[发明专利]通过稀疏采样进行的超声成像和相关联的设备、系统和方法

说明书

提供了用于通过稀疏采样进行超声成像的系统、设备和方法。在一个实施例中，超声成像系统包括超声换能器元件的阵列、电子电路和波束形成器，所述电子电路与超声换能器元件的所述阵列通信并被配置为选择包括多个邻接的超声换能器元件和至少一个非邻接的超声换能器元件的所述阵列的第一接收孔径，所述波束形成器与所述电子电路通信。所述第一接收孔径的每个超声换能器元件被配置为接收反射的超声回波并生成表示成像数据的电信号。所述波束形成器被配置为：接收由所述第一接收孔径生成的所述电信号，并且对由所述邻接的超声换能器元件生成的所述电信号和由所述至少一个非邻接的超声换能器元件生成的所述电信号施加不同的权重。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于获得解剖结构的超声图像的超声系统和方法。例如，超声系统能够包括超声成像设备，该超声成像设备具有与多路复用器电路通信的超声换能器元件的阵列。

背景技术

超声成像经常用于获得患者的内部解剖结构的图像。超声系统通常包括超声换能器探头，该超声换能器探头包括一个或多个超声换能器元件。超声换能器元件被激活而以超声频率振动，从而将超声能量发送到患者的解剖结构中，然后接收由患者的解剖结构反射的超声回波以创建图像。每个发送/接收周期可以产生单次扫描或单行扫描成像数据。通过逐步改变扫描方向，能够根据一系列扫描(有时被称为A线扫描)来编译二维图像。根据一系列A线扫描编译的二维图像能够被称为B模式图像。根据一系列A线扫描编译B模式图像的这个过程能够每秒重复若干次(例如，30次/s)，以创建被成像解剖结构的实况视图。

一种控制每个超声扫描的方向的方法涉及使用超声换能器阵列。例如，超声换能器探头能够包括与波束形成器通信的超声换能器元件阵列，该波束形成器控制个体超声换能器元件的精确定时以产生得到聚焦的超声能量波束的超声干涉图案。类似地，波束形成器能够响应于接收到从解剖结构反射的超声回波而对由阵列中的个体超声换能器元件生成的电信号施加延迟，以将接收到的回波聚焦到反射的超声能量波束中。

超声探头能够包括超声换能器元件的一维或二维阵列。个体超声换能器元件的数量能够为数十、数百甚至数千个。例如，甚至一维阵列也可以包括一百个以上的个体超声换能器元件，每个换能器被配置为生成用于编译超声图像的信号。在一些情况下，由大型超声换能器元件阵列生成的数据量可能难以与超声成像系统的其他部分(例如，波束形成器和信号处理器)进行通信。硬件和法规限制也会给有效使用超声设备获得和处理大量超声成像数据产生障碍。虽然能够使用一些方法(例如，多路复用)来克服其中的一些障碍，但是使用这样的工具可能会导致图像伪影和图像质量下降。

发明内容

提供了用于通过稀疏采样进行超声成像的系统、设备和方法。稀疏采样是指激活超声换能器阵列的超声换能器元件的组或孔径以发射和/或接收超声能量，其中，激活的超声换能器元件中的一个或多个激活的超声换能器元件与其他激活的超声换能器元件是非邻接的。换句话说，在超声换能器阵列的稀疏采样的孔径中，一个或多个激活元件被一个或多个非激活元件分隔开，从而得到相对较宽的孔径。例如，超声成像系统能够包括超声成像探头，该超声成像探头包括与电子电路(例如，多路复用器电路)通信的超声换能器元件的阵列。该电子电路能够被配置为激活阵列的超声换能器元件的第一孔径或组以将超声能量发射到解剖结构中，并且扩大的第二孔径包括一个或多个稀疏采样的超声换能器元件以接收从解剖结构反射的超声回波。该系统还能够将变化的权重施加到由第二孔径中的超声换能器元件生成的电信号。通过利用扩大的稀疏采样的加权孔径(其在横向维度上比发射孔径更宽)接收超声回波，能够提高图像的横向分辨率，而无需增加发射由处理系统的每个孔径生成的电信号所需的通信通道的数量。