声音速度可W是与所成像的对象中的 声音速度相同的由成像系统所使用的声音速度。在其它实施例中，用于凹进的表观点源调 整的所选的声音速度可W是与换能器表面直接相邻的隔离或声学凝胶材料中的声音速度。 在其它实施例中，不是从每个计算中减去时间，而是调整可W根据若干个数据样本(例如， 基于已知的采样率)进行计算，并且在一组所接受的回波的开始处的适当数目的数据样本 可W省略从用于从凹进的表观点源传送器传送的每个Ping的波束成形计算。
[0197] 从一个Ping和一个接收孔径的不同的独特组合获得的图像可W在本文中被称为 "子图像层"。多个子图像层可W相干地组合W提高整体图像质量。可W执行附加的图像层 组合W进一步提高最终图像的质量。在图像层相结合的背景中，术语"图像"可W是指单个 二维像素、=维体积的单个体素、或任何数目的像素或体素的集合。
[0198] 图像层组合可W根据=个图像层级别进行描述。运=种情况包括:第一级图像层、 第二级图像层和第=级图像层。（1)第一级图像层可W由在单个传送孔径处接收的回波形 成，该单个接收孔径由来自单个传送孔径的单个Ping产生巧中，"传送孔径"可W是单个表 观点源传送元件、单个小元件传送器、或一组传送元件）。对于单个Ping和单个接收孔径的 独特组合，可W相干地求和由接收孔径中的所有接收元件接收的延迟的回波，W获得第一 级图像层。（2)可W-起求和由在单个接收孔径处接收的多个传送Ping的回波（由相同的或 不同的传送孔径)产生的多个第一级图像层W产生第二级图像层。可W进一步处理第二级 图像层，W提高对齐或其它图像特点。（3)可W通过组合用来自多个接收孔径的数据形成的 第二级图像层来获得第=级图像。在一些实施例中，第=级图像可W作为连续时域帖被显 示，W形成运动图像。
[0199] 在一些实施例中，第一级图像层的像素或体素还可W通过求和同相和正交回波数 据来形成，即，通过求和针对每个接收孔径元件延迟的具有回波1/4波长的每个回波。在一 些情况下，回波数据可W被采样并且被存储为同相数据集和作为单独正交数据集。在其它 情况下，如果数字采样率可W被4整除，则与同相样本相对应的正交样本可W通过在同相样 本之前选择适当数目的样本处的样本进行标识。如果所期望的正交样本不与现有的整个样 本相对应，则正交样本可W通过插值来获得。组合用于单个图像的同相和正交数据(像素、 体素、或像素或体素的集合)可W提供的优点是在不引入模糊效应的情况下，提高回波数据 的分辨率。同样地，取除了 1/4波长之外的值的样本可W与同相样本组合，W提高各种成像 特点。
[0200] 各种图像层的组合、求和或求平均可W通过相干加法、非相干加法、或两者的组合 来完成。相干加法(在图像层求和期间合并相位信息和幅度信息两者)倾向于最大化横向分 辨率，而非相干加法(仅求和幅度并且省略相位信息）则倾向于求平均斑点噪声并且最小化 可能由声音通过成像介质的速度的微小变化所导致的图像层对齐误差的影响。因为每个图 像层将倾向于发展其自己独立的斑点图案，所W通过非相干求和来减少斑点噪声，并且非 相干求和图案具有求平均运些斑点图案的效果。可替代地，如果图案被相干相加，则它们相 互加强并且仅产生一个强斑点图案。非相干加法可W被认为是类似于瞬时复合成像，其长 期W来一直被称为抑制斑点噪声的手段。
[0201] 在大多数实施例中，由单个接收孔径的元件接收的回波通常被相干组合。在一些 实施例中，接收孔径的数目和/或每个接收孔径的大小可W被改变W便最大限度地提高图 像质量指标的一些所期望的组合，诸如横向分辨率、声音速度变化容限、斑点噪声降低等。 在一些实施例中，运种备选元件-孔径分组布置可W由用户选择。在其它实施例中，可W自 动选择或通过成像系统开发运种布置。
[0202] 可W通过如下非相干加法来容忍声音速度的变化:在导致只有一半波长延迟(例 如，对于3MHz探头而言大约0.25mm)的声音速度变化的情况下，相干求和两个像素导致破坏 性相位抵消，其导致显著的图像数据丢失;如果非相干地求和像素，则相同的或者甚至更大 的延迟仅引起图像层中的不太显著的空间失真和没有图像数据丢失。运样的图像层的非相 干加法可W导致最终图像的一些平滑(在一些实施例中，可W有意添加运样的平滑W使图 像更可读）。
[0203] 在所有=个图像层水平处，如果探头元件的几何结构对于所期望的精度程度是已 知的并且声音越过所有路径的速度是恒定的假设是有效的，则相干加法能够引起多孔径系 统的最大横向分辨率。同样地，在所有图像层水平处，非相干加法引起最佳求平均斑点噪声 和声音穿过成像介质的速度的微小变化的容度。
[0204] 在一些实施例中，相干加法可W用来组合由对于其相位抵消不太可能是个问题的 孔径产生的图像层，然后可W使用其中相位抵消更有可能造成问题的非相干加法，诸如，当 组合由在分开超过某一阔值的距离的不同的接收孔径处接收的回波形成的图像时。
[0205] 在一些实施例中，所有第一级图像可W通过使用从公共接收孔径的元件中获得的 所有子图像层的相干加法来形成，假设接收孔径的宽度小于最大相干孔径宽度。对于第二 和第=级图像层，相干和非相干求和的很多组合是可能的。例如，在一些实施例中，第二级 图像层可W通过相干求和起作用的第一级图像层形成，同时第=级图像层可W通过非相干 求和起作用的第二级图像层形成。
[0206] 时域帖可W根据处理时间和图像质量之间的所期望的权衡通过任何等级的图像 层形成。更高等级的图像将倾向于具有更高的质量，而且还可能需要更多的处理时间。因 此，如果期望提供实时成像，则可W限制图像层合成处理的等级W便在没有对操作者而言 是可见的显著"滞后"的情况下显示图像。运种权衡的细节将取决于所使用的特定处理硬件 W及其它因子。
[0207] 可W参照图12对示例进行理解，其示意性地图示了连续弯曲换能器阵列91，该连 续弯曲换能器阵列91包括位于待成像的对象96上方的小换能器元件94的阵列内的多个表 观点源传送换能器Ti-Tn。接收孔径R2和R3被定义为小换能器元件的组。在各种实施例中，任 何一组换能器元件可W被定义为接收孔径。
[0208] 在使用中，球形截面波前(例如，完美半球形波前或者形状大于或小于半球形的波 前)形式的3D Ping可W从表观点源传送换能器(例如，Tl)传送。波前可W行进到对象96中， 并且可W由反射器(诸如点A所示的那个)反射。所反射的超声信号然后可W由接收孔径的 元件接收(例如，接收孔径R2的元件R2.1-R2.n)。可W通过使用彼此没有位于公共平面上的接 收孔径和/或传送孔径接收回波来收集=维回波数据。例如，接收孔径Ri和R2的每个接收孔 径包括相对于成像对象96在至少两个维度上彼此间隔开的元件，因此接收孔径Ri和R2不在 与另一相同的平面上，也不在具有传送孔径Tl的公共平面上。因此，在一些实施例中，可W 通过所有接收元件接收回波，并且那些元件可W基于多个因子(诸如位置和最大相干宽度） 被分组为孔径。
[0209] 然后可W波束成形与点A相对应的回波样本W确定对象96内点A的可能位置。波束 成形可W通过基于已知的传送时间、已知的回波接收时间、已知的接收元件（例如，接收孔 径R2的元件R2.1)的位置和已知的表观点源（即，在该示例中，传送元件Tl的球面中屯、）的位置 W计算用于点A的可能位置的轨迹来进行。对于在相同的接收孔径的其余接收元件处接收 的回波，可W执行相同的计算，每个接收元件定义稍微不同的楠球体。来自所有接收元件的 信息可W随后被组合(例如，如上文所描述的相干地）W便会聚于点A的位置的小的=维估 计。然后对于由来自相同的传送Ping的第二(或更多)接收孔径的元件接收的点A的回波样 本，可W重复相同的过程。同样地，对于从相同的或不同的传送元件传送的第二(或更多）3D ping,可W重复相同的过程。
[0210] 因为高品质的3D图像可W使用上述程序从单个传送Ping的回波获得，所W具有表 观点源传送器的基于Ping的多孔径成像系统可W用于执行4D成像W显示移动对象的实时 3D视频。
[0211] 类似地，从表观点源传送器传送的3D Ping还可W用于基于Ping的多孔径多普勒、 多孔径弹性成像、或可W从高帖率3D成像受益的任何其它成像技术。
[0212] 在收集3D数据的同时2D成像
[0213] 在一些实施例中，可W使用被配置成通过简单地波束成形并且仅显示从所接收的 =维回波数据中接收的回波数据的2D切片进行3D成像的探头来执行2D成像的形式。例如， 可W使用运种技术，W便减少波束成形计算并且简化使用具有有限处理能力的成像设备进 行实时成像的显示，同时仍保留了全3D回波数据。可W波束成形全3D回波数据并且使用具 有更强处理能力的设备稍后审阅。在一些实施例中，可W通过成像设备自动选择待波束成 形和待显示的2D切片。可替代地，待波束成形和待显示的2D切片可W由设备的操作者进行 选择或调整。
[0214] 用于2D平面成像的表观源
[0215] 在一些实施例中，表观源传送换能器可W专口被配置成用于2D平面成像。尽管如 上文所描述的表观点源传送器将在=个维度上传送超声，但是2D表观源换能器可W被配置 成传送受限于单个平面(或至少具有最少"泄漏"出图像平面）的超声信号。在一些实施例 中，运样的2D表观源换能器150的形状可W是具有圆柱形截面形状(诸如如图13所示的那 个)的壳体152。运样的圆柱形截面壳体换能器150可W被布置在探头中，使得圆柱形截面的 纵向轴线156垂直于成像平面。因此，圆柱形截面壳体156的纵向轴线156与图像平面相交于 一点。该交点可W作为表观点源用于从2D表观源换能器150传送的Ping的回波的波射束成 形计算。
[0216] 如同上文所描述的球形截面换能器一样，圆柱形截面换能器150可W视情况而定 被制成各种形状、尺寸和圆形横截面（图2A至图2C的描述可W扩展到圆柱形截面的情况）。 特别地，圆柱形截面换能器可W用与上文所描述的球面半径的范围类似的范围内的圆形半 径构造。圆柱形截面还可W根据特定应用的需要形成有一定剪切高程范围。圆柱形壳体换 能器150还可W形成具有相对于球形盖壳体的针对上文所描述的特定应用的需要而选择的 壳体厚度160。
[0217] 圆柱形截面换能器150还可W被配置成使得超声信号从凸起表面或凹进表面被传 送到成像介质中。在各种实施例中，包括圆柱形截面换能器150的探头可W包括被配置成在 成像平面中聚焦所传送的超声能量的聚焦透镜。在使用中，可W进行时间调整W将圆柱形 中屯、线（即，球体的圆形中屯、)处理为从运样的换能器传送的Ping的数学原点。
[0218] 在各种实施例中，接收元件还可W形成有圆柱形截面壳体结构。由于由许多接收 换能器接收的回波可W被组合成W增加所接收的回波信号，所W接收元件通常可W具有基 本上较小的换能器表面面积。
[0219] 多孔径超声成像系统组件
[0220] 图14的框图图示了可W结合本文中所描述的系统和方法的各种实施例使用的超 声成像系统200的组件。图14的系统200可W包括几个子系统:传送控制子系统204、探头子 系统202、接收子系统210、图像生成子系统230和视频子系统240。在各种实施例中，该系统 200还可W包括一个或多个存储器设备，其用于包含用于在一个或多个超声成像步骤期间 使用的各种数据。运样的存储器设备可W包括原始回波数据存储器220、加权因子存储器 235、校准数据存储器238、图像缓冲器236和/或视频存储器246。在各种实施例中，所有数据 (包括用于执行任何其它处理的软件和/或固件代码)可W被存储在单个存储器设备上。可 替代地，单独的存储器设备还可W用于一种或多种数据类型。进一步地，图2B中所表示的模 块或组件中的任一模块或组件可W使用电子硬件、固件和/或软件的任何合适组合来实现。
[0221] 从探头202的元件传送超声波信号可W由传送控制子系统204控制。在一些实施例 中，传送控制子系统204可W包括用于控制探头202的换能器元件W根据所期望的成像算法 从所选择的传送孔径W所期望的频率和间隔传送未聚焦的超声Ping的模拟和数字组件的 任意组合。在一些实施例中，传送控制系统204可W被配置成传送一定超声频率范围内的超 声ping。在一些(但不是全部）实施例中，传送控制子系统还可W被配置成W相控阵列模式 来控制探头，从而传送所聚焦的（即，传送波射束成形的)超声扫描线射束。
[0222] 在一些实施例中，传送控制子系统204可W包括传送信号定义模块206和传送元件 控制模块208。该传送信号定义模块206可W包括被配置成定义待被超声探头传送的信号的 所期望的特点的硬件、固件和/或软件的合适组合。例如，传送信号定义模块206可W建立 (例如，基于用户输入或预先确定的因子)待传送的超声波信号的特点，诸如脉冲开始时间、 脉冲长度(持续时间）、超声频率、脉冲功率、脉冲形状、脉冲方向（如果有的话）、脉冲幅度、 传送孔径位置或任何其它特点。
[0223] 传送元件控制模块208然后可W采用关于所期望的传送脉冲的信息并且确定对应 的电性信号W传送到适当的换能器元件，W便产生运种信号。在各种实施例中，信号定义模 块206和传送元件控制模块208可W包括单独的电子组件，或可W包括一个或更多个公共组 件的部分。
[0224] 在接收到从感兴趣区域传送的信号的回波时，探头元件可W生成与所接收的超声 振动相对应的随时间变化的电性信号。可W从探头202输出表示所接收的回波的信号并且 传送到接收子系统210。在一些实施例中，接收子系统可W包括多个信道，其中，每个信道可 W包括模拟前端设备（"AFE" )212和模拟-数字转换设备(AD0214。在一些实施例中，接收子 系统210的每个信道还可W包括ADC 214后面的数字滤波器和数据调节器(未示出）。在一些 实施例中，还可W提供ADC 214前的模拟滤波器。每个ADC 214的输出可W被引导到原始数 据存储器设备220中。在一些实施例中，可W为探头202的每个接收换能器元件提供接收子 系统210的独立信道。在其它实施例中，两个或多个换能器元件可W共享公共接收信道。
[0225] 在一些实施例中，模拟前端设备212UFE)可W在将信号传递到模拟-数字转换设 备214(ADC)之前执行某些滤波处理。该ADC 214可W被配置成将所接收的模拟信号W某个 预先确定的采样率转换成一系列数字数据点。与大多数超声系统不同，图14的超声成像系 统的一些实施例然后可W在执行任何另一接收波射束成形、滤波、图像层组合或其它图像 处理之前，将表示由每个单独的接收元件所接收的超声回波信号的定时、相位、幅度和/或 频率的数字数据存储在原始数据存储器设备220中。
[0226] 为了将所捕获的数字样本转换成图像，可W通过图像生成子系统230从原始数据 存储器220中检索数据。如所图示的，图像生成子系统230可W包括波束成形块232和图像层 组合（"ILC")块234。在一些实施例中，波束成形器232可W与包含探头校准数据的校准存储 器238通信。探头校准数据可W包括关于精确位置、操作质量的信息和/或关于各个探头换 能器元件的其它信息。校准存储器238可W物理地位于探头内、成像系统内、或探头和成像 系统两者外部的位置中。
[0227] 在一些实施例中，在穿过图像生成块230之后，图像数据可W随后被存储在图像缓 冲存储器236,该图像缓冲存储器236可W存储波束成形的和(在一些实施例中）层组合的图 像帖。视频子系统240内的视频处理器242然后可W从图像缓冲器中检索图像帖，并且可W 将图像处理成可W被显示在视频显示器244上和/或存储在视频存储器246中作为数字视频 剪辑的视频流(例如，在本领域中被称为"电影环路"）。
[0228] 在一些实施例中，AFE