[发明专利]用于超声波阵列的基于菲涅耳的波束形成

说明书

对于相关申请的交叉引用

本申请基于案卷编号028080-0508的、在2009年9月4日提交的、题目为“MINIATURIZED ULTRASOUND IMAGING SYSTEM”的美国临时专利申请61/240,122，并且要求其优先权。该申请的整体内容通过引用被在此并入。

技术领域

本申请涉及可以与便携式超声波系统相关地使用的波束形成技术。

背景技术

介绍

近些年来，超声波社区(ultrasound community)的分区已经聚焦在建立更小、更便宜和更高效节能的超声波系统，同时保持良好的图像质量。这些手持系统可以成为“超声波听诊器”，该“超声波听诊器”允许医生几乎在任何位置和在任何时间执行超声波检查。参见J.R.T.C.Roelandt，“Ultrasound stethoscopy：A renaissance of the physical examination？，”Heart，vol.89，pp.971-974，2003；J.Hwang，J.Quistgaard，J.Souquet，and L.A.Crum，“Portable ultrasound device for battlefield trauma，”Proc.IEEE Ultrason.Symp.，vol.2，pp.1663-1667，1998；U.Rosenschein，V.Furman，E.Kerner，I Fabian，J Bernheim，and Y.Eshel，“Ultrasound imaging-guided noninvasive ultrasound thrombolysis：preclinical results，”Circulation，vol.102，no.2，pp.238-45，2000。

例如，手持系统可以在远程位置、战场、急诊室和私人诊所提供现场(point of care)诊断。它也可以用在诸如中心导管插入的创伤或微创超声波引导的过程。参见J.Hwang，J.Quistgaard，J.Souquet，and L.A.Crum，“Portable ultrasound device for battlefield trauma，”Proc.IEEE Ultrason.Symp.，vol.2，pp.1663-1667，1998；U.Rosenschein，V.Furman，E.Kerner，I Fabian，J Bernheim，and Y.Eshel，“Ultrasound imaging-guided noninvasive ultrasound thrombolysis：preclinical results，”Circulation，vol.102，no.2，pp.238-45，2000。随着在诊所、发展中国家和军事中的广泛应用，对于便携式超声波系统的需求已经在过去10年间迅速地增加。来自西门子的P10和来自通用电气医疗集团的VSCAN是近来提出的袖珍超声波系统的示例。

已经存在用于改进便携式超声波系统的尺寸、成本和质量的许多方法。这些包括在换能器设计、发送和接收电路设计和波束形成算法上的改进。

超声波系统的尺寸和功率的显著比例可以用于波束形成器，该波束形成器可以负责在发送和接收两者操作期间聚焦超声波波束。一种标准的波束形成器由64至128个发送/接收信道组成。然而，这些会需要昂贵和体积大的波束形成器。

波束形成

波束形成方法可以被大致分类为两种方法：模拟波束形成和数字波束形成。在模拟波束形成中，可以通过模拟信号的序列来形成图像，该模拟信号被以模拟延迟线延迟、在模拟域中求和然后被数字化。在数字波束形成中，可以通过下述方式来形成图像：从单独的阵元(array element)采样模拟信号、应用数字延迟、并且然后数字地求和。参见B.D.Steinberg，“Digital beamforming in ultrasound，”IEEE Trans.Ultrason.，Ferroelectr.，Freq.Control，vol.39，no.6，pp.716-721，1992。