在保持图6的方法的优点的同时，受益于设备的某些区域中的强超声功率，并且因此提高最终图像的信噪比。在图7的示例中，使其换能器全部同时激活的子阵列105以不规则和稀疏的布局布置，例如随机或伪随机地布置。作为变型，使其换能器全部同时激活的子阵列105可以根据规则分布来进行分布，例如，分布在阵列100的外围区域中，如图8所示。
图9示出了通过图1的设备采集超声波图像的方法的另一示例。在图9的方法中，连续执行三个局部图像采集，之后根据三个采集的局部图像重建最终图像。在局部图像的第一采集阶段，在每个子阵列105中，子阵列105的同一列的全部换能器被同时激活，子阵列105的其他列的换能器被去激活。更具体地，在这个示例中，在局部图像的第一采集阶段期间，阵列100的N/n列中的、规则分布成阵列100的全部换能器103被同时激活，阵列100的其他列的换能器被去激活。在局部图像的第二采集阶段，在每个子阵列105中，子阵列105的同一行的全部换能器被同时激活，子阵列105的其他行的换能器被去激活。更具体地，在这个示例中，在局部图像的第一采集阶段期间，阵列100的M/m行中的、规则分布成阵列100的全部换能器103被同时激活，阵列100的其他行的换能器被去激活。在局部图像的第三采集阶段，在每个子阵列105中，子阵列105的同一对角线的全部换能器被同时激活，子阵列105的其他换能器被去激活。应该注意的是，在图9的示例中，已经考虑了4×4换能器103的子阵列105，而不是如前面示例中的2×2换能器的子阵列105。然而，图9的方法当然可以应用于任何尺寸的子阵列105。
图10是进一步详细地示出图1的设备的实施例的电路图。在图10中，示出了2×2换能器103的单个子阵列105，以及组合器选择器和/或分路器选择器电路125和相关联的传输/接收电路123，以及电子控制电路120的控制电路CTRL。为了形成完整的电子控制电路120，电路125和123可以被复制阵列100中的子阵列105的次数。控制电路CTRL对于该设备的全部电路125和全部电路123是公共的。
每个换能器103包括两个电极E1和E2。当在其电极E1和E2之间施加适当的激励电压时，换能器传输超声波。当换能器接收给定波长范围内的超声波时，它在其电极E1和E2之间递送代表所接收的波的电压。
每个电路125包括分别耦接(例如连接)到相对应的子阵列的换能器103的m*n个电极E1的m*n个端子ak(k是从1到m*n的范围内的整数)。阵列100的换能器103的电极E2全部耦接(例如连接)到相同的端子b，用于供应电路120的DC偏置电压Vbias。
在这个示例中，每个电路123包括传输电路152和接收电路154。
在所示的示例中，每个传输电路152包括单个脉冲发生器TX。每个脉冲发生器TX包括适于接收逻辑控制信号的输入节点in_tx和适于向相对应的子阵列105的换能器103递送电激励信号的输出节点out_tx。在这个示例中，当施加到发生器TX的输入节点in_tx的逻辑信号处于第一状态，例如高电平状态时，发生器TX在其输出节点out_x上递送高电平电压HV+，并且当施加到发生器TX的节点in_tx的逻辑信号处于第二状态时，发生器TX在其输出节点out_tx上递送低电平电压HV-。例如，电压HV+和HV-相对于设备的DC偏置电压Vbias分别为正和负。作为变体，电压HV-等于偏置电压Vbias，并且电压HV+相对于电压Vbias为正。脉冲发生器TX的输出信号对应于子阵列105的一个或多个换能器103的激励信号，该激励信号可以在超声波的传输阶段期间施加到经由电路125激活的(多个)换能器的(多个)电极E1。激励信号的电压电平相对较高，例如，在从10到50伏的峰到峰的数量级(即，在低电平HV-和高电平HV+之间)。作为示例，电路120可以包括DC/DC电压转换器(未示出)，其能够从电路120的较低电源电压(未示出)(例如在1至5伏的范围内)生成脉冲发生器TX的电源电压HV+和可能的HV-。
控制电路CTRL包括耦接(例如连接)到不同脉冲发生器TX的输入节点in_tx的输出端子。控制电路CTRL适于将逻辑控制序列应用于不同的脉冲发生器TX。控制电路CTRL特别能够同时且顺序地单独控制不同的脉冲发生器TX。控制电路CTRL例如包括一个或多个数字处理或调节电路(未详细描述)(例如微处理器或可编程逻辑电路类型(例如，FPGA))，以及一个或多个存储器电路(未详细描述)。控制电路CTRL例如适于存储例如对应于不同的激励频率的多个预定的换能器激励场景，并且能够由用户根据设想的应用进行选择。
每个接收电路154适于放大和数字化电信号，该电信号代表在超声波接收阶段期间由通过电路125激活的子阵列105的超声换能器生成的电响应信号的总和。在图10的示例中，每个接收电路154包括放大器156(优选地是低噪声的，其输入耦接(例如连接)到电路154的输入节点in_rx)，以及模数转换器ADC，其输入耦接(例如连接)到放大器156的输出并且其输出耦接(例如连接)到接收电路154的输出端口out_rx(例如，通过多个位)。接收电路154的输出out_rx耦接(例如连接)到控制电路CTRL的输入端口。
实际上，接收电路154可以包括本文没有详细描述的附加元件，诸如输入节点in_rx和放大器156的输入之间的阻抗匹配电路、放大器156的输出和ADC转换器的输入之间的增益调节电路、和/或放大器156的输出和ADC转换器的输入之间的抗混叠模拟滤波器，例如增益调节电路的输出和ADC转换器的输入之间的抗混叠模拟滤波器。对于关于传输和接收电路152和154的形成的进一步的细节，可以参考例如由申请人先前提交的专利申请WO2018/127655。
每个电路125适于在超声波传输阶段期间，将传输电路152的输出节点out_tx耦接到子阵列105的一个或多个换能器103的电极E1，并且在超声波接收阶段期间，将接收电路156的输入节点in_rx耦接到子阵列105的一个或多个换能器103的电极E1。
在图10的示例中，每个电路125包括分路器选择器电路162和分路器选择器电路164。电路162是从一个输入端子e_tx到m*n个输出端子sk_tx(k是从1到m*n的范围内的整数)的分路器选择器。作为示例，电路162包括分别将其m*n个输出端子sk_tx并联耦接到其输入端子e_tx的m*n个单独可控开关(图中未详细示出)。电路164是从m*n个输入端子ek_rx(k是从1到m*n的范围内的整数)到一个输出端子s_rx的组合器选择器。作为示例，电路164包括分别将其m*n个输入端子ek_rx并联耦接到其输出端子s_rx的m*n个单独可控开关(图中未详细示出)。电路162和164中的每一个包括耦接(例如连接)到控制电路CTRL的相对应的输出端子的一个或多个配置端子。
分路器选择器162的输入端子e_tx被耦接(例如连接)到传输电路152的输出端子out_tx。组合器选择器164的输出端子s_rx耦接(例如连接)到接收电路154的输入端子in_rx。
在图10的示例中，电路125还包括分别将m*n个端子ak耦接到电路162的m*n个输出端子sk_tx的m*n个开关SWk_tx(k是从1到m*n的范围内的整数)。更具体地，在所示的示例中，对于子阵列105的每个换能器103，相对应的开关SWk_tx具有耦接(例如连接)到端子ak(其耦接到换能器电极E1)的第一传导端子，以及耦接(例如连接)到相同秩数(rank)的分路器选择器162的输出端子sk_tx的第二传导端子。开关SWk_tx的功能是能够在超声信号的接收阶段期间隔离具有传输路径的换能器，以避免传输路径中的信号损失。作为变型，开关SWk_tx可以省略，因为在图10的示例中，换能器和传输路径之间的隔离已经由电路162保证。在这种情况下，m*n个端子ak可以直接连接到电路162的m*n个输出端子sk_tx。
进一步，在图10的示例中，电路125包括分别将m*n个端子ak耦接到组合器选择器164的m*n个输入端子ek_rx的m*n个开关SWk_rx(k是从1到m*n的范围内的整数)。在所示的示例中，电路125还包括分别与m*n个开关SWk_rx串联放置在端子ak和ek_rx之间的m*n个前置放大器166_k(k是从1到m*n的范围内的整数)。更具体地，在所示的示例中，对于子阵列105的每个换能器103，相对应的开关SWk_rx具有耦接(例如连接)到端子ak(其耦接到换能器的电极E1)的第一传导端子，以及耦接(例如连接)到具有相同秩数k的放大器166_k的输入端子的第二传导端子。进一步，放大器166_k具有耦接(例如连接)到相同秩数k的组合器选择器164的输入端子ek_rx的输出端子。在图10的示例中，由于前置放大器166_k被提供在电路162的输入端子ek_rx中每一个的上游，组合器选择器164还包括适于在端子s_rx上递送等于施加到所选择的输入端子ek_rx的电压之和的电压的、具有多个可选输入端子的电压加法器。作为变型，可以省略前置放大器166_k，在这种情况下，每个开关SWk_rx具有直接耦接到组合器选择器164的相对应的输入端子ek_rx的其第二传导端子。在这种情况下，组合器选择器164可以仅由分别将其m*n个输入端子ek_rx并联耦接到其输出端子s_rx的m*n个单独可控开关形成。
应该注意的是，在图10的示例中，开关SWk_rx的作用基本上是保护接收路径，并且特别地在传输阶段期间保护前置放大器166_k、组合器选择器164和接收电路154。然而，如果元件166_k(如果存在的话)、164和/或154的制造技术与由传输电路152递送的电压电平+HV和–HV兼容，则可以省略开关SWk_rx。作为变型，开关SWk_rx可以用保护电路来代替，该保护电路适于对高压信号进行限幅，并且仅让位于低压信号。作为示例，每个保护电路可以由反向并联(首尾相连)的两个二极管的组合形成，该组合的第一端子耦接(例如连接)到相对应的端子ak，并且该组合的第二端子耦接(例如连接)到接地。
控制电路CTRL适于通过图中未示出的控制链路来控制开关SWk_rx和SWk_tx。
例如，电子控制电路120的不同部件可以集成在一个或多个集成电路芯片中，例如以CMOS技术。
图10的设备操作如下。在超声波的传输阶段，控制电路CTRL在每个电路125中控制开关SWk_tx的导通和开关SWk_rx的断开，并进一步控制分路器选择器162将期望被激活的换能器103的电极E1耦接到传输电路152的输出端子out_tx，并将子阵列的其他换能器的电极E1与端子out_tx隔离。在接收超声波的阶段期间，控制电路CTRL在每个电路125中控制开关SWk_rx的导通和开关SWk_tx的断开，并且进一步控制组合器选择器164将期望被激活的(多个)换能器103的电极E1耦接到接收电路154的输入端子in_rx，并且将子阵列的其他换能器的电极E1与端子in_rx隔离。
作为变型(未示出)，传输电路152是递送低压传输信号的低压电路，并且电路125包括分别与m*n个开关SWk_tx串联放置在端子sk_tx和ak之间的m*n个高压放大电路(未示出)。更特别地，对于子阵列105的每个换能器103，相对应的放大电路可以具有耦接(例如连接)到相对应的端子sk_tx的输入端子，以及经由具有相同秩数k的开关SWk_tx耦接到相对应的端子ak的输出端子。这种配置的优点是，在每个子阵列105中，在传输阶段期间，无论子阵列中选择的换能器的数量如何，递送到每个换能器103的功率是相同的。
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，可以组合这些实施例的某些特征，并且本领域技术人员将容易想到其他变型。
特别地，所描述的实施例不限于电子控制电路120的具体实施例，并且特别是结合图10描述的组合器选择器和/或分路器选择器电路125的具体实施例。
进一步，尽管在上文中已经结合图4至图9描述了控制方法的示例，其中在超声图像采集阶段期间，在设备的每个子阵列105中，子阵列的相同换能器在超声波的传输阶段期间以及在所传输的波的回声的后续接收阶段期间被激活，但是所描述的实施例不限于这种特定情况。因此，例如可以提供这些采集方法，其中电路125被控制成使得在同一子阵列105中，在传输阶段期间激活的换能器103的数量不同于在接收阶段期间激活的换能器103的数量。
进一步，虽然上文中仅描述了其中在每个子阵列105中，子阵列的换能器103通过组合器选择器和分路器选择器电路125共享相同的传输电路152和相同的接收电路154的实施例，但是所描述的实施例不限于这种特定情况。作为变型，可以提供这样的设备，其中在每个子阵列105中，子阵列的换能器103各自具有它们自己的传输电路，并且经由电路125共享相同的接收电路，在这种情况下，电路125仅仅是组合器选择器电路；或者其中在每个子阵列105中，子阵列的换能器各自具有它们自己的接收电路，并且经由电路125共享相同的传输电路，在这种情况下，电路125仅仅是分路器选择器电路。
此外，所描述的实施例不限于上面详细描述的示例，其中子阵列105全部具有相同的尺寸。作为变体，阵列100的不同子阵列105可以具有不同的尺寸(即，不同的行数和/或列数)。

Claims (9)

1.一种超声成像设备，包括以多个行(Ri)和多个列(Cj)的阵列(100)布置的多个超声换能器(103)，所述阵列(100)被划分成相邻换能器的多个子阵列(105)，每个子阵列包括m行和n列，m和n是大于或等于2的整数，对于每个子阵列(105)，所述设备包括：
-单个传输和/或接收电路(123)；以及
-组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)，其能够配置为将所述子阵列(105)的换能器(103)中的任何一个单独耦接到所述子阵列(105)的所述传输和/或接收电路(123)，或者同时将所述子阵列(105)的多个换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)，
所述设备还包括控制电路(CTRL)，所述控制电路适于单独地控制不同子阵列(105)的组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)，
其中，所述控制电路(CTRL)被配置为在第一类型的超声图像的采集阶段期间，连续采集主体的m*n个局部图像，并且然后根据m*n个所采集的局部图像重建图像，
所述控制电路(CTRL)被配置为在局部图像的每次采集时，在每个子阵列(105)中，将从所述子阵列的m*n个换能器当中选择的单个换能器(103)耦接到所述子阵列的传输和/或接收电路(123)，并且针对局部图像的每次新采集修改在每个子阵列中选择的换能器，以涵盖每个子阵列的m*n个换能器。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路(CTRL)还被配置为在第二类型的超声图像的采集阶段期间，控制所述组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)，以同时：
-在第一子阵列(105)中，将所述子阵列(105)的单个换能器(103)耦接到所述子阵列的传输和/或接收电路(123)；以及
-在第二子阵列(105)中，将所述子阵列(105)的多个换能器(103)耦接到所述子阵列的传输和/或接收电路(123)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述控制电路(CTRL)还被配置为在第三类型的超声图像的采集阶段期间，控制所述组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)，以在每个子阵列(105)中，同时将所述子阵列(105)的全部换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述控制电路(CTRL)还被配置为在第四类型超声图像的采集阶段期间，控制所述组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)，以在每个子阵列(105)中连续地：
-同时将所述子阵列(105)的同一列的全部所述换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)，并且同时将所述子阵列(105)的其他换能器(103)与所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)隔离；
-同时将所述子阵列(105)的同一行的全部所述换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)，并且同时将所述子阵列(105)的其他换能器(103)与所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)隔离；以及
-同时将所述子阵列(105)的同一对角线的全部所述换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)，并且同时将所述子阵列(105)的其他换能器(103)与所述子阵列(105)的传输和/或接收电路(123)隔离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中每个传输和/或接收电路(123)包括传输电路(152)和接收电路(154)。
6.根据权利要求5所述的设备，其中对于每个子阵列(105)，所述组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)包括从一个输入端子(e_tx)到m*n个输出端子(sk_tx)的传输分离器选择器(162)和从m*n个输入端子(ek_rx)到一个输出端子(sk_rx)的接收组合器选择器(164)，并且其中：
-所述传输分路器选择器(162)的输入端子(e_tx)耦接到所述传输电路(152)的输出端子(out_tx)；
-所述传输分路器选择器(162)的m*n个输出端子(sk_tx)分别耦接到所述子阵列(105)的m*n个换能器(103)；
-所述接收组合器选择器(164)的m*n个输入端子(ek_rx)分别耦接到所述子阵列(105)的m*n个换能器(103)；以及
-所述接收组合器选择器(164)的输出端子(sk_tx)耦接到所述接收电路(154)的输入端子(in_rx)。
7.根据权利要求6所述的设备，其中在每个组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)中，所述传输分路器选择器(162)的m*n个输出端子(sk_tx)分别通过m*n个传输开关(SWk_tx)耦接到所述子阵列(105)的m*n个换能器(103)，并且其中所述接收组合器选择器(164)的m*n个输入端子(ek_rx)分别通过m*n个接收开关(SWk_rx)耦接到所述子阵列(105)的m*n个换能器(103)。
8.根据权利要求7所述的设备，其中在每个组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)中，所述接收组合器选择器(164)的m*n个输入端子(ek_rx)还分别通过m*n个前置放大器(166_k)耦接到所述子阵列(105)的m*n个换能器(103)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，其中所述控制电路(CTRL)被配置为控制所述组合器选择器和/或分路器选择器电路(125)以：在超声图像采集阶段期间，在每个子阵列(105)中，在超声波传输阶段(152)期间，将所述子阵列(105)的第一组超声换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的传输电路(152)；并且在超声波的后续接收阶段期间，将不同于所述第一组的、所述子阵列(105)的第二组超声换能器(103)耦接到所述子阵列(105)的接收电路(154)。
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