专利名称：超声波诊断装置和超声波图像产生方法
技术领域：
本发明涉及超声波诊断装置和超声波图像产生方法，且具体地涉及减少在超声波诊断装置的超声波探头中产生的热量，所述超声波诊断装置用于基于通过从超声波探头的换能器阵列发送和接收超声波所产生的超声波图像，来给出诊断。
背景技术：
常规上，在医疗领域中采用使用超声波图像的超声波诊断装置。大体上，该类型的超声波诊断装置包括具有内置换能器阵列的超声波探头和连接到超声波探头的装置本体。超声波探头向对象发送超声波，从对象接收超声回波，以及装置本体对接收信号进行电处理，以产生超声波图像。使用这种超声波诊断装置，随着换能器阵列发送超声波，在换能器阵列中产生热。通常将超声波探头装入具有可以由操作者单手容易握住的尺寸的外壳中，这是因为操作者一般是在通过单手握住超声波探头，将换能器阵列的超声波发送/接收面与对象表面接触时，来进行诊断的。因此，换能器阵列中产生的热可以使得超声波探头的外壳内的温度升高。近些年来，已提出了一种具有超声波探头的超声波诊断装置，该超声波探头具有用于信号处理的内置电路板，以在经由无线或有线通信向装置本体发送接收信号之前，实现对从换能器阵列输出的接收信号的数字处理，从而降低噪声影响并获得高质量的超声波图像。在对接收信号的处理期间，实现这种类型数字处理的超声波探头还要经受电路板中热的产生，且因此需要抑制外壳中的温度上升，以确保板上的电路的稳定操作。关于对抗超声波探头中温度上升的措施，参考JP 2005-253776 A，其描述了一种超声波诊断装置，其中，根据超声波探头的表面温度来自动改变用于致动换能器阵列的条件。通过在表面温度上升时降低例如致动电压、发送孔(aperture)的数目、发送脉冲的重复频率以及帧速率，将超声波探头的表面温度保持在恰当的温度。
发明内容
然而，在JP 2005-253776 A中描述的装置(其中，改变用于致动发送换能器阵列的条件)不能应付由在执行上述数字处理的超声波探头中的接收过程所产生的热。本发明的目的是消除与现有技术相关的上述问题，并提供一种超声波诊断装置和超声波图像产生方法，能够获取高质量超声波图像，同时抑制在超声波探头内部的温度上升。根据本发明的一种超声波诊断装置，包括超声波探头，包括换能器阵列；发射机，用于从所述换能器阵列向对象发送超声波束；图像产生器，用于基于已从所述对象接收到超声回波的所述换能器阵列所输出的接收信号，来产生超声波图像；温度传感器，用于检测所述超声波探头的内部温度；通道选择器，用于从所述超声波探头的多个通道中选择可同时用于接收的通道；以及控制器，用于控制所述通道选择器，以随着由所述温度传感器检测到的所述超声波探头的内部温度増加以及测量深度变浅，減少所选的可同时用于接收的通道的数目。根据本发明的一种产生超声波图像的方法，包括以下步骤检测包括换能器阵列在内的超声波探头的内部温度； 从所述超声波探头的多个通道中选择可同时用于接收的通道，以随着检测到的所述超声波探头的内部温度増加和測量深度变浅，減少所选的可同时用于接收的通道的数目；以及从所述换能器阵列向对象发送超声波束并基于已从所述对象接收到超声回波的所述换能器阵列所输出的接收信号，来产生超声波图像。
图I是示出了根据本发明的实施例I的超声波诊断装置的配置的框图。图2示出了根据测量深度被分为三个区域的成像区域。图3是示出了根据实施例I的在超声波探头内部的温度随时间的变化以及温度阈值的图。图4示出了在实施例I中选择的可用通道和不可用通道。图5示出了在实施例2中选择的可用通道和不可用通道。
具体实施例方式下面将基于附图来描述本发明的实施例。图I示出了根据本发明的实施例I的超声波诊断装置的配置。该超声波诊断装置包括超声波探头I和经由无线通信连接到超声波探头I的诊断装置本体2。超声波探头I包括多个超声波换能器3，它们构成单维或ニ维换能器阵列的多个通道，且换能器3经由通道选择器4连接到接收信号处理器5，接收信号处理器5进而经由并行/串行转换器6连接到无线通信単元7。换能器3经由发送驱动器8连接到发送控制器9，且接收信号处理器5连接到接收控制器10，同时无线通信単元7连接到通信控制器
11。通道选择器4、并行/串行转换器6、发送控制器9、接收控制器10和通信控制器11连接到探头控制器12。超声波探头I具有内置温度传感器13，用于检测超声波探头I内部的温度，且温度传感器13连接到探头控制器12。温度传感器13优选地位于接收信号处理器5附近，在超声波诊断装置的操作期间，预期此处温度上升。每个换能器3都根据从发送驱动器8供应的致动信号来发送超声波，并从对象接收超声回波，以输出接收信号。每个换能器3由振荡器构成，该振荡器包括压电体和在压电体的两端上分別提供的电极。压电体可以由例如以下各项构成以PZT(锆钛酸铅)为代表的压电陶瓷、以PVDF (聚偏ニ氟こ烯)为代表的聚合压电器件、以及以PMN-PT (铌镁酸铅钛酸铅固溶，lead magnesium niobate lead titanate solid solution)为代表的单晶。
当向每个振荡器的电极供应脉冲电压或连续波电压时，压电体膨胀并收缩从而弓I起振荡器产生脉冲或连续超声波。将这些超声波合并以形成超声波束。当接收到传播的超声波时，每个振荡器膨胀并收缩以产生电信号，然后将电信号作为超声波接收信号加以输出。发送驱动器8包括例如多个脉冲器，并基于由发送控制器9选择的发送延迟模式来调整针对相应换能器3的致动信号的延迟量，使得从换能器3发送的超声波形成覆盖对象组织区域的宽超声波束，并向换能器3供应调整过的致动信号。通道选择器4包括将换能器3与对应接收信号处理器5连接和断开的多个开关，且根据来自探头控制器12的指令，在换能器阵列的通道中选择可同时用于接收的通道，以将所选通道的换能器3连接到对应的接收信号处理器5。在接收控制器10的控制下，接收信号处理器4的单个通道允许对应换能器3输出 的接收信号经历正交检测或正交采样过程，以产生复基带信号，对复基带信号采样以产生包含与组织区域相关的信息在内的采样数据，并向井行/串行转换器6供应该采样数据。通过对复基带信号进行采样所获得的数据执行高效的编码数据压缩，接收信号处理器5可以产生采样数据。并行/串行转换器6将具有多个通道的接收信号处理器5所产生的并行采样数据转换为串行采样数据。无线通信部7基于串行采样数据执行载波调制，以产生发送信号，井向天线供应该发送信号，使得天线发送无线电波，以发送串行采样数据。本文可以采用的调制方法包括ASK(幅移键控)、PSK (相移键控)、QPSK (正交相移键控)以及16QAM(16正交幅度调制)。无线通信単元7通过与诊断装置本体2的无线通信向诊断装置本体2发送采样数据，从诊断装置本体2接收各种控制信号，井向通信控制器11输出接收到的控制信号。通信控制器11控制无线通信単元7，以使用由探头控制器12设置的发送波強度来发送采样数据，井向探头控制器12输出由无线通信単元7接收到的各种控制信号。温度传感器13检测超声波探头I的内部温度，并将其输出至探头控制器12。探头控制器12根据从诊断装置本体2发送的控制信号来控制超声波探头I的各种组件。探头控制器12根据由温度传感器13检测到的超声波探头I的内部温度T和測量深度，来控制接收用通道选择器4的开关的开/关操作。超声波探头I具有未示出的内置电池，其向超声波探头I内的电路供电。超声波探头I可以是外部型探头(比如线性扫描型、凸面扫描型和扇形扫描型)，或者是例如用于超声波内窥镜的径向扫描型的探头。可以将多个换能器3连接到单个复用器，以切换用于发送的可用通道。另ー方面，诊断装置本体2包括经由串行/并行转换器15连接到数据存储単元16的无线通信単元14。数据存储単元16连接到图像产生器17。图像产生器17经由显示控制器18连接到监视器19。无线通信単元14还连接到通信控制器20 ;串行/并行转换器15、图像产生器17、显示控制器18以及通信控制器20连接到装置控制器21。装置控制器21连接到用于操作者执行输入操作的操作単元22以及用于存储操作程序的存储单元23。
无线通信単元14通过与超声波探头I的无线通信向超声波探头I发送各种控制信号。无线通信部14对天线接收到的信号解调，以输出串行采样数据。通信控制器20控制无线通信単元14，以使用由装置本体控制器21设置的发送无线电波强度来发送各种控制信号。串行/井行转换器15将从无线通信単元14输出的串行采样数据转换为并行采样数据。数据存储単元16由存储器、硬盘等构成，且存储由串行/井行转换器15转换的采样数据的至少ー帧。图像产生器17对从数据存储単元16读出的采样数据的每一帧执行接收定焦(reception focusing),以产生表示超声波诊断图像的图像信号。图像产生器17包括调相求和器24和图像处理器25。调相求和器24根据由装置控制器21设置的接收方向，从多个之前存储的接收延迟模式中选择ー个接收延迟模式，且基于所选接收延迟模式，向由采样数据所表示的复基带信号提供相应的延迟，并将它们求和，以执行接收定焦。该接收定焦获得了将超声回波进行良好定焦的基带信号(声线信号)。图像处理器25根据调相求和器24产生的声线信号，产生作为B模式图像信号，所述B模式图像信号是与对象内部的组织相关的断层成像图像信息。图像处理器25包括STC(灵敏度时间控制)部和DSC (数字扫描转换器)。STC部根据超声波的反射位置的深度，对声线信号由于距离造成的衰减进行校正。DSC将STC校正过的声线信号转换为与普通电视信号的扫描方法兼容的图像信号(光栅转换)，并通过所需图像处理(比如对比度处理)来产生B模式图像信号。显示控制器18使监视器19根据图像产生器17产生的图像信号来显示超声波诊断图像。监视器19包括例如显示设备(比如，IXD)，并在显示控制器18的控制下显示超声波诊断图像。尽管这种诊断装置本体2中的串行/并行转换器15、图像产生器17、显示控制器18、通信控制器20和装置控制器21分别由CPU和用于使CPU执行各种类型处理的操作程序构成，它们也可以由数字电路构成。前述操作程序存储在存储单元23中。存储单元23中的记录介质可以是除了内置硬盘之外的软盘、MO、MT、RAM、CD-ROM、DVD-ROM等。现在，将描述根据实施例I的在超声波探头I的内部温度T和測量深度以及同时可用通道的数目N之间的关系。假定如图2所示将成像区域分为三个区域浅层区域A、中间区域B以及深层区域C，且假定如图3所示在高于对象体表温度TO (约33°C )的ー侧上提前设置了三个温度阈值第一温度阈值Tthl、第二温度阈值Tth2以及第三温度阈值Tth3(从第一至第三，温度是增加的)。将第一温度阈值Tthl、第二温度阈值Tth2和第三温度阈值Tth3分别设置为例如 37°C、40°C和 43。。。逐步设置在换能器阵列的全部通道的数目中的可同时用于接收的通道的数目N，以在超声波探头I的内部温度T增加时和在測量深度降低时，減少该数目N。当例如换能器阵列具有总共48个通道时，根据超声波探头I的内部温度T和測量深度，将可同时用于接收的通道的数目N分别设置为如表I所示的值。 表I
权利要求
1.一种超声波诊断装置，包括 超声波探头，包括换能器阵列； 发射机，用于从所述换能器阵列向对象发送超声波束； 图像产生器，用于基于已从所述对象接收到超声回波的所述换能器阵列所输出的接收信号，来产生超声波图像； 温度传感器，用于检测所述超声波探头的内部温度； 通道选择器，用于从所述超声波探头的多个通道中选择可同时用于接收的通道；以及 控制器，用于控制所述通道选择器，以随着由所述温度传感器检测到的所述超声波探头的内部温度增加以及测量深度变浅，减少所选的可同时用于接收的通道的数目。
2.根据权利要求I所述的超声波诊断装置，其中，所述控制器控制所述通道选择器，以选择所需数目的可同时使用的通道，使得所选择的可同时使用的通道在所述超声波探头的多个通道的整个范围内大致均匀间隔。
3.根据权利要求I所述的超声波诊断装置，其中，所述控制器控制所述通道选择器，以从所述超声波探头的多个通道中选择位于中心的通道和所述位于中心的通道两侧的其他通道，以确保所需数目的可同时使用的通道。
4.根据权利要求I所述的超声波诊断装置，其中，所述控制器控制所述发射机从所述多个通道中的全部通道发送超声波。
5.一种产生超声波图像的方法，包括以下步骤 检测包括换能器阵列的超声波探头的内部温度； 从所述超声波探头的多个通道中选择可同时用于接收的通道，以随着检测到的所述超声波探头的内部温度增加和测量深度变浅，减少所选的可同时用于接收的通道的数目；以及 从所述换能器阵列向对象发送超声波束，并基于已从所述对象接收到超声回波的所述换能器阵列所输出的接收信号，来产生超声波图像。
6.根据权利要求5所述的产生超声波图像的方法，其中，选择在所述超声波探头的多个通道的整个范围内大致均匀间隔的所需数目的可同时使用的通道。
7.根据权利要求5所述的产生超声波图像的方法，其中，从所述超声波探头的多个通道中选择位于中心的通道和所述位于中心的通道两侧的其他通道，以确保所需数目的可同时使用的通道。
8.根据权利要求5所述的产生超声波图像的方法，其中，从所述超声波探头的多个通道中的全部通道发送超声波。
全文摘要
一种超声波诊断装置包括超声波探头，包括换能器阵列；发射机，用于从所述换能器阵列向对象发送超声波束；图像产生器，用于基于已从所述对象接收到超声回波的所述换能器阵列所输出的接收信号，来产生超声波图像；温度传感器，用于检测所述超声波探头的内部温度；通道选择器，用于从所述超声波探头的多个通道中选择可同时用于接收的通道；以及控制器，用于控制所述通道选择器，以在由所述温度传感器检测到的所述超声波探头的内部温度增加时以及在测量深度变浅时，减少所选的可同时用于接收的通道的数目。
文档编号A61B8/00GK102631218SQ20121002493
公开日2012年8月15日 申请日期2012年1月31日 优先权日2011年2月9日
发明者大岛雄二, 山本胜也 申请人:富士胶片株式会社