超声诊断设备及其控制方法
【专利说明】超声诊断设备及其控制方法
[0001]本申请要求于2013年12月12日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0154977号韩国专利申请的权益，该申请的整个公开通过引用包含于此。
技术领域
[0002]本发明的实施例涉及一种产生对象的内部的图像的超声诊断设备及其控制方法。
【背景技术】
[0003]—般来说，超声诊断设备将超声信号从对象(例如，人体)的表面施加到对象身体内部的目标位置，并使用反射的超声信号(即，超声回波信号)的信息来无创性地获取软组织的断层图像或关于血流的图像。与其它图像诊断设备(诸如，X射线诊断设备、X射线计算机断层扫描(CT)扫描仪、磁共振成像(MRI)设备和核医学诊断设备)相比较，这种超声诊断设备小、便宜并实时显示图像，并且不会导致对于X射线的暴露，因此具有高安全性，从而被广泛用于心脏诊断、腹部诊断、泌尿诊断、产科诊断和妇科诊断。
[0004]传统的超声诊断设备大部分使用ID换能器阵列通过2D图像来提供对象内部的截面的信息，并在使用用户(例如，诊断师，主要是医生)的手移动(即，徒手扫描)或机械地(即，机械扫描)移动ID换能器阵列的同时获取对象的内部的体信息(即，3D信息)。
[0005]然而，就图像形成速度而言，这种通过ID换能器阵列的徒手扫描或机械扫描的3D图像获取方法的性能(即，时间分辨率和空间分辨率)是受限制的，因此，对使用2D换能器阵列的3D图像获取技术的兴趣已经增加。
[0006]为了在临床研宄中使用可利用2D换能器阵列获得的3D图像，应实现图像的分辨率的和扫描速度的提高(即，系统性能的提高)以及紧凑的系统大小(即，防止系统复杂度的增加)。然而，现有的系统对所有这些需求的满足是有限的。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的一方面在于提供一种超声诊断设备及其控制方法，其中，所述超声诊断设备及其控制方法可在使用2D超声换能器阵列产生3D超声图像时提高图像的分辨率和扫描速度。
[0008]本发明的另一方面在于，提供一种超声诊断设备及其控制方法，其中，所述超声诊断设备及其控制方法可在使用2D超声换能器阵列产生3D超声图像时，即使利用紧凑型系统(即，具有低复杂度的系统)也产生对象的3D超声图像。
[0009]本发明的其它方面将在下面阐述，且从所述描述部分将清楚，或者通过本发明的实践可获知本发明的其它方面。
[0010]根据本发明的一方面，一种超声诊断设备包括:2D超声换能器阵列，二维布置了多个超声换能器元件；控制器，控制形成2D超声换能器阵列的所有超声换能器元件发送超声信号并控制布置在形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件顺序地接收超声回波信号。
[0011]在超声信号的发送中，控制器可控制形成2D超声换能器阵列的所有超声换能器元件发送散焦的平面波。
[0012]在超声信号的发送中，控制器可控制形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件逐行顺序地发送散焦的平面波。
[0013]在超声信号的发送中，控制器可控制形成2D超声换能器阵列的所有超声换能器元件发送超声波，并执行超声波的固定聚焦。
[0014]在超声信号的发送中，控制器可控制布置在形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件逐行顺序地发送超声波，并执行超声波的固定聚焦。
[0015]在超声回波信号的接收中，控制器可控制布置在形成2D超声换能器阵列的多个行中超声换能器元件逐行顺序地接收超声波，其中，每行中的一个或多个超声换能器元件被用于接收超声回波信号。
[0016]在超声回波信号的接收中，控制器可控制布置在形成2D超声换能器阵列的多个行逐行顺序地切换接收超声回波信号，其中，每行中用于接收超声回波信号的超声换能器元件的位置根据切换而移动。
[0017]控制器可准备沿高度方向上的虚拟列，并进行控制，以通过逐行使用布置在形成2D超声阵列换能器的多个行中的一个行的超声换能器来接收超声回波信号并通过将接收到的超声回波信号顺序存储在与超声换能器元件布置在2D超声换能器阵列的行的位置相应的虚拟列中的位置，来产生用于高度方向上的接收波束成形的超声回波信号。
[0018]控制器可通过使用产生的用于高度方向上的接收波束形成的超声回波信号，来控制高度方向的动态接收聚焦或合成孔径聚焦的执行。
[0019]控制器可通过使用接收到的超声回波信号和产生的用于高度方向上的接收回波形成的超声回波信号，来控制体波束成形的执行。
[0020]根据本发明的另一方面，一种具有二维布置了多个超声换能器元件的2D超声换能器阵列的超声诊断设备的控制方法，包括如下步骤:通过使用形成2D超声换能器阵列的所有超声换能器元件，来发送超声信号；通过使用布置在形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件，来顺序地接收超声回波信号。
[0021]在发送超声信号的步骤可包括:通过使用形成2D超声换能器阵列的所有超声换能器元件，来发送散焦的平面波。
[0022]在发送超声信号的步骤可包括:通过逐行使用形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件，来发送散焦的平面波。
[0023]在发送超声信号的步骤可包括:通过使用形成2D超声换能器阵列的所有超声换能器元件发送超声波，并执行超声波的固定聚焦。
[0024]在发送超声信号的步骤可包括:通过逐行使用布置在形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件，来发送超声波，并执行超声波的固定聚焦。
[0025]在接收超声回波信号的步骤可包括:通过逐行使用布置在形成2D超声换能器阵列的多个行中的超声换能器元件，来接收超声回波信号，其中，每行中的一个或多个超声换能器元件被用于接收超声回波信号。
[0026]接收超声回波信号的步骤可包括:通过逐行切换形成2D超声换能器阵列的多个行来接收超声回波信号，其中，每行中用于接收超声回波信号的超声换能器元件的位置根据切换而移动。
[0027]所述控制方法还可包括:准备沿高度方向的虚拟列，通过逐行使用布置在形成2D超声阵列换能器的多个行中的超声换能器来接收超声回波信号并通过将接收到的超声回波信号顺序存储在与超声换能器元件布置在2D超声换能器阵列的行的位置相应的虚拟列中的位置，来产生用于高度方向上的接收波束成形的超声回波信号。
[0028]所述控制方法还可包括:通过使用产生的用于高度方向上的接收波束形成的超声回波信号，来执行高度方向上的动态接收聚焦或合成孔径聚焦。
[0029]所述控制方法还可包括:通过使用接收到的超声回波信号和产生的用于高度方向上的接收波束形成的超声回波信号，来执行立体波束成形。
【附图说明】
[0030]通过结合附图进行的实施例的下面描述，这些和/或其它方面将变得清楚和更易于理解，附图中:
[0031]图1是示出超声诊断设备的外观的立体图；
[0032]图2是示出2D超声换能器阵列的结构和布置方向的示图；
[0033]图3至图8是示例性示出使用2D超声换能器阵列的各种3D超声扫描方法和发送/接收波束形成方法的示图；
[0034]图9A至图9D是示例性示出用于使用2D超声换能器阵列的3D超声扫描的各种超声发送/接收方法的示图；
[0035]图10是超声诊断设备的控制框图；
[0036]图11是示出超声诊断设备的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037]现在将进行其示例示出在附图中的本发明的实施例的详细描述，其中，贯穿全文，相似标号将指示相似元件。
[0038]图1是示出超声诊断设备的外观的立体图。
[0039]如在图1中示例性示出的，超声诊断设备100可包括:超声探头P，将超声波发送到对象，从对象接收超声回波信号，并将超声回波信号转换成电信号(即，超声信号)；主体m，连接到超声探头p，并设置有输入单元i和显示单元d。超声换能器阵列ta设置在超声探头P的端部。产生换能器阵列ta表示多个超声换能器元件t的阵列。多个超声换能器元件t可以以线性阵列布置(如图1中示例性示出)或以凸面阵列布置。
[0040]图2是示出2D超声换能器阵列的结构和布置方向的示图。
[0041]如图2中示例性示出的，2D超声换能器阵列ta具有这样的结构，在所述结构中，总共L(这里，L = MXN)个超声换能器元件t被二维地布置。在该实施例中，将示例性示出包括总共8192 (64X128)个超声换能器元件t的2D超声换能器阵列ta。这里，若侧向、横向或方位方向被定义为X轴，则高度方向或纵向被定义为Y轴，且轴向或深度方向被定义为Z轴。128 (N= 128)个超声换能器元件t布置在形成2D超声换能器阵列ta的一个行并且沿横向(X轴方向)布置，64 (M = 64)个超声换能器元件t布置在形成2D换能器阵列ta的一列中并沿高度方向(Y轴方向)布置。另外，从形成2D超声换能器阵列ta的各个超声换能器元件t发送的超声信号沿轴向(Z轴方向)传播。以下将详细描述利用图2中示出的使用MXN个超声换能器元件t的2D超声换能器阵列ta的各种3D(体(volume))超声扫描方法和发送/接收波束形成方法。
[0042]图3至图8是示例性示出使用2D超声换能器阵列的各种3D超声扫描方法和发送/接收波束形成方法的示图。
[0043]图3是示出这种方法的示图，S卩，使用2D超声换能器阵列发送散焦的平面波，使用形成2D超声换能器阵列的各个行的超声换能器元件t接收反射信号(即，超声回波信号)并使用接收到的信号执行动态接收聚焦。图3中，由粗实线示出的部分表示激活元件或激活通道。另外，在图3中，在与垂直方向水平示出的2D超声换能器阵列ta中，上部的2D超声换能器阵列ta表示发送(Tx)期间的阵列，下部的2D超声换能器阵列ta表示接收接收(Rx)期间的阵列。
[0044]如图3中示例性示出，在第一发送/接收(Tx/Rx)事件中，通过形成2D超声换能器阵列ta的所有超声换能器元件t发送散焦的平面波，通过布置在形成2D超声换能器阵列ta的第一行rl中的超声换能器元件t接收超声回波信号，因此，可获取第一平面Pl( S卩，由通过布置在形成2D超声换能器阵列ta的第一行rl中的超声换能器元件t接收的信号形成的横平面P1)。接下来，在第二发送/接收(Tx/Rx)事件中，通过2D超声换能器阵列ta的所有超声换能器元件t发送散焦的平面波，通过布置在形成2D超声换能器阵列ta的第二行r2中的超声换能器元件t接收超声回波信号，因此，可获取第二平面P2 ( S卩，由通过布置在形成2D超声换能器阵列ta的第二行r2中的超声换能器元件t接收的信号形成的横平面P2)。以这种方式，在第M发送/接收(Tx/Rx)事件(例如，若2D超声换能器阵列ta包括64个行，则M为64)中，通过形成2D超声换能器阵列ta的所有超声换能器元件t发送散焦的平面波，通过布置在形成2D超声换能器阵列ta的第M行rM中的超声换能器元件t接收超声回波信号，