[其他]用振荡式换能器进行超声波复合扫描

说明书

本发明涉及一种产生身体的超声波截面图象的方法。在该方法中，通过脉冲回波法，利用一个具有单个换能器的换能器单元，在一个扫描平面内对身体进行至少两个不同的、且又部分重叠的扇形扫描。本发明还涉及实施该方法的设备及扫描器。

在对腹部和怀孕期的超声波妇科诊断以及对人体软组织的检查中，习惯采用二维的B图象法。在该方法中，被检查的部位是由超声波波束逐线进行扫描的。有各种技术解决方法，用以按需要移动超声波波束，以形成超声波图象。复合扫描法（也叫慢速B图象法）与实时法（也叫快速B图象法）之间已加以区别。

在传统的复合扫描法中，将具有单块换能器的超声波换能器单元置于皮肤之上，两者之间有一个匹配介质，从而可以结合进行换能器的平行及有角度的移动。换能器在任何时候的位置都传给电调节装置，以便在显示装置中按照相关的超声波波束的方向将电子束偏转。这样便逐线形成了超声波图象。在这种方法中，为了显示图象，必须使用一个图象存储装置，因为形成图象相对较慢，例如，每形成一个图象需要半分钟到两分钟左右的时间。传统的复合扫描法的优点是：

1.减小了图象的粒度（“斑纹噪音”）。因此，不同的组织部位之间的灰度色调的区别更加明显，并且不同组织（如肿瘤及囊肿）的构造也更加易于识别。

2.改进了对人体组织和器官的边缘的显示。由于这些边缘能反射超声波，因此，当超声波波束垂直入射在边缘表面上时，换能器发出一个最大回波信号。在复合扫描中，满足这一条件的可能性是很大的，因为被检查的身体接受来自数个不同方向的超声波脉冲。

上述传统的复合扫描法的缺点在于：

1.不可能获得关于运动的实时显示，因为慢速图象形成意味着只能产生一个静态的存储图象，而且当要形成新的图象时，还必须消除该存储图象。

2.进行检查所需的时间较长。

3.因器官在慢速图象形成过程中的移动所产生的假象（artifact）对图象的质量具有非常有害的影响。

4.所需的设备以及操作技术比较复杂。

5.尤其是用手工移动换能器时，图象的质量很大程度上取决于操作者的技巧。因此，要想得到有效的图象，操作者必须接受适当的训练。即使操作者们受到过同样的训练，并且具有同样的经验，然而，不同的操作者对同一个物体做出的图象却往往是不同的。

与传统的复合扫描法相比，实时法具有图象形成快的特点。采用机械控制或电控制进行的扫描在几分之一秒内便可形成一个图象。在实时法中，所得到的图象重复频率可高达每秒钟15个图象。

实时法的主要优点在于检查所用的时间较短，清晰度较高，具有足够的灰度等级，以及较高的图象重复频率实现了运动的实时显示，即在检查过程中可以直接观察运动。实时法还具有图象再现真实（即图象的质量不太依赖于不同的操作者的操作技巧）、设备成本较低以及设备操纵较容易等优点。

与复合扫描法相比，实时法的一个严重缺点在于对不同的软组织的显示不太理想。一方面，由于具有较大的图象斑纹噪音，因此灰度色调的差别不十分明显;另一方面，对组织和器官的边缘显示得不好，因为实时法不能使被检查的物体接受来自不同方向的超声波脉冲。

需要有一种在去除上述两种扫描法的缺点的同时吸取它们的优点的方法及设备。在超声波医疗诊断界，这种需要尤为迫切。

因此，本发明的目的在于提供一种方法、一种超声波成象设备及一种扫描器，通过它们，可以在基本上去除复合扫描法和实时法的缺点的同时，吸取这两种方法的优点。

根据本发明，此目的是通过采用前面提到的方法而得以实现的，该方法的特征在于：

（a）换能器单元包括一个可围绕垂直于扫描平面的一个振荡轴旋转的换能器，该换能器围绕振荡轴在每一扫描的两个末端位置之间进行振荡运动，它形成一个刚性整体，并被分成相邻的换能器元件。

（b）至少该换能器的两个不同的换能器元件或不同的两组换能器元件是用于进行扫描的，每个换能器元件或每组换能器元件既用于发射超声波脉冲，又用于接收回波。

（c）在全部扫描过程中，振荡轴相对于身体的位置保持不变。

本发明还涉及用来实施根据本发明的方法的超声波成象设备。所述的设备包括一个具有绕垂直于扫描平面的振荡轴、并在两个末端位置之间做振荡运动的换能器单元，一个使换能器绕振荡轴、在两个末端位置之间做振荡运动的驱动机构，以及一个收发两用系统。所述设备的特征在于，换能器构成一个刚性整体，分成相邻的换能器元件，同时，它还包括连接换能器与收发两用单元的元件选择系统，用以至少选择换能器的两个不同的换能器元件或不同的两组相邻的换能器元件，并且使所选的每个换能器元件或每组换能器元件与收发两用单元电连接。