CN1882982A - 使用具有波束扫描反转的机械探针的三维超声波成像 - Google Patents

Abstract

一种用于三维扫描的超声波探针，包括来回机械扫掠的一维阵列换能器。当该阵列换能器在一个方向扫掠时，该阵列通过从左向右扫描的图像平面来扫描该体积区域。当该阵列换能器在相反方向扫掠时，反转波束扫描的方向以便通过从右向左扫描的图像平面来扫描该体积区域。该波束扫描方向的反转使得该被扫描平面实质上对齐，从而减少了扫描伪影。

Description

使用具有波束扫描反转的机械探针的三维超声波成像

本发明涉及超声波诊断成像，更特别地，涉及具有机械振荡阵列的三维超声波成像。

已经利用电子操纵和机械操纵的探针建立了实时三维超声波诊断成像系统。在扫描快速运动目标例如心脏时，电子波束操纵是非常有利的。例如在US专利5993390(Savord)、6013032(Savord)、6102860(Mooney)、6126602(Savord)和6375617(Fraser)中记载了用于心脏扫描的具有二维阵列的实时三维扫描探针。对于希望有大孔径(aperture)的3D腹部扫描，机械波束操纵是有利的。US专利5460179(Okunuki等人)示出了一种在探针内机械扫掠(sweep)弯曲一维阵列的3D成像探针。当该1D阵列被扫过时，它以正常方式扫描图像平面，然后处理这些平面以形成覆盖该探针的图像平面被扫过的体积的三维图像。

然而，在扫描时机械扫掠阵列探针带来了由于机械动作而产生的问题。当探针在移动中扫描时，扫描平面将不会与换能器动作的方向正交，而是与该方向成轻微偏角。这是因为该探针是位于沿着其每个发射和接收波束传播的路径的轻微不同的位置。如果该探针在两个传播方向上扫描，则在回程扫掠中的平面将比前进扫掠倾斜不同的角度。这种困难本身经常表现为，当散斑图案从一次扫掠变化到另一次扫掠时图像中的闪烁或闪光效应。可以通过步进(stepping)分离的扫描位置之间的换能器阵列来消除这个问题，但是该换能器阵列扫掠的启动和停止将会导致不能接受的扫掠速率并进而导致不能实现可以接受的实时成像。因此，希望能够以提供实时3D帧速率的速度扫掠换能器而不产生失真图像伪影(artifacts)。

为了提供平滑的实时三维成像，希望以相对较高的扫描速率在整个成像体系上扫描该阵列换能器。然而，较高的成像速率将会意味着，利用比在较慢的扫描速率期间更少的波束扫描该体积区域，这导致该3D图像的空间分辨率的降低。希望能够在较高的扫描速率扫描该换能器阵列以实现平滑实时扫描，尤其是存在该物体动作的情况下，同时仍然保持比较慢的扫描速率更大的波束密度和更高的空间分辨率。

根据本发明的原理，一种三维超声波成像探针包括扫掠被成像的体积区域的阵列换能器。当该换能器被扫过时，它的波束扫描方向是周期性反转的。在一个示例性实施例中，每当该阵列的传播方向反转时反转该波束扫描方向。在另一实施例中，对每个连续的扫描平面反转该波束扫描方向。

根据本发明的另一方面，根据在该阵列换能器被扫描时的多次扫掠期间采集的回波数据产生超声波图像。从而，由于使用了更多数量的接收波束来产生图像，该3D图像可以显示更高的分辨率。根据本发明的另一方面，在3D图像数据的产生中，该来自多次扫掠的回波数据的扫描变换使用了该接收回波的相对的时间和空间特性。

在附图中：

图1以框图形式示出了根据本发明的原理构建的超声波诊断成像系统；

图2示出了用于三维扫描的阵列换能器的机械振荡；

图3示出了机械振荡阵列换能器以进行三维扫描的机构；

图4a-4d示出了由本发明的三维成像探针的不同波束扫描方向得到的扫描平面；

图5示出了利用对于连续的扫描平面的波束扫描方向反转来对体积区域进行的扫描；

图6示出了用于三维成像的具有扫描变换器的三维成像系统的接收器；

图7示出了来自周围采集数据值的三维图像值的扫描变换；和

图8示出了用于形成图像显示值的三维回波数据的扫描转换，其中结合了该数据的空间和时间特性。

首先参照图1，以框图形式示出了根据本发明的原理构建的超声波诊断成像系统10。该系统10包括通过连接电缆16耦合到探针或扫描头14的超声波处理器12。该超声波处理器12包括以超声波频率生成信号以便由扫描头14发射的发射器18，和检测由扫描头14接收的信号的接收器36。为了在接收器36工作的同时将发射器18与扫描头14分离，发射器分离单元22将发射器18与电缆16去耦。相应地，当发射器18工作时，接收器保护单元24将接收器36与电缆16去耦。控制器26与发射器18、接收器36、发射器分离单元22和接收器保护单元24交互以协调这些部件的操作。控制器26类似地与显示系统28交互以允许可视显示由处理器12接收的信号。

扫描头14包括换能器组件30，其包括一个或多个压电元件，配置成当被换能器18所产生的信号激励时以预期方向发射超声波脉冲，并且将该脉冲的反射部分转换为可以被接收器36检测的电信号。该换能器组件30可以包括换能器元件的一维阵列，该元件被设置成平面、凸面或者甚至是凹面布置。此外，换能器组件30可以包括其他更高维阵列的元件，例如1.5或者甚至是二维阵列。

仍然参照图1，扫描头14进一步包括定位致动器32，耦合到换能器组件30以便将换能器组件30定位在预期方向，并且进一步重复扫描预期方向上的解剖区域从而形成该区域的实时图像。该定位致动器32通过电缆16耦合到控制器26以将来自控制器26的控制输入传输到致动器32，从而可以控制换能器组件30的移动。例如，可以通过控制传输到致动器32的电压或电流而控制该致动器32。替代地，可以通过将来自控制器26的控制信号传输到位于扫描头14内的单独的控制器而控制该致动器32，该单独的控制器进一步控制传输到致动器32的电流或电压。扫描头14还包括耦合到换能器组件30的定位传感器34。定位传感器34确定换能器组件30被定位致动器32移动时的方向定向，并且类似地通过电缆16耦合到控制器26以将定位输入信号提供到控制器26。

现在转到图2，示出了具有机械振荡阵列换能器的探针的部分侧视图。在图2中，轴线102从图2向上突出，从而使得换能器组件30以扫描角106扫描。扫描角106可以以轴线102为中心，从而使得换能器组件30对应于传动轴48(结合图3讨论)的完整旋转而从轴线102扫掠到扫掠角度限制。替代地，可以通过控制定位致动器42以小于该传动轴48的完整旋转的第一方向旋转，然后以与该第一方向相对的第二方向旋转传动轴48，从而以小于扫描角106的扫描角扫掠换能器组件30。因此，可以方便地获得小于扫描角106的扫描角，其中扫描角106是可获得的最大扫描角。

仍然参照图2，还可以控制定位致动器42(见图3)以中心在另一轴线上的一个角度扫掠换能器组件30，该另一轴线以相对于轴线102的角度定向，从而使得换能器组件30可以扫描进入当以中心在轴线102上的角扫描换能器组件30时不能被充分扫描的解剖区域。例如，在上腹部或胸部区域进行超声波扫描时，经常很难正确定位扫描头以避免来自肋骨或其他组织的干扰反射。因而认为该关于与扫描头的支撑结构46的纵轴不一致的轴线扫描的性能是特别有利的。

图3是适于在本发明的构建实施例中使用的、图2的3D机械探针的横截面立体图。该探针40包括机械耦合到换能器组件30和定位传感器44的定位致动器42。换能器组件30、定位致动器42和定位传感器44被定位在支撑结构46内。定位致动器42包括从定位传感器44沿探针40的纵轴向上延伸的传动轴48。传动轴48被轴承50可旋转地支撑在探针40的支撑结构46内，该轴承50被定位在传动轴48各个末端附近。定位致动器42还包括相对于支撑结构46固定的电枢结构52，和耦合到传动走48的永磁场结构54。当该电枢结构52被选择性供电时，会产生以预期旋转方向旋转传动轴48的转矩，从而使得传动轴48和该场结构54形成一个从动构件(driven member)。该电枢结构52还可以被选择性供电，以便以小于一个完整旋转的增量和/或在传动轴48的旋转期间以不同的旋转速率旋转传动轴48。

定位致动器42还包括耦合到传动轴48的曲柄构件56，其可旋转地耦合到连接元件58的圆柱形底部。曲柄构件56相对于支撑结构46的相对位置允许对换能器阵列组件30的机械扫掠范围进行调节。连接元件58的上端被铰链耦合到枢轴元件60，该枢轴元件60由一对轴承62轴向支撑在结构46上。枢轴元件60还支撑用于保持换能器组件30的支架64。虽然在图3中未示出，但是支架64还可以包括电触头以使得换能器组件30中的单个元件可以发射和接收超声波信号，如上面更完整地描述的。该触头可以被进一步耦合到可导组件例如皮线电路，该可导组件被耦合到如图1所示的处理器12。简而言之，概括地说，由传动轴48施加到曲柄构件56的旋转运动在枢轴元件60中产生振荡运动，这就允许通过所选择的扫描角度来移动换能器组件30。

定位传感器44包括相对于支撑结构46固定的计数器66，和固定耦合到传动轴48的编码盘(encoding disk)68，从而该编码盘68和传动轴48同步旋转。编码盘68包括多个辐射定位的目标，当该编码盘68经过计数器66中的间隙旋转时该计数器66可以检测到该目标，从而生成用于轴48的定位信号。由于阵列30的角位置可以与轴48的旋转位置相关，所以编码盘68和计数器66共同构成能够指示阵列30的角定向的传感器。在一个特定实施例中，编码盘68和计数器66被配置成通过光学手段检测传动轴48的旋转位置。盘68和计数器66还可以被配置成通过磁手段检测传动轴48的旋转位置，虽然还可以使用其他手段以检测传动轴48的旋转位置。在另一特定实施例中，编码盘68和计数器66被配置成具有至少1000计数每转的角分辨率。

仍然参照图3，探针40还包括耦合到支撑结构46的罩70。罩70由在超声波频率声学透明的材料制成。罩70还部分地限定了可密封保存声耦合流体(未示出)的内体积72，其使得可以通过提供适当的声阻抗匹配而在换能器组件30和罩70之间交换超声波信号。在一个方面，可以使用基于硅酮的流体，其也能为定位在体积72中的机械元件提供润滑。轴封74被定位在支撑结构46内，环绕传动轴48以用于基本上将该声耦合流体保存在体积72内。该内体积72还包括定位在曲柄构件56下方的可膨胀囊状物(expandable bladder)76，用于当该保存在体积72内的流体被加热或被施加低压时使该流体膨胀，从而防止由于在探针40内产生的过度流体压力而导致该流体从体积72的泄漏。

在使用中，当例如图2和3所示的机械扫描阵列探针相对于被扫描物体的区域来回移动时将会发射和接收波束。众所周知，由相邻的相干波束生成的散斑图是由对于底层组织的散射体场(scattererfield)的发射和接收孔径的关系建立的。如果孔径/散射体关系变化，那么当该散斑图连续改变其外观时会在图像中产生闪烁或闪光效应。一种稳定该散斑图以消除这种伪影的方式是，在扫描期间确保该发射/接收孔径保持在相同的空间位置。图4a示出了实现这种稳定的扫描图案。在该图中，每条水平线表示轴向即从该阵列换能器的透视图观察的扫描平面的波束。在本实施例中，该阵列从一个扫描位置步进到另一个位置。所示序列由发射第一扫描平面86开始，接着是第二扫描平面87等等，最后是扫描平面88和89。箭头82指示该阵列换能器从一个扫描平面位置行进到另一个位置的方向。在扫描平面89被发射和被接收之后，该阵列换能器或者返回其起始位置(扫描平面86)，或者反转其扫掠方向而扫描扫描平面88，然后回到扫描平面86。当该阵列在每个新的扫描位置停留时，由一系列波束1，2，3，...126，127，128如箭头84所示从左到右扫描图像平面。然而，要考虑在对每个扫描平面启动和停止该阵列换能器所需的时间。从而，从被扫描的全部体积采集回波信号所需的时间是过多的，并且体积帧速率将是非常低的。

为了将体积帧速率改进为实时或接近实时，需要在阵列换能器连续移动时对扫描平面发射和接收波束。该阵列仅当改变扫描方向时在扫掠终点暂时停止。这就导致了如图4b所示的平行四边形形状的扫描图案，而不是图4a的矩形图案。这是由于这样的事实，即当发射和接收每个连续的波束1，2，3，...126，127，128时，阵列换能器在行进方向82上发生了轻微的超前。然而，这种扫描序列在反转阵列换能器的扫掠方向82时产生了一个问题，如图4c所示。在该图中，灰色阴影扫描平面86，87...88，89是换能器阵列在方向82上移动时采集的。黑色扫描平面96，97...98，99是换能器阵列的扫掠方向被反转时采集的，如行进箭头92的方向所示。如该图所示，当阵列换能器的扫描方向反转时，扫描平面以相反的角度倾斜。这就导致各个扫描方向的扫描平面交叉而不重叠。因而在前进和反转扫描方向上的孔径将是不同的，导致了闪烁的伪影。

根据本发明的第一方面，如图4d所示，当反转阵列扫掠方向时反转波束发射的次序。当阵列换能器在前进方向82移动时，换能器波束如箭头84所示从左向右发射。当阵列换能器在反向方向92向回移动时，该波束如箭头94所示从右向左发射。因而，在回程扫掠中的换能器阵列将覆盖与其在前进扫掠中所进行的相同的点，并且将任何给定波束发射入与其在前进扫掠中所发射的相同的组织区域。这就确保了在前进扫掠方向中的波束图案所看到的散射体场与反转扫掠方向中的一致。这使得从扫掠到扫掠的散斑图变得稳定，而不会有组合来自序列体积的数据的方法的混乱现象。

当孔径的移动相对于波束发射时间非常快时，该波束的外形会变得轴向“弯曲”，这个问题可以通过“软管(hose)”校正来校正。

根据本发明的另一方面，不是对于每次阵列扫掠方向改变而是对于每个扫描平面反转波束发射方向。因而连续扫描平面的波束将具有如图5所示的锯齿形外形。在本示例中，如小圆圈1，2，3，4所示从左向右扫描第一扫描平面86，其表示如在扫描平面86上画出的箭头所示从阵列换能器的左侧向右侧发射和接收的连续波束。当扫描平面86的最后波束在扫描平面的末端86e发射和接收时，对于下一个扫描平面87反转波束发射的方向。然后从小圆圈1，2，3，4所示的波束开始从右向左扫描该扫描平面87。扫描该扫描平面87直到该平面已经被该扫描平面87末端87e发射和接收的最后波束完全扫描。然后再次反转阵列换能器的波束扫描方向，并且从左向右扫描下一个扫描平面88，并且从右向左扫描后续的扫描平面89，如在该扫描平面上画出的箭头所示。

当阵列换能器已经到达了在方向82上的扫掠的末端时，它反转扫掠方向如虚线箭头92所示。然后当阵列换能器向着其初始位置回扫时，扫描虚线所示的一系列扫描平面96...99。可以看出，从而可以利用一系列成角度的扫描平面扫描由扫描平面扫描的体积，以便以扫描平面的锯齿形图案覆盖该体积。对于一些应用，这种扫描图案可以提供更完整的空间扫描，并且从而提供比平行系列更好的图像，完全重叠图4d的扫描平面。

根据本发明的另一方面，通过使用在阵列换能器形成图像的两次连续扫掠期间采集的数据生成更详细的3D图像。在图5的示例中，这将意味着使用该阵列的第一次扫掠(方向82)的平面86...89的回波数据和该阵列的第二次扫掠(方向92)的平面96...99的回波数据来形成一个图像。当该阵列换能器完成在方向82上的第三次扫掠时，使用来自该第三次扫掠的数据和来自该阵列的第二次扫掠的数据形成在序列中的下一个3D图像。方向82上的第一次扫掠的较旧数据被方向82上的后续扫掠的新数据代替以形成新的3D图像。在序列中的第三个3D图像将由方向82上的第三次扫掠的数据和方向92上的第四次扫掠的数据形成。以这种方式，利用相对较高的显示帧速率形成详细的3D图像。

图6中显示了用于接收和处理该扫描数据的接收器36(图1)的细节。波束生成器120从换能器组件30的元件接收回波信号并形成相干的接收波束。该相干回波数据耦合到信号处理器122，该信号处理器122根据所使用的成像模式例如通过滤波、谐波分离、B模式检测或多普勒(Doppler)检测来处理该回波数据。然后将所接收的波束存储在FIFO帧缓冲器124中。

当形成3D图像所需的所有扫描平面都被存储在FIFO帧缓冲器124中时，该回波数据被耦合到3D扫描转换器130，其操作将在下面更完整地讨论。该扫描转换的数据被存储在显示图像存储器126中，其可以典型地以x，y，z三维格式存储该数据。产生显示帧所需的数据被耦合到体积重构器128(volume render)，其通过多种已知重构技术中的任意一种对三维图像进行重构。然后将该体积重构的图像耦合到显示器28以显示该三维图像。

回到图5，可以看出，由扫描平面86-99采集的数据呈现多个特性。例如，在横向(左-右)维度尺寸的和³/₄位置处，扫描平面相对均匀地分离(在和³/₄箭头下方)，提供被成像体积的相对均匀的空间采样。然而，在横向边缘和中心处，空间采样在上升(扫掠)方向上是不均匀的。此外，在这些最侧边和中心的位置处的数据呈现不同的时间特性，其示例由椭圆102和104圈出。来自椭圆102内波束的所有回波数据是当阵列换能器在方向92上移动时在扫描平面96的末端和反转扫掠的扫描平面97起始处采集的。从而，在体积显示的该区域中，运动伪影将不是一个严重的问题。

然而，在该图像的中心具有不同的时间特性。在椭圆108中，扫描平面数据具有与在该区域中交叉的图像平面相近的空间密度。但是该图像平面数据是来自在时间上相对更大分离的图像平面，扫描平面88的数据是在第一次扫掠(方向82)期间采集的，而扫描平面97的数据是在第二次扫掠(方向92)期间采集的。椭圆106的扫描平面数据在时间上更是完全不同，其中扫描平面88的数据是在方向82上的第一次扫掠开始时采集的，而扫描平面99的数据是在方向92上的第二次扫掠终点处采集的。因此在该区域中运动伪影的可能性是最大的。为了抑制这些运动伪影，当组合该区域中的数据时将使用更多的时间插值。然而，当第三次扫掠开始并且椭圆106内的数据包括来自在第二次扫掠终点处的扫描平面99的数据和来自第三次扫掠的第一个扫描平面(86’)的数据时，不再存在较大的时间差异(temporaldisparity)。当组合该扫描平面数据时，由于运动伪影将是相对较低的，所以仅需要极少的时间插值。

为了考虑这些差异，根据本发明的另一方面，通过对被组合数据值的空间和时间加权来执行3D扫描转换，其根据被组合数据的不同空间和时间特性而变化。

这可以通过考虑在扫描转换中执行的信号组合类型来认知。一种普通类型的扫描转换是在US专利4468747(Leavitt)(见图7A)和US专利4581636(Blaker等人)(见图2)中记载的四点插值，其中示出了将这种技术应用到二维图像的扫描转换。一般地，四点插值将该四个采集的数据值定位在四边形区域的角上，其中对要确定的图像点进行定位。该图像点通过将该四个数据值与加权值相组合而产生，该加权值是它们到被确定图像点的空间距离的函数。这种技术可以应用到三维扫描转换中，如图7所示。在本示例中，要确定中心图像点S_c。该图像点S_c的值是通过考虑在包围图像点S_c的体积的角上的八个采集数据值S₁-S₈来得到。通过把数据点S₁-S₈的值组合为到图像点S_c的距离的函数而确定S_c的值。实际上，被组合数据点的数量可以变化。它可以与要计算的图像点邻近的数据值集合一样大。在本发明构建的实施例中使用了16、32和64个值的数据点集合，也可以使用更大或者更小数量的值。

图8中示出了可以在本发明实施例中使用的空间和时间加权值的一个简单示例，其中，组合四个采集数据值以形成图像值。在本示例中，数据值T₁和T₂实质上是空间一致的，数据值T₁’和T₂’也是如此。这在图中通过一方面T₁和T₂的圆圈与另一方面T₁’和T₂’的圆圈的几乎完全重叠来表示。数据值T₁和T₁’在时间上几乎一致，都是在阵列换能器的相同扫掠期间采集的。同样，在本示例中，数据值T₂和T₂’在时间上也几乎一致。实质上空间一致的数据值T₁和T₂与类似的空间一致的数据值T₁’和T₂’之间存在空间偏移。例如，当在扫描平面86和99的交叉处采集数据值时会出现这种状态，其中该两个扫描平面的采集数据值可以空间一致而时间分离，因为它们每个是在阵列换能器的不同扫掠期间采集的。

如果这四个数据值被组合以确定在椭圆106区域中的扫描转换图像值，那么可以加强时间插值以减少由于扫描平面86和99之间的较大时间差别而导致的潜在的运动伪影。例如，与40％的空间加权相比，可以通过60％的时间加权来加强时间加权。从而这些数据点之间的扫描转换值将是这种形式：

$T_1=0.6\left(\frac{T_2+{T_2}^{\′}}{2}\right)+0.4\left(\frac{T_1+{T_1}^{\′}}{2}\right)$

如果这些数据值是来自椭圆108区域，其中需要较少的时间插值，因为扫描平面86和99的采集时间更接近而具有较少的空间伪影的可能，那么就以与时间加权相比更大的程度加强空间加权。再次使用60％和40％的示例加权，该扫描转换公式将是这种形式：

$T_1=0.6\left(\frac{T_1+T_2}{2}\right)+0.4\left(\frac{{T_1}^{\′}+{T_2}^{\′}}{2}\right)$

通过改变扫描转换的加权值来考虑被组合数据的空间和时间方面，可以使得组合两次或更多扫掠的帧所得到的高空间行密度具有相对较低伪影的时间分辨率。

可以理解，可以通过如图5所示逐帧反转该波束扫描方向，或者如图4c所示保持两次扫掠之间的相同波束扫描方向，来实现对于被扫描体积的相同的锯齿形覆盖。在任一种情况下，都可以应用上述可选的空间和时间加权来产生时间伪影较低的高质量图像。

Claims (15)

1.一种通过一维阵列换能器的扫描而采集三维图像数据集的超声波诊断成像系统，包括：

阵列换能器，包括在方位角方向和垂直于该方位角的上升维度上延伸的换能器元件阵列；

耦合到该阵列换能器的运动设备，其用于在实质上在该上升维度的往返方向上扫掠该阵列换能器；和

耦合到该阵列换能器的发射器，其用于使得该阵列换能器在方位角方向上发射波束序列，其中当该换能器在一个往返方向上扫掠时发射第一波束序列，而当该换能器在另一个往返方向上扫掠时发射第二波束序列。

2.如权利要求1所述的超声波诊断成像系统，其中该阵列换能器包括一维阵列换能器；和

其中该运动设备包括振荡机构，其用于在从第一反转位置到第二反转位置的前进方向上和从第二反转位置到第一反转位置的反向方向上扫掠该阵列换能器。

3.如权利要求2所述的超声波诊断成像系统，其中该发射器还包括这样一个发射器，其用于当该运动设备在前进方向上扫掠该阵列换能器时，使得该阵列换能器从该阵列换能器的左侧向该阵列换能器的右侧发射波束序列，以及当该运动设备在反向方向上扫掠该阵列换能器时，使得该阵列换能器从该阵列换能器的右侧向该阵列换能器的左侧发射波束序列。

4.如权利要求3所述的超声波诊断成像系统，其中该发射器还包括这样一个发射器，其用于当该阵列换能器在前进方向上扫掠时使得该阵列换能器扫描一系列扫描平面，和当该阵列换能器在反向方向上扫掠时使得该阵列换能器扫描同一系列扫描平面。

5.如权利要求3所述的超声波诊断成像系统，其中该发射器还包括这样一个发射器，其用于当该阵列换能器在前进方向上扫掠时使得该阵列换能器扫描一系列扫描平面，和当该阵列换能器在反向方向上扫掠时使得该阵列换能器扫描平行的一系列扫描平面。

6.如权利要求2所述的超声波诊断成像系统，其中该发射器还包括这样一个发射器，其用于当该运动设备在前进方向上扫掠该阵列换能器时，使得该阵列换能器从该阵列换能器的左侧向该阵列换能器的右侧反复发射波束序列，以及当该运动设备在反向方向上扫掠该阵列换能器时，使得该阵列换能器从该阵列换能器的右侧向左侧反复发射波束序列。

7.如权利要求6所述的超声波诊断成像系统，其中该发射器还包括这样一个发射器，其用于当该阵列换能器在前进方向上扫掠时使得该阵列换能器扫描一系列扫描平面，和当该阵列换能器在反向方向上扫掠时使得该阵列换能器扫描同一系列扫描平面。

8.一种利用移动的阵列换能器扫描体积目标的方法，该阵列换能器具有在方位角维度上延伸并且呈现在垂直于该方位角维度的上升维度上的多个元件，该方法包括：

在实质上垂直于该阵列换能器的上升维度的前进方向上扫掠该阵列换能器；

当该阵列换能器在前进方向上扫掠时，激励该阵列换能器的元件以发射第一波束序列；

在实质上垂直于该阵列换能器的上升维度的反向方向上扫掠该阵列换能器；

当该阵列换能器在反向方向上扫掠时，激励该阵列换能器的元件以发射第二波束序列。

9.如权利要求8所述的方法，其中在前进方向上扫掠该阵列换能器包括从第一反转位置向第二反转位置扫掠该阵列换能器；和

其中在反向方向上扫掠该阵列换能器包括从第二反转位置向第一反转位置扫掠该阵列换能器。

10.如权利要求9所述的方法，其中激励该阵列换能器的元件以发射第一波束序列进一步包括在方位角方向上从左向右发射波束序列；和

其中激励该阵列换能器的元件以发射第二波束序列进一步包括在方位角方向上从右向左发射波束序列。

11.如权利要求9所述的方法，其中激励该阵列换能器的元件以发射第一波束序列进一步包括在方位角方向上从左向右反复发射波束序列；和

其中激励该阵列换能器的元件以发射第二波束序列进一步包括在方位角方向上从右向左反复发射波束序列。

12.如权利要求9所述的方法，其中激励该阵列换能器的元件以发射第一波束序列进一步包括在方位角方向上从左向右发射一个扫描平面的波束序列；和

其中激励该阵列换能器的元件以发射第二波束序列进一步包括在方位角方向上从右向左在相同扫描平面中发射波束序列。

13.一种利用移动的阵列换能器扫描体积目标的方法，该阵列换能器具有在方位角维度上延伸并且呈现在垂直于该方位角维度的上升维度上的多个元件，该方法包括：

在实质上垂直于该阵列换能器的上升维度的前进方向上扫掠该阵列换能器；

当该阵列换能器在前进方向上扫掠时，从每个扫描平面的第一侧向每个扫描平面的第二侧扫描一个扫描平面序列；

在实质上垂直于该阵列换能器的上升维度的反向方向上扫掠该阵列换能器；

当该阵列换能器在反向方向上扫掠时，从每个扫描平面的第二侧向每个扫描平面的第一侧扫描一个扫描平面序列。

14.如权利要求13所述的方法，其中扫描一个扫描平面序列包括扫描延伸入该体积目标中的实质上平行的扫描平面序列。

15.如权利要求13所述的方法，其中当该阵列换能器在前进方向上扫掠时被扫描的扫描平面序列实质上与当该阵列换能器在反向方向上扫掠时被扫描的扫描平面序列对齐。

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