TW201922177A - 具有高頻細節的超音波系統 - Google Patents

具有高頻細節的超音波系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201922177A
TW201922177A TW107139474A TW107139474A TW201922177A TW 201922177 A TW201922177 A TW 201922177A TW 107139474 A TW107139474 A TW 107139474A TW 107139474 A TW107139474 A TW 107139474A TW 201922177 A TW201922177 A TW 201922177A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
frequency
low
frequency transducer
transducer
image
Prior art date
Application number
TW107139474A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI743411B (zh
Inventor
凱文 劉
尼古拉斯 克里斯多佛 加卡斯
Original Assignee
美商富士膠片索諾聲公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商富士膠片索諾聲公司 filed Critical 美商富士膠片索諾聲公司
Publication of TW201922177A publication Critical patent/TW201922177A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI743411B publication Critical patent/TWI743411B/zh

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5238—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image
    • A61B8/5246—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image combining images from the same or different imaging techniques, e.g. color Doppler and B-mode
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A61B8/145—Echo-tomography characterised by scanning multiple planes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A61B8/463—Displaying means of special interest characterised by displaying multiple images or images and diagnostic data on one display
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/523—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for generating planar views from image data in a user selectable plane not corresponding to the acquisition plane
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/895—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum
    • G01S15/8952—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum using discrete, multiple frequencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52019—Details of transmitters
    • G01S7/5202—Details of transmitters for pulse systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52053—Display arrangements
    • G01S7/52057—Cathode ray tube displays
    • G01S7/52074—Composite displays, e.g. split-screen displays; Combination of multiple images or of images and alphanumeric tabular information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A61B8/465—Displaying means of special interest adapted to display user selection data, e.g. icons or menus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/467—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient characterised by special input means
    • A61B8/469—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient characterised by special input means for selection of a region of interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54—Control of the diagnostic device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)

Abstract

超音波成像系統被配置為與一雙頻超音波換能器接口，該雙頻超音波換能器具有一或多個低頻超音波陣列和一或多個高頻超音波陣列。成像系統產生用於高頻超音波陣列和低頻超音波成像陣列的驅動脈衝。處理類比回波信號以產生同時顯示的低頻超音波圖像和高頻超音波圖像。在高頻超音波圖像中顯示的組織是低頻超音波圖像中顯示的組織的一部分。

Description

具有高頻細節的超音波系統
本案主張 2017年11月8日申請的美國臨時專利申請No. 62 / 583,416的優先權，該臨時專利申請通過引用併入本文。本案技術是關於成像系統，特別是關於超音波成像系統。
高頻和超高頻超音波（10-50MHz中心頻率）經常被用於臨床前(pre-clinical)和臨床成像。高頻超音波的一個優點是其詳細的解析度(resolution)。對於50 MHz中心頻率換能器，可以對小至30μm的物體進行成像。然而，具有如此高頻率的成像存在缺點。
超音波信號的頻率越高，衰減越多，這限制了成像深度(imaging depth)。例如，在軟組織中，來自2MHz換能器的信號可以穿透超過20cm，但來自50MHz換能器的信號具有小於1cm的可用深度範圍。
為了實現更好的橫向解析度(lateral resolution)，陣列元件間距必須盡可能小。對於線性陣列(linear arrays)，換能器元件間距較佳小於1λ，對於相位陣列(phased array)，換能器元件間距較佳小於1 /2λ。以具有256元件50 MHz的陣列為例，元件間距為1λ，需要陣列的佔位面積小於1cm。陣列的視野(field of view，FOV)大小類似於顯微鏡，其中放大率愈高，視野愈小。
利用當前的超音波成像系統，操作者必須在兩種不同類型的換能器之間切換以用低頻和高頻超音波觀察組織。低頻（LF）換能器的使用具有更深和更寬視野的優點，其可用於以更少的細節成像組織的較大區域。相反，使用高頻（HF）換能器允許操作者以很多的細節成像組織的較小區域。必須在換能器之間切換不是非常方便，並且需要練習以找到在相同方向的標的組織結構(landmark tissue structure)，以匹配兩個不同的成像研究。而且，因為通過交換換能器獲得的成像研究是在不同的時間片段中獲得的，所以幾乎沒有可用的時間相關信息可以獲得。
根據本發明的一實施例，一種超音波成像系統，包括一雙頻換能器以及一處理電路。該雙頻換能器包括一低頻換能器和一高頻換能器。該處理電路用於接收由該低頻換能器和該高頻換能器產生的回波信號，並根據由該低頻換能器接收的回波信號產生一低頻超音波圖像和根據由該高頻換能器接收的回波信號產生一高頻超音波圖像。該顯示器同時顯示該低頻超音波圖像和該高頻超音波圖像。
為了解決上述問題，本案所公開的技術涉及一種超音波成像系統，其被設計為同時支持高頻和低頻超音波成像換能器。利用相同換能器獲得的兩個同步(synchronous)或異步(asynchronous)圖像可以被編造並顯示在螢幕上，以允許用戶以額外的細節觀察組織的感興趣區域和組織子集(subset of tissue)。
如圖1所示，超音波成像系統包括雙頻換能器10。雙頻換能器具有一或多個低頻超音波換能器陣列12和一或多個高頻換能器陣列14。雙頻換能器可以有多種配置。例如，高頻換能器可以與低頻換能器（後面或前面）排成一直線(in-line)。在2018年7月31日所申請共同受讓的美國專利申請No.16 / 051,060中描述了一種合適的雙頻換能器設計，該申請通過引用併入本文。或者，一或多個低頻換能器可以定位在到高頻換能器的側翼。在共同轉讓的PCT申請No.WO / 2017 / 173414A1和美國專利公開No.20170282215中描述了一種合適的雙頻換能器設計，這些專利申請的全文皆併入本文。上述這些申請案描述了一種換能器設計，其中低頻換能器陣列位於高頻換能器陣列後面，但在一個或多個方位角和仰角高度方向上成角度，使得低頻換能器陣列面向略微不同的方向以減少反射。在另一個實施例中，一個或多個低頻換能器陣列可以位於高頻換能器陣列的側面或兩側，使得來自低頻換能器陣列的波束與高頻換能器陣列的成像平面相交。這種設計在2017年9月1日申請的美國臨時專利申請No.62 / 553,497中有所描述，並且其全部內容也通過引用併入本文。
一超音波成像系統20提供信號或脈衝以驅動雙頻換能器10並處理檢測到的回波信號。超音波成像系統20包括適於與高頻和低頻換能器接口並且處理檢測到的回波信號以便產生被檢查組織的圖像的電子器件。在一個實施例中，成像系統20在顯示器30上產生圖像，該圖像包括來自由低頻換能器12產生的電子回波信號的一圖像32和來自由高頻換能器14產生的電子回波信號的一圖像34。來自低頻換能器的圖像32具有較少的細節但覆蓋了較大的視野。相反，來自高頻換能器的圖像34具有更多細節但覆蓋較小的視野。圖像32,34可以並排顯示，或者類似於電視系統中的畫中畫視窗的方式，圖像34可以佔據圖像32的一部分，反之亦然。可以從顯示器30中移除任一圖像，以便用戶可以根據需要一次僅查看其中一個圖像。在一些實施例中，來自高頻換能器的圖像34中包含的組織區域在圖像32上以虛線框38或其他圖形符號示出，如此用戶能理解低頻圖像32中的哪個組織部分是以高頻超音波圖像34顯示。
在一些實施例中，超音波成像系統的操作者可以與成像系統20上的一個或多個用戶控件（鍵盤，軌跡球，滑塊，觸控螢幕，觸控板，觸控輪等）互動，以移動在低頻圖像32內虛線框38的位置，使改變在高頻圖像34中所示出的組織區域（如果虛線框的區域小於高頻換能器的視野）。在一些實施例中，超音波成像系統20設計有帶寬非常寬的發射（TX）和接收（RX）通道，使得相同的通道可用於處理來自HF和LF換能器陣列中的任一個的信號。它還可以設計為具有透過多個數據多工器(multiplexers)連接的獨立HF TX/RX通道和LF TX/RX通道。
圖2顯示根據發明一實施例雙頻超音波成像系統的更多細節。成像系統包括系統電腦100（例如，一個或多個CPU），其被配置為執行編程指令以使雙頻換能器10發送和接收超音波信號。系統電腦100與一或多個數位信號處理器110接口，數位信號處理器(DSP)110被配置為將超音波數據轉換成像素數據其可以在視頻監視器30上顯示及/或被存儲在本地或遠程電腦可讀存儲設備112（硬碟hard drive、快閃隨身碟flash drive等）中。圖形處理器120還與系統電腦100通信，以執行與視頻監視器30上顯示的超音波數據有關的計算任務。
系統電腦100與現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）130通信，其控制來自雙頻換能器10的超音波信號的發送和接收。現場可編程門陣列(FPGA)130包括控制發送脈衝時間的控制邏輯132，脈衝被提供給換能器。FGPA 130還包括用於高頻波束形成的邏輯134和用於低頻波束形成的邏輯136。波束成形邏輯134,136的輸出被提供給RF信號處理邏輯140，RF信號處理邏輯140被配置為處理射頻（RF）超音波信號以將波束成形的超音波信號下變頻到較低的基帶頻率(baseband frequency)。RF信號處理邏輯140的輸出將信號提供給數位信號處理器110，數位信號處理器110與圖形處理器120一起操作以執行諸如增益調整、濾波、包絡檢測(envelop detection)，動態範圍壓縮（在大多數情況下為對數壓縮(log compression)）和其他進行掃描轉換之後附加的2D處理任務，以生成低頻和高頻超音波圖像。關於用於處理超音波成像信號以便在視頻監視器上產生相應超音波圖像的FPGA邏輯和技術的細節，是本領域普通技術人員已知的。
發射FPGA 150包括邏輯152和邏輯154，邏輯152被配置為產生用於低頻換能器12的驅動脈衝，邏輯154被配置為產生用於高頻換能器14的驅動脈衝。在一個實施例中，發射FPGA 150產生128個驅動脈衝，其可以被輸送到低頻換能器中的128個換能器元件或高頻換能器中的128個元件，或如從控制邏輯132接收的控制信號所指示，被輸送到低頻和高頻換能器的換能器元件之間的分割(split)。當然，應當理解，也可以使用具有更多或更少數量換能器元件的換能器陣列。另外，低頻和高頻換能器不必具有相同數量的換能器元件。
在一個實施例中，HF和LF驅動脈衝在相同的觸發點處(trigger point)被傳輸並且被傳遞到不同的換能器元件。施加到低頻和高頻換能器元件的脈衝不需要相同，而是可以根據換能器的頻率範圍來定制。在一些實施例中，HF和LF TX驅動脈衝同時或以延遲但以相同的脈衝回波序列(pulse-echo sequence)發送。
在發送和接收期間，HF和LF TX脈衝將在彼此之上。如果HF和LF頻率範圍之間足夠遠，則可以同時獲取LF和HF圖像。例如，對於各具有100％帶寬的2MHz/20MHz雙頻陣列，所接收的聲學迴聲將具有1~3MHz的低頻分量和10~30MHz的高頻分量。陣列將自然地作為帶通濾波器(band pass filter)，但是還可以以類比(analog)或數位(digitally)方式執行進一步的濾波。
來自發射FPGA 150的驅動脈衝被施加到128通道高頻/低頻發射ASIC 160，其操作以增加驅動信號的電壓，或者以一方式調節脈衝，該方式將導致所選換能器元件產生的超音波波聲波進入受試者的組織內。
在一個示例性實施例中，ASIC 160是可從Hitachi/SII獲得的四路、五電平RTZ、高電壓、超高速脈衝發生器零件號HDL6V5541HF。ASIC 160包括邏輯接口(logic interfaces)、電平轉換器(level translators)、MOSFET柵極驅動緩衝器和高壓及高電流MOSFET。ASIC脈衝波形由1.8V至5V 的CMOS邏輯接口所控制。脈衝波形的頻率範圍為1MHz至100MHz。
來自發射ASIC 160的經調節後的驅動脈衝被施加到N：1數據多工器(multiplexer)164，在一個實施例中，數據多工器164位於雙頻換能器10的殼體中。例如，N：1數據多工器164連接128條輸入線的每條到指定的換能器元件。如果低頻換能器具有128個元件並且高頻換能器具有128個元件，則可以使用2：1數據多工器將128條輸入線中的每一條連接到低頻或高頻換能器元件。如果使用具有256元件的低頻換能器和128元件的高頻換能器，則可使用3：1數據多工器將驅動脈衝引導至低頻換能器的下半部分或上半部分中的換能器元件，或引導至高頻換能器的元件。包括更多或更少元件的低頻和高頻換能器陣列的其他組合也是可能的。
在所示的實施例中，數據多工器164的控制由來自FPGA 130中的控制邏輯132提供控制信號。FPGA 130中的控制邏輯132被配置為指示透過TX FPGA 150產生多少低頻和高頻發送脈衝。當產生脈衝時，設置數據多工器164的位置，以便將正確的驅動脈衝傳送到正確的換能器元件。
在接收路徑中，超音波成像系統包括發射/接收開關170，其由FPGA 130中的控制邏輯132控制，以保護成像系統中的接收電路避免受到在發送期間施加到換能器的高壓脈衝的影響。在一個實施例中，發送/接收開關170具有128個輸入通道，其可以連接到低頻換能器中的所選換能器元件或高頻換能器中的換能器元件，或者可以置於打開狀態，從而在發射期間斷開開關任何換能器元件。在發射/接收開關170的每個通道上接收的回波信號由數據多工器164的位置控制。在一些實施例中，低頻超音波換能器對高頻超音波信號不是非常響應的。類似地，高頻超音波換能器對低頻超音波信號不是非常響應的。因此，換能器本身執行第一級濾波信號。
接收ASIC 180進一步處理由在T/R開關170的通道上接收的信號，接收ASIC 180執行諸如低噪聲放大(low noise amplification)，以及時間增益控制，其隨時間增益補償(time gain compensation)改變放大水平，以補償超音波信號在組織中的衰減。此外，接收ASIC執行過濾以去除偽像(artifact)。
在一個實施例中，接收ASIC 180是高性能、寬帶寬的超音波前端接收器和濾波器。ASIC 180包括低噪聲放大器（low noise amplifier，LNA），其針對高動態範圍和低失真進行了優化，以實現組織諧波成像（Tissue Harmonic Imaging，THI）。高通濾波器（High Pass Filter，HPF）具有4階響應，以精確的頻率調諧提高THI的性能。HPF還具有二階操作模式，用於在其他操作模式期間降低功率。發送增益控制提供額外的增益範圍控制，並具有額外的精確限幅器(precision clipper)，以防止低通濾波器（Low Pass Filter，LPF）過載和失真。低通濾波器（LPF）具有2極和4極工作模式，並且也具有精確調諧功能，可實現精細的通道與通道相位匹配，從而實現高解析度成像。一具有可編程增益控制的輸出緩衝站，用於對整個信號路徑增益進行額外的優化控制。ASIC 180的配置是通過序列周邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI）埠。
來自控制邏輯132的控制信號通知接收ASIC 180在任何特定通道上接收的信號是否應當被處理為低頻或高頻超音波信號。對每個通道執行的處理步驟通常是類似的。然而，取決於通道是接收低頻還是高頻超音波信號，可以為每個特定通道設置濾波器係數、時間增益補償放大係數，和其他信號處理步驟。
在一些實施例中，來自HF通道的信號被組合在一起並經歷相同的程序但具有不同的參數以生成HF圖像。它們可以使用單獨的處理資源（例如專用FPGA邏輯資源）或共享相同的資源但是時間交錯。同時觸發低頻和高頻換能器元件的缺點是即使陣列在接收期間可以用作帶通濾波器，接收信號的低頻分量仍然可能大到足以淹沒接收HF信號的信號路徑。
來自接收ASIC 180的信號被提供給類比/數位（A/D）轉換器190。A/D轉換器190接收來自控制邏輯132的信號，該信號通知A/D轉換器190接收到的類比信號是高頻或低頻超音波信號。根據接收的回波信號的頻率，選擇對A/D轉換器190的適當設置，並將類比回波信號轉換成相應的數位樣本流。
ADC轉換器是低功率、高性能、16通道的類比數位轉換器（ADC），例如可從德州儀器(Texas Instruments)獲得的ADS52J90 A/D轉換器。在10位元模式下，A/D轉換器的轉換速率最高可達100 MSPS。該A/D轉換器可配置為接受8、16，或32個輸入。在8輸入模式下，兩個A/D轉換器以交錯方式轉換相同的輸入，從而使有效採樣率達到ADC轉換速率高達200MHz的兩倍。ADC輸出通過LVDS介面串行化並以幀時鐘(frame clock)和高速位元時鐘(high-speed bit clock)輸出。配置介面是序列周邊介面(SPI)。在一個實施例中，一數據多工器（未示出）位在A/D轉換器190之前，使得來自接收ASIC 180的128個通道的所選通道被施加到A/D轉換器190的輸入。
FPGA 130的輸入通道上的低頻和高頻回波信號的數位樣本被提供給波束成形邏輯134,136，波束成形邏輯134,136將信號與諸如延遲和加總的技術組合以產生可表示回波強度或其他組織特徵的樣本，其他組織特徵例如在用於構建圖像的光束線上的一點的信號功率(signal power)或相移(phase shift)。儘管為了便於理解，波束成形邏輯134,136被示為分離的邏輯塊，但是應當理解，在實施上，可以在FPGA 130中配置具有控制輸入的單個波束成形邏輯電路，用以指示輸入通道是否應當被處理為高頻或低頻超音波信號。對應於低頻和高頻超音波回波的波束形成信號被傳送到RF信號處理邏輯140，在那裡它們被下變頻到一基帶頻率，然後被提供給數位處理器110以組成低頻超音波圖像和高頻超音波圖像。
如上所述，來自低頻換能器的超音波信號可以更深地穿透到待檢查的組織中，並且低頻換能器具有更大的視野。然而，可以用這種低頻換能器（例如1-10MHz）成像的細節是有限的。使用來自低頻換能器的信號無法解析組織中的小特徵或快速移動的組織/流體。另一方面，高頻換能器可以以更高的解析度/速度對組織成像，但具有較小的視野。為了使用戶能夠在用低頻換能器成像的區域中查看附加細節，本發明揭露的技術可產生並同時顯示由低頻和高頻換能器產生的圖像。從高頻換能器產生的圖像通常包括比從低頻換能器產生的圖像具有更多的細節。因為換能器都位於相同的換能器外殼中，所以用高頻換能器成像的組織區域是由低頻換能器成像的區域的子集(subset)。另外，當獲得組織的低頻圖像和高頻圖像時兩者之間的時間差異可以被最小化，從而允許同時在每個圖像中看到相同的組織區域。
圖3A顯示在一顯示器上所示出的組合低頻和高頻圖像的一個實施例。在顯示器的左側是利用從低頻換能器接收的回波信號獲得的低頻超音波圖像。在顯示器的右側是具有更多細節的高頻超音波圖像，其透過由高頻換能器接收的超音波信號獲得。在所示實施例中，低頻超音波圖像包括視覺標記(visual marker)或圖形，例如虛線框，其覆蓋在低頻超音波圖像的一部分上，其顯示包括在高頻超音波圖像中的組織區域。
如果高頻換能器的視野大於視覺標記所包圍的區域，則用戶可以與用戶控件互動，以改變低頻圖像上的視覺標記的位置並改變該在高頻超音波圖像中包括該組織的區域面積。可以利用超音波成像機上的諸如鍵盤，軌跡球，操縱桿，觸控螢幕，觸控板，觸控輪等輸入設備來改變標記的位置。如本領域技術人員將理解的，改變低頻超音波圖像上圖形的位置與發射和接收波束成形訊號參數中的一或兩個的變化相關，以便改變高頻超音波圖像在圖中示出的組織區域。
圖3B顯示利用一凸形低頻超音波換能器或一相控陣列(phased array)低頻換能器獲得的低頻超音波圖像。低頻超音波圖像在視野上具有傳統的扇形形狀，視野的最大寬度比超音波換能器的寬度更寬。在低頻超音波圖像內是視覺標記或圖形，其顯示在高頻超音波圖像中顯示的組織區域，該高頻超音波圖像是從高頻換能器發送和接收的信號獲得的。同樣，視覺標記或圖形的位置可以在低頻超音波圖像中移動，以改變在高頻超音波圖像中顯示的組織區域。
圖4B-4D顯示根據發明公開技術中觸發高頻和低頻發射脈衝的若干備選方法。在一個實施例中，高頻和低頻發射脈衝可以由相同的觸發器產生，使得各個換能器驅動脈衝被對齊或者以所定義的時間偏移產生。相應的回波信號由高頻換能器陣列和低頻換能器陣列，在同一時間或幾乎同時所接收。由於兩個陣列都是帶寬受限的，因此不在陣列接收帶寬範圍內的頻率範圍內的接收回波信號大多數由陣列本身濾除。還可以應用進一步濾波以生成用於產生低頻和高頻圖像的回波信號數據。在一些實施例中，可以處理的回波信號的數量少於低頻或高頻換能器中的元件的數量。因此，可能需要多組發射脈衝來產生組織的一圖像。由控制邏輯132控制的數據多工器164的位置，根據成像系統是否獲得低頻、高頻，或組合低/高頻超音波信號將發射脈衝引導到正確的換能器元件。
在一些實施例中，可以基於不同換能器的尺寸、期望的成像深度、超音波成像模式（例如，B模式、多普勒模式，功率模式等）來預先定義用於在同時LF/HF成像期間獲得圖像的換能器元件的數量。或者，可以由用戶調節低頻和高頻換能器中換能器元件的數量。例如，如果在高頻圖像中需要更多細節，則用戶可以增加所使用的高頻換能器元件的數量，同時相應地減少要用於產生低頻圖像的換能器元件的數量。或者，可以增加用於產生低頻圖像的元件的數量，並且相應地減少用於產生高頻超音波圖像的元件的數量。
圖4A顯示一種合適的測試裝置，其中雙頻換能器位於水浴(water bath)上方，該水浴在換能器的波束路徑中具有假想線路(phantom wires)。利用低頻超音波換能器陣列獲得浴區(bath area)的低頻圖像，同時利用高頻換能器陣列獲得更詳細的假想線路的圖像。
如圖4B所示，同時發送低頻和高頻發送脈衝，同時接收相應的回波信號。根據成像系統的處理速度，可以在連續的低頻超音波脈衝之間發送多個高頻超音波脈衝。這允許利用高頻超音波捕獲快速移動的組織，同時可以利用低頻超音波捕獲不能快速移動的更大面積的組織。
在如圖4C所示的另一實施例中，高頻換能器陣列的發射脈衝在低頻換能器陣列的發射脈衝之間交錯。在該實施例中，系統掃描每個波束兩次，一次使用低頻超音波信號，另一次使用高頻超音波信號。
根據本發明所公開技術的另一種方法是交錯低頻和高頻幀(frame)，如圖4D所示。例如，可以構建完整的一低頻超音波幀，然後是高頻超音波幀，反之亦然。幀數據可以存儲在一記憶體中，直到兩個幀都準備好同時顯示在視頻監視器上。在特定實施例中，幀可以根據每個幀的時間戳(timestamps)準備好被同時顯示。
本發明公開的技術不限於傳統的2D線到線(line-to-line)掃描。它還可以用於平面波成像，其中發射脈衝不聚焦，並且在接收期間獲取RF通道數據。在平面波成像中，同時激勵所有或群組的換能器元件，並且因應來自每個換能器元件的相應回波信號而產生的信號被數位化並存儲在一RF記憶體（未示出）中。接收波束成形是離線執行的，以便不實時(real time)延遲幀速率。
如上所述，低頻和高頻超音波圖像不限於2D B-模式圖像。圖像中的任一個或兩個可以是任何圖像模式，例如：具有彩色流(color flow)高頻圖像的低頻2D圖像；具有高頻彩色流圖像的低頻彩色流圖像等。
本說明書中描述的主題和操作的實施例可以在數位電子電路中實現，或者在電腦軟體，韌體或硬體中實現，包括本說明書中公開的結構及其結構等同物，或者上述一或多個元件的組合。本說明書中描述的主題的實施例可以實現為一個或多個電腦程式，即電腦程式指令的一個或多個模組，編碼在電腦存儲介質上，用於由數據處理裝置(data processing apparatus)執行或控制數據處理裝置的操作。
電腦存儲介質可以是，或包括在：電腦可讀存儲設備、電腦可讀存儲基板、隨機或串行存取記憶體陣列或設備，或上述元件的的一或多個組合中。此外，雖然電腦存儲介質不是一傳播信號，但是電腦存儲介質可以是以人工生成傳播信號編碼的電腦程式指令的來源或目的地。電腦存儲介質也可以是或包括在一或多個分離的物理組件或介質（例如，多個CD，磁盤或其他存儲裝置）中。本說明書中描述的操作可以實現為由數據處理裝置對存儲在一或多個電腦可讀存儲設備上或從其他源接收的數據執行的操作。
名詞術語「編程處理器、處理電路，或編程邏輯」包括用於處理數據的所有類型的裝置，設備和機器，包括：例如，可編程處理器(programmable processor)、電腦，系統單晶片(system on a chip)或者前述元件的多個或任意組合。該裝置可以包括專用邏輯電路，例如FPGA（現場可編程門陣列）或ASIC（application-specific integrated circuit特殊應用積體電路）。
電腦程式（也稱為程序，軟體，軟體應用程序，腳本(script)或編碼）可以用任何形式的程式語言編寫，包括編譯或直譯語言(interpreted language)，宣告式(Declarative)或程序(procedural)語言，並且可以部署在任何形式，包括作為獨立程式或作為模組，組件(component)，子程序(subroutibe)，對像(object)或適用於計算環境的其他單元。電腦程式可以(但不是必須)對應於一檔案系統中的一檔案。程序可以存儲在檔案的一部分中而該檔案也保存其他程序或數據（例如，存儲在標記語言文檔中的一個或多個腳本）。電腦程式也可以存儲在專用程式的單個檔案中，或存儲在多個協調檔案中（例如，存儲一或多個模組，子程序或部分代碼的多個檔案）。
本說明書中描述的過程和邏輯流程可以由執行一或多個電腦程序或者被配置為透過對輸入數據進行操作並生成輸出來執行動作的一或多個編程處理器或處理器邏輯執行。過程和邏輯流程也可以由專用邏輯電路執行，並且裝置也可以實現為專用邏輯電路，例如FPGA（現場可編程門陣列）或ASIC（特殊應用積體電路）。
作為例示，適合執行電腦程序的處理器包括通用和專用微處理器，以及任何類型的數位電腦的任何一或多個處理器。通常，處理器將從唯讀記憶體或隨機存取記憶體或兩者接收指令和數據。電腦的基本元件是用於根據指令執行動作的一處理器和用於存儲指令和數據的一或多個記憶體設備。通常，電腦還包括或可操作地耦合以從一或多個大容量存儲設備接收數據或將數據傳輸到一或多個大容量存儲設備，以便存儲數據，例如磁，磁光盤、光盤，或非揮發性記憶體邏輯。但是，電腦不需要這樣的裝置。適用於存儲電腦程序指令和數據的裝置包括所有形式的非揮發性記憶體，介質和記憶體設備，包括：例如，半導體記憶體設備，例如，EPROM、EEPROM，和快閃記憶體裝置；磁盤，例如內部硬碟或可移動硬碟；磁光盤；和CD ROM和DVD-ROM光碟。處理器和記憶體可以由專用邏輯電路補充或併入專用邏輯電路中。
從前述內容可以理解，本文已經出於說明的目的描述了本發明的特定實施例，但是在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以進行各種修改。因此，除了所附專利範圍之外，本發明不受限制。
10‧‧‧雙頻換能器
12‧‧‧低頻超音波換能器陣列
14‧‧‧高頻超音波換能器陣列
20‧‧‧超音波成像系統
30‧‧‧顯示器/視頻監視器
32‧‧‧低頻圖像
34‧‧‧高頻圖像
38‧‧‧虛線框
100‧‧‧系統電腦
110‧‧‧處理器
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧圖形處理器
130‧‧‧現場可編程門陣列
132‧‧‧控制邏輯
134‧‧‧波束成形邏輯
136‧‧‧波束成形邏輯
140‧‧‧RF信號處理邏輯
148‧‧‧記憶體
150‧‧‧發射FPGA
152‧‧‧邏輯
154‧‧‧邏輯
160‧‧‧發射ASIC
164‧‧‧N:1數據多工器
170‧‧‧發射/接收開關
180‧‧‧接收ASIC
190‧‧‧A/D轉換器
圖1是根據本案一實施例的雙頻超音波成像系統的簡易方塊圖。
圖2是根據本案一實施例的雙頻超音波成像系統的更詳細方塊圖。
圖3A顯示根據本案一實施例的組合低頻和高頻顯示器。
圖3B顯示根據本案另一實施例的組合低頻和高頻顯示器。
圖4A為根據本案一實施例用於獲得低頻和高頻超音波圖像的測試設定的簡化圖。
圖4B是根據本案一實施例用於獲得組織的低頻和高頻圖像的方法的時序圖。
圖4C是根據本案一實施例用於獲得組織的低頻和高頻圖像的方法的時序圖。
圖4D是根據本案一實施例用於獲得組織的低頻和高頻圖像的方法的時序圖。

Claims (62)

  1. 一種超音波成像系統，包括： 一雙頻換能器，包括一低頻換能器和一高頻換能器； 一處理電路，用於接收由該低頻換能器和該高頻換能器產生的回波信號，並根據由該低頻換能器接收的回波信號產生一低頻超音波圖像和根據由該高頻換能器接收的回波信號產生一高頻超音波圖像；以及 一顯示器，同時顯示該低頻超音波圖像和該高頻超音波圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，其中該低頻超音波圖像包括一圖形，其象徵在該高頻超音波圖像中所捕獲的該低頻換能器的一視野中的一區域。
  3. 如申請專利範圍第2項的超音波成像系統，還包括一控件，利用該控件，用戶可以調整該低頻超音波圖像中的該圖形的位置，以改變在該高頻超音波圖像中捕獲的區域。
  4. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，其中該低頻換能器和該高頻換能器同時被驅動。
  5. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，其中該低頻換能器和該高頻換能器由交錯的驅動脈衝驅動。
  6. 如申請專利範圍第5項的超音波成像系統，其中，用於該高頻換能器的多個驅動脈衝在用於該低頻換能器的連續驅動脈衝之間被驅動。
  7. 如申請專利範圍1項的超音波成像系統，其中，該低頻換能器和該高頻換能器被驅動，使得利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀，與利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀交錯。
  8. 如申請專利範圍第7項的超音波成像系統，其中利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀和利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀，被存儲在該超音波成像系統的一記憶體中，直到該兩個幀都準備好同時被顯示在顯示器上。
  9. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，還包括： 一控制邏輯，用於控制為該低頻換能器和該高頻換能器產生發射脈衝的一電路；以及 一數據多工器，其接收來自該控制邏輯的控制信號，以選擇性地將發射脈衝連接到該低頻換能器和該高頻換能器中的換能器元件。
  10. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，還包括一單組發射通道和一單組接收通道，其中： 該單組發射通道能夠為該低頻換能器和該高頻換能器產生發射脈衝；以及 該單組接收通道能夠接收來自該低頻換能器和該高頻換能器的信號。
  11. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，其中： 該低頻換能器用作高頻超音波信號的帶通濾波器；以及 該高頻換能器用作低頻超音波信號的帶通濾波器。
  12. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，還包括一控件，利用該控件，用戶可以增加或減少在該高頻換能器中使用的多個換能器元件，並且增加或減少該低頻換能器中使用的換能器元件的數量。
  13. 如申請專利範圍第1項的超音波成像系統，其中，該低頻超音波圖像處於一第一圖像模式，並且該高頻超音波圖像處於一第二圖像模式。
  14. 如申請專利範圍第13項的超音波成像系統，其中，該第一圖像模式和該第二圖像模式均包括： 一二維B模式(two-dimensional B mode)圖像； 一平面波圖像(plane wave image)；或 一彩色流圖像(color flow image)。
  15. 一種操作超音波成像系統的方法，該超音波成像系統包括一雙頻換能器，該雙頻換能器包括一低頻換能器以及一高頻換能器，該方法包括： 從該低頻換能器和該高頻換能器發射超音波信號； 處理從該低頻換能器接收的回波信號以產生一低頻超音波圖像，處理來自該高頻換能器的回波信號，以產生一高頻超音波圖像；以及 同時顯示該低頻超音波圖像和該高頻超音波圖像。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該低頻超音波圖像包括一圖形，該圖形指示在該高頻超音波圖像中捕獲的該低頻換能器的一視野中的一區域。
  17. 如申請專利範圍第16項的方法，還包括提供控件，利用該控件，用戶可以調整該低頻超音波圖像中的該圖形的位置，以改變在該高頻超音波圖像中捕獲的該區域。
  18. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該低頻換能器和該高頻換能器同時被驅動。
  19. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該低頻換能器和該高頻換能器由交錯的驅動脈衝驅動。
  20. 如申請專利範圍第19項的方法，其中，用於該高頻換能器的多個驅動脈衝在用於該低頻換能器的連續驅動脈衝之間被驅動。
  21. 如申請專利範圍第15項的方法，其中，驅動該低頻換能器和該高頻換能器，使得利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀與利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀交錯。
  22. 如申請專利範圍第21項的方法，其中利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀和利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀被存儲在該超音波成像系統的一記憶體中，直到兩個幀都準備好被同時顯示在顯示器上。
  23. 如申請專利範圍第15項的方法，其中，使用以下來執行發送超音波信號： 一控制邏輯，用於控制為該低頻換能器和該高頻換能器產生發射脈衝的一電路；以及 一數據多工器，其接收來自該控制邏輯的控制信號，以選擇性地將發射脈衝連接到該低頻換能器和該高頻換能器中的換能器元件。
  24. 如申請專利範圍第15項的方法，其中使用一單組發送通道和一單組接收通道來執行發送超音波信號，其中： 該單組發射通道能夠為該低頻換能器和該高頻換能器產生發射脈衝；以及 該單組接收通道能夠接收來自該低頻換能器和該高頻換能器的信號。
  25. 如申請專利範圍第15項的方法，其中： 該低頻換能器用作高頻超音波信號的帶通濾波器；以及 該高頻換能器用作低頻超音波信號的帶通濾波器。
  26. 如申請專利範圍第15項的方法，還包括提供一控件，利用該控件器，用戶可以增加或減少該高頻換能器中換能器元件的數量，並增加或減少該低頻換能器中換能器元件的數量。
  27. 如申請專利範圍第15項的方法，其中，該低頻超音波圖像處於一第一圖像模式，並且該高頻超音波圖像處於一第二圖像模式。
  28. 如申請專利範圍第27項的方法，其中，該第一圖像模式和該第二圖像模式均包括： 一二維B模式圖像； 一平面波圖像；或 一彩色流圖像。
  29. 一或多種電腦可讀非暫態性(non-transitory)存儲介質，其包括當由一超音波成像系統的一或多個計算裝置執行時可操作的軟體，該超音波成像系統包括一雙頻換能器，該雙頻換能器包括一低頻換能器和一高頻換能器，以便： 從該低頻換能器和該高頻換能器發射超音波信號； 處理接收來自該低頻換能器的回波信號以產生一低頻超音波圖像，處理來自該高頻換能器的回波信號以產生高頻超音波圖像；以及 同時顯示該低頻超音波圖像和該高頻超音波圖像。
  30. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中，該低頻超音波圖像包括一圖形，該圖形指示在該高頻超音波圖像中捕獲的該低頻換能器的一視野中的一區域。
  31. 如申請專利範圍第30項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該介質在執行時進一步可操作以提供用戶一控件，其可調整該低頻超音波圖像中的該圖形的位置以改變在該高頻超音波圖像中捕獲的該區域。
  32. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該低頻換能器和該高頻換能器同時被驅動。
  33. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該低頻換能器和該高頻換能器由交錯驅動脈衝驅動。
  34. 如申請專利範圍第34項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中用於該高頻換能器的多個驅動脈衝在用於該低頻換能器的連續驅動脈衝之間被驅動。
  35. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該低頻換能器和該高頻換能器被驅動，使得利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀與利用該高頻換能器所獲得的超音波數據的幀交錯。
  36. 如申請專利範圍第35項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀和利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀被存儲在該超音波成像系統的一記憶體中，直到該兩個幀都準備好在顯示器上同時被顯示。
  37. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該介質進一步可操作以使用以下方式發射超音波信號： 一控制邏輯，用於控制為該低頻換能器和該高頻換能器產生發射脈衝的一電路；以及 一數據多工器，其接收來自該控制邏輯的控制信號，以選擇性地將發射脈衝連接到該低頻換能器和該高頻換能器中的換能器元件。
  38. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該介質進一步可操作以使用一單組發射通道以及一單組接收通道發射超音波信號，其中： 該單組發射通道能夠為該低頻換能器和該高頻換能器產生發射脈衝；以及 該單組接收通道能夠接收來自該低頻換能器以及該高頻換能器的信號。
  39. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中： 該低頻換能器用作高頻超音波信號的帶通濾波器；以及 該高頻換能器用作低頻超音波信號的帶通濾波器。
  40. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該介質進一步可操作以提供一控件，利用該控件，用戶可增加或減少該高頻換能器中換能器元件的數量，且增加或減少該低頻換能器中換能器元件的數量。
  41. 如申請專利範圍第29項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中，該低頻超音波圖像處於一第一圖像模式，並且該高頻超音波圖像處於一第二圖像模式。
  42. 如申請專利範圍第41項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該第一圖像模式以及該第二圖像模式均包括： 一二維B模式圖像； 一平面波圖像；或 一彩色流圖像。
  43. 一種超音波成像系統，包括： 一雙頻換能器，包括一低頻換能器以及一高頻換能器； 一處理電路，用於接收由該低頻換能器以及該高頻換能器產生的回波信號，並在第一圖像模式下以該低頻換能器所接收的回波信號產生一低頻超音波圖像，以及在第二圖像模式下以該高頻換能器所接收的回波信號產生一高頻超音波圖像；以及 一顯示器，在其上同時顯示該第一圖像模式中的該低頻超音波圖像以及該第二圖像模式中的該高頻超音波圖像。
  44. 如申請專利範圍第43項的超音波成像系統，其中，該第一圖像模式以及該第二圖像模式均包括： 一二維B模式圖像； 一平面波圖像；或 一彩色流圖像。
  45. 如申請專利範圍第43項的超音波成像系統，其中，所顯示的低頻超音波圖像包括一圖形，該圖形指示在該高頻超音波圖像中捕獲的該低頻換能器的一視野中的一區域。
  46. 如申請專利範圍第43項的超音波成像系統，其中，該低頻換能器以及該高頻換能器同時被驅動。
  47. 如申請專利範圍第43項的超音波成像系統，其中，該低頻換能器以及該高頻換能器由交錯驅動脈衝驅動。
  48. 如申請專利範圍第43項的超音波成像系統，其中，驅動該低頻換能器以及該高頻換能器，使得利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀與利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀交錯。
  49. 如申請專利範圍第43項的超音波成像系統，其中： 該低頻換能器用作高頻超音波信號的帶通濾波器；以及 該高頻換能器用作低頻超音波信號的帶通濾波器。
  50. 一種操作超音波成像系統的方法，該超音波成像系統包括一雙頻換能器，該雙頻換能器包括一低頻換能器以及一高頻換能器，該方法包括： 從該低頻換能器以及該高頻換能器發射超音波信號； 處理從該低頻換能器接收的回波信號，以在一第一圖像模式下產生一低頻超音波圖像，處理從該高頻換能器接收的回波信號，以在一第二圖像模式下產生一高頻超音波圖像；以及 同時在該第一圖像模式下顯示該低頻超音波圖像以及在該第二圖像模式下顯示該高頻超音波圖像。
  51. 如申請專利範圍第50項的方法，其中，該第一圖像模式以及該第二圖像模式均包括： 一二維B模式圖像； 一平面波圖像；或 一彩色流圖像。
  52. 如申請專利範圍第50項的方法，其中所顯示的該低頻超音波圖像包括一圖形，該圖形指示在該高頻超音波圖像中捕獲的該低頻換能器的一視野中的一區域。
  53. 如申請專利範圍第50項的方法，其中該低頻換能器以及該高頻換能器同時被驅動。
  54. 如申請專利範圍第50項的方法，其中該低頻換能器以及該高頻換能器由交錯驅動脈衝驅動。
  55. 如申請專利範圍第50項的方法，其中，驅動低頻換能器以及高頻換能器，使得利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀與利用該高頻換能器獲得的超音波數據的幀交錯。
  56. 如申請專利範圍第50項的方法，其中： 該低頻換能器用作高頻超音波信號的帶通濾波器；以及 該高頻換能器用作低頻超音波信號的帶通濾波器。
  57. 一或多種電腦可讀非暫態性存儲介質，其包含當由一超音波成像系統的一或多個計算裝置執行時可操作的軟體，該超音波成像系統包括一雙頻換能器，該雙頻換能器包括一低頻換能器以及一高頻換能器，以便： 從該低頻換能器以及該高頻換能器發射超音波信號； 處理接收來自該低頻換能器的回波信號，以在一第一圖像模式下產生一低頻超音波圖像，並處理接收來自該高頻換能器的回波信號，以在一第二圖像模式下產生一高頻超音波圖像；以及 同時顯示該第一圖像模式中的該低頻超音波圖像以及該第二圖像模式中的該高頻超音波圖像。
  58. 如申請專利範圍第57項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該第一圖像模式以及該第二圖像模式均包括： 一二維B模式圖像； 一平面波圖像；或 一彩色流圖像。
  59. 如申請專利範圍第57項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中所顯示的該低頻超音波圖像包括一圖形，該圖形指示在該高頻超音波圖像中捕獲的該低頻換能器的一視野中的一區域。
  60. 如申請專利範圍第57項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該低頻換能器以及該高頻換能器同時被驅動。
  61. 如申請專利範圍第57項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該低頻換能器以及該高頻換能器由交錯驅動脈衝驅動。
  62. 如申請專利範圍第57項的電腦可讀非暫態性存儲介質，其中該低頻換能器以及該高頻換能器被驅動，使得利用該低頻換能器獲得的超音波數據的幀與利用該高頻換能器所獲得的超音波數據的幀交錯。
TW107139474A 2017-11-08 2018-11-07 具有高頻細節的超音波系統 TWI743411B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762583416P 2017-11-08 2017-11-08
US62/583,416 2017-11-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201922177A true TW201922177A (zh) 2019-06-16
TWI743411B TWI743411B (zh) 2021-10-21

Family

ID=66326501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107139474A TWI743411B (zh) 2017-11-08 2018-11-07 具有高頻細節的超音波系統

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20190133557A1 (zh)
EP (2) EP3703573A4 (zh)
JP (2) JP2021502174A (zh)
KR (1) KR102640004B1 (zh)
CN (1) CN111356408B (zh)
CA (1) CA3081019A1 (zh)
TW (1) TWI743411B (zh)
WO (1) WO2019094580A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11937975B2 (en) * 2019-09-30 2024-03-26 Biosense Webster (Israel) Ltd. Multi-frequency mapping catheter and method of mapping
US20210353439A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 California Institute Of Technology Decoding movement intention using ultrasound neuroimaging
CN112630758A (zh) * 2020-11-30 2021-04-09 海鹰企业集团有限责任公司 高频图像声呐信号处理系统
CN113100831A (zh) * 2021-04-16 2021-07-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 多模式超声系统
CN113317873B (zh) * 2021-04-16 2022-09-09 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 用于检测和导航的双频超声仪
CN114813942B (zh) * 2022-04-13 2024-06-04 北京工业大学 一种多用途模块化多通道超声波检测系统
CN116035615A (zh) * 2022-11-18 2023-05-02 深圳英美达医疗技术有限公司 一种基于双频超声内镜的超声图像采集方法及相关装置

Family Cites Families (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH074364B2 (ja) * 1986-01-28 1995-01-25 株式会社東芝 超音波診断装置
US4972839A (en) * 1988-12-22 1990-11-27 Angelsen Bjorn A J Miniaturized mechanically-steerable ultrasonic probe
JPH02305560A (ja) * 1989-05-20 1990-12-19 Fujitsu Ltd 超音波診断装置
US5182728A (en) * 1991-06-28 1993-01-26 Acoustic Imaging Technologies Corporation Ultrasound imaging system and method
JPH07163559A (ja) * 1993-12-10 1995-06-27 Fuji Photo Optical Co Ltd 超音波診断装置の超音波スキャナ
JP3682088B2 (ja) * 1995-04-27 2005-08-10 株式会社東芝 超音波診断装置
US5904652A (en) * 1995-06-29 1999-05-18 Teratech Corporation Ultrasound scan conversion with spatial dithering
JPH09154846A (ja) * 1995-12-12 1997-06-17 Hitachi Medical Corp 超音波診断装置
JPH09164140A (ja) * 1995-12-13 1997-06-24 Aloka Co Ltd 超音波診断装置
US5882306A (en) * 1997-04-11 1999-03-16 Acuson Corporation Ultrasound imaging methods and systems
US6231510B1 (en) * 1999-03-05 2001-05-15 Atl Ultrasound Ultrasonic diagnostic imaging system
US6077226A (en) * 1999-03-30 2000-06-20 General Electric Company Method and apparatus for positioning region of interest in image
US6457365B1 (en) * 2000-02-09 2002-10-01 Endosonics Corporation Method and apparatus for ultrasonic imaging
US6638226B2 (en) * 2001-09-28 2003-10-28 Teratech Corporation Ultrasound imaging system
JP2004016612A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Toshiba Corp 超音波診断装置
JP4011463B2 (ja) * 2002-11-07 2007-11-21 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 超音波診断装置
JP2004195091A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Aloka Co Ltd 超音波診断装置
JP4382382B2 (ja) * 2003-04-14 2009-12-09 株式会社東芝 超音波診断装置及び超音波プローブ
US20050203416A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Angelsen Bjorn A. Extended, ultrasound real time 2D imaging probe for insertion into the body
WO2005120359A1 (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Olympus Corporation 超音波プローブ装置及び超音波診断装置
JP2008507322A (ja) * 2004-07-23 2008-03-13 アー．ヤー． アンゲルセン、ビョルン 超音波イメージング
JPWO2006025364A1 (ja) * 2004-09-01 2008-05-08 松下電器産業株式会社 超音波診断装置
MX2007012152A (es) * 2005-03-31 2008-04-04 Perio Imaging Inc Dispositivo periodontal ultrasonico, sistema y metodo de utilizacion.
WO2007013814A2 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 Angelsen Bjoern A J Dual frequency band ultrasound transducer arrays
US8182428B2 (en) * 2005-07-26 2012-05-22 Surf Technology As Dual frequency band ultrasound transducer arrays
JP2007068918A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 Fujifilm Corp 超音波プローブ、および超音波診断装置
US7946990B2 (en) * 2005-09-30 2011-05-24 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Ultrasound color flow imaging at high frame rates
CA2628100C (en) * 2005-11-02 2016-08-23 Visualsonics Inc. High frequency array ultrasound system
JP4730125B2 (ja) * 2006-02-22 2011-07-20 株式会社日立製作所 血流画像表示装置
WO2007099824A1 (ja) * 2006-02-23 2007-09-07 Hitachi Medical Corporation 超音波診断装置及び超音波診断方法
JP2007244415A (ja) * 2006-03-13 2007-09-27 Fujifilm Corp 超音波プローブ、および超音波診断装置
JP5214920B2 (ja) * 2007-07-24 2013-06-19 株式会社東芝 超音波診断装置及び超音波診断装置の音響出力方法
CA2697343C (en) * 2007-08-23 2017-06-20 Verasonics, Inc. Adaptive ultrasound image reconstruction based on sensing of local media motion
US8550998B2 (en) * 2008-01-09 2013-10-08 Bjørn A. J. Angelsen Nonlinear elastic wave measurement and imaging with two-frequency elastic wave pulse complexes
US20100081930A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Sonosite, Inc. Systems and Methods for the Display of Ultrasound Images
JP5238438B2 (ja) * 2008-10-02 2013-07-17 株式会社東芝 超音波診断装置
JP5438985B2 (ja) * 2009-02-10 2014-03-12 株式会社東芝 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラム
JP5525867B2 (ja) * 2009-03-04 2014-06-18 株式会社東芝 超音波診断装置、画像処理装置、超音波診断装置の制御方法、及び画像処理方法
JP2013507227A (ja) * 2009-10-12 2013-03-04 シリコンバレー メディカル インスツルメンツ インコーポレイテッド コレジスタ・イメージングのための血管内超音波システム
WO2012103650A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Sunnybrook Health Sciences Centre Ultrasonic probe with ultrasonic transducers addressable on common electrical channel
CN102283679B (zh) * 2011-08-04 2014-05-21 中国科学院深圳先进技术研究院 弹性测量的超声成像系统及测量生物组织弹性的方法
CN102499715A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 东南大学 同轨迹超声图像动态对比系统及其对比方法
EP2785253B1 (en) * 2011-12-01 2023-11-15 Maui Imaging, Inc. Motion detection using ping-based and multiple aperture doppler ultrasound
JP2015503404A (ja) * 2011-12-29 2015-02-02 マウイ イマギング，インコーポレーテッド 任意経路のｍモード超音波イメージング
US9113825B2 (en) * 2012-07-10 2015-08-25 Fujifilm Sonosite, Inc. Ultrasonic probe and aligned needle guide system
US20140039317A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Toshiba Medical Systems Corporation Ultrasound diagnosis apparatus and controlling method
US20140098049A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Fujifilm Sonosite, Inc. Systems and methods for touch-based input on ultrasound devices
JP6334992B2 (ja) * 2013-03-29 2018-05-30 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 可搬型超音波診断装置
CL2013000947A1 (es) * 2013-04-08 2014-01-10 Univ De Chile 35 Un dispositivo de ecografia portatil y manual, con control y procesamiento centralizado en el hardware y con salidas de visualizacion y que opera en tiempo real con una alta tasa de refresco en sus imagenes
WO2014190330A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 Fujifilm Sonosite, Inc. Photoacoustic transducer with optical feedback
US9603580B2 (en) * 2013-05-24 2017-03-28 Fujifilm Sonosite, Inc. High frequency ultrasound probe
JP6245853B2 (ja) * 2013-06-11 2017-12-13 東芝メディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置
US9386965B2 (en) * 2013-06-12 2016-07-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Ultrasound machine providing composite image data
WO2015054232A1 (en) * 2013-10-07 2015-04-16 Acist Medical Systems, Inc. Signal processing for intravascular imaging
JP6253350B2 (ja) * 2013-10-31 2017-12-27 フクダ電子株式会社 超音波診断装置
JP6301113B2 (ja) * 2013-11-19 2018-03-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置及び超音波診断装置用のプログラム
KR20150068846A (ko) * 2013-12-12 2015-06-22 삼성전자주식회사 초음파 진단 장치 및 그 제어방법
US10265047B2 (en) * 2014-03-12 2019-04-23 Fujifilm Sonosite, Inc. High frequency ultrasound transducer having an ultrasonic lens with integral central matching layer
WO2015151972A1 (ja) * 2014-04-02 2015-10-08 国立大学法人群馬大学 超音波映像システム
US9801613B2 (en) * 2014-04-18 2017-10-31 Fujifilm Sonosite, Inc. Hand-held medical imaging system with thumb controller and associated systems and methods
CN107072640B (zh) * 2015-01-16 2020-03-03 奥林巴斯株式会社 超声波观测系统
JP2016179125A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 学校法人同志社 超音波画像表示装置
JP6907193B2 (ja) * 2015-09-10 2021-07-21 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 幅広い深度及び詳細なビューを備えた超音波システム
JP6553297B2 (ja) * 2015-11-02 2019-07-31 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 干渉分析器を含むボリューム領域の超音波画像を可変周波数で提供するための超音波システム
US20180317888A1 (en) * 2015-11-24 2018-11-08 Koninklijke Philips N.V. Ultrasound systems with microbeamformers for different transducer arrays
KR102666748B1 (ko) * 2015-11-25 2024-05-16 후지필름 소노사이트, 인크. 고주파 초음파 트랜스듀서 어레이를 포함하는 의료 기기
JP6797919B2 (ja) * 2015-12-10 2020-12-09 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 超音波撮像システムプローブ及びシステム、並びに撮像方法
JP6547612B2 (ja) * 2015-12-14 2019-07-24 コニカミノルタ株式会社 画像処理装置、画像処理方法、および、画像処理装置を備える超音波診断装置
US10661309B2 (en) 2016-04-01 2020-05-26 Fujifilm Sonosite, Inc. Dual frequency ultrasound transducer including an ultrahigh frequency transducer stack and a low frequency ultrasound transducer stack
CN106903037A (zh) * 2017-01-23 2017-06-30 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 超声换能器、超声阵列探头和超声成像系统
US11726195B2 (en) * 2017-09-19 2023-08-15 Koninklijke Philips N.V. Ultrasound systems and methods for measuring acoustic attenuation coefficients

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023078396A (ja) 2023-06-06
CN111356408A (zh) 2020-06-30
EP3703573A4 (en) 2021-03-17
EP3703573A1 (en) 2020-09-09
WO2019094580A1 (en) 2019-05-16
EP3742198A3 (en) 2021-03-24
US20190133557A1 (en) 2019-05-09
TWI743411B (zh) 2021-10-21
KR102640004B1 (ko) 2024-02-22
US20190133550A1 (en) 2019-05-09
EP3742198A2 (en) 2020-11-25
CA3081019A1 (en) 2019-05-16
CN111356408B (zh) 2024-03-15
KR20200070414A (ko) 2020-06-17
JP2021502174A (ja) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI743411B (zh) 具有高頻細節的超音波系統
JP5725720B2 (ja) 被検体情報処理装置
KR101555259B1 (ko) 초음파 영상 합성 방법 및 장치
JP2000232978A (ja) 関心領域の画質を最適にする超音波撮像
US10835200B2 (en) Ultrasound diagnosis apparatus
JP2007229015A (ja) 超音波観測装置
US20160074016A1 (en) Transmit beamforming apparatus, receive beamforming apparatus, ultrasonic probe having the same, and beamforming method
Assef et al. A flexible multichannel FPGA and PC-Based ultrasound system for medical imaging research: initial phantom experiments
JP7005206B2 (ja) 超音波診断装置及び超音波イメージングプログラム
JP4791820B2 (ja) 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラム
JP5325617B2 (ja) 超音波プローブ及び超音波診断装置
JP2013063159A (ja) 超音波診断装置および超音波画像生成方法
JP6838174B2 (ja) 超音波プローブと処理方法
JP5468468B2 (ja) 超音波診断装置
Bharath et al. Compact and programmable ultrasound front-end processing module for research activities
US20220401075A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and extraction method
WO2016167132A1 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査装置の制御方法
JPH03155840A (ja) 超音波診断装置
JP2019532724A (ja) 超音波撮像デバイスのための信号処理経路
JP2020110418A (ja) 超音波診断装置、超音波プローブ、及び超音波データ処理プログラム
JP7233908B2 (ja) 超音波診断装置
JP7302972B2 (ja) 超音波診断装置、及び学習プログラム
JP2011239906A (ja) 超音波診断装置
JP5901739B2 (ja) 被検体情報処理装置
Dezotti et al. FPGA-based Reception Board of 64-channels Ultrasound Research Platform

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees