CN101683275B - 用于医学超声的多扭曲声阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供多个扭曲或旋转阵列(12)。举例来说，记忆合金(86)可以允许在一平坦衬底上制造多行元件(24)。所述合金(86)的记忆被激活来以不同方式扭曲不同行，比如两个相邻的基本上平行但是相反地旋转的阵列(12)。通过沿着给定的扭曲选择不同的孔径，由于所述孔径的元件(24)的方向上的差异而扫描不同的平面。通过在不同地旋转的阵列(12)上选择不同的孔径，可以扫描(44，48)更大的体积。

Description

用于医学超声的多扭曲声阵列
相关申请
本专利文献是于2007年9月21日提交的序列号为11/903,287的申请的部分继续申请，所述序列号为11/903,287的申请是于2006年11月28日提交的序列号为11/605,738的申请的部分继续申请，二者的公开内容被合并在此以作参考。
技术领域
本发明的实施例涉及用于医学超声的声阵列。声阵列是由半导体或压电材料形成的。压电材料包括固体压电材料或复合材料。所述材料在声能与电能之间进行换能。
背景技术
所述材料被划分成多个元件，比如将一块压电材料板切割成一个线性元件阵列。通过安装在刚性或半刚性背衬之上，所述元件阵列保持所期望的平面发射面。对于曲线线性阵列可以弯曲元件设置。举例来说，由压电复合材料形成的阵列可以被卷曲。末端的元件被定位成远离方位轴。所述阵列的发射面在高度上是平坦的，但是沿着方位角弯曲。
二维阵列被用于三维成像。沿着两个维度将换能器材料划分成多个元件。但是这样一来，元件数目就变大。一种替代方案是在一个维度上、比如在摇摆换能器中的一维阵列中进行机械操纵。但是所述机械操纵需要空间并且增加复杂度。
声阵列可以被定位在导管、经食道探头或者用于***到患者内的其他设备中。由于所述导管或探头的尺寸，用于导线或机械结构的空间可能受到限制。但是例如对于消融术来说，期望能够在三个维度上从导管进行扫描。举例来说，美国公开专利申请No.2006/0173348示出扭曲导管中的一维阵列以用于体积成像。作为另一个例子，美国公开专利申请No.2007/0066902示出被铰接以展开用于体积成像的多维阵列。铰链可以使用记忆金属来进行操作。
可以使用其他复杂的阵列几何结构。但是这种阵列可能需要复杂且昂贵的制造技术。具有匹配所期望的曲率的机制件的夹具和组件可能会导致材料、加工和劳力方面的高成本。
发明内容
作为介绍，下面描述的优选实施例包括各种方法、***、改进以及换能器。本发明提供多个扭曲或旋转阵列。举例来说，记忆合金允许在一平坦衬底上制造多行元件。所述合金的记忆被激活来以不同方式扭曲不同行，比如两个相邻的基本上平行但是相反地旋转的阵列。通过沿着给定的旋转阵列选择不同的孔径，由于所述孔径的元件的方向上的差异而扫描不同的平面。通过在不同地旋转的阵列上选择不同的孔径，可以扫描更大的体积。
在第一方面中，提供一种用于声学换能器的***。第一阵列的第一多个第一元件限定所述第一阵列的第一发射面。所述第一元件沿着方位轴间隔开。所述第一阵列的第一元件中的一些以相对于其他第一元件扭曲的关系围绕所述方位轴被旋转。基于所述旋转，所述第一发射面在不同方向上成角度。第二阵列的第二多个第二元件限定所述第二阵列的第二发射面。所述第二元件沿着方位轴间隔开。所述第二阵列的第二元件中的一些以相对于其他第二元件扭曲的关系围绕所述方位轴被旋转。基于所述旋转，所述第二发射面在不同方向上成角度。电导线与相应的第一和第二元件连接。
在第二方面中，提供具有元件的医学超声换能器。所述元件被设置在至少两个螺旋中，使得沿着所述至少两个螺旋中的每一个的方位轴间隔开的每组至少一个元件的不同组可操作用于扫描在高度上堆叠的并且具有类似的方位角限度的不同平面区域，并且使得使用所述至少两个螺旋中的不同螺旋来扫描所述平面区域中的不同平面区域。
在第三方面中，提供一种用于利用声学换能器进行扫描的方法。在第一元件阵列上形成第一孔径。围绕第一纵轴扭曲所述第一元件阵列。利用所述第一孔径扫描第一平面。在所述第一元件阵列上形成不同的第二孔径。所述第二孔径对应于沿着所述第一元件阵列在方位角上移动所述第一孔径。所述第一阵列的元件沿着由围绕所述第一纵轴被扭曲的元件所限定的同一条线。利用所述第二孔径扫描不同的第二平面。所述第二平面的位置对应于与所述第一孔径的元件相关联的扭曲角度，该扭曲角度不同于与所述第二孔径的元件相关联的扭曲角度。对围绕第二纵轴被扭曲的第二元件阵列重复所述形成步骤和扫描步骤。所述重复针对不同于所述第一和第二平面的第三和第四平面。根据来自所述扫描的数据以及所述第一、第二、第三和第四平面的相对位置生成三维表示。
在第四方面中，提供一种用于制造声阵列的方法。利用记忆合金连接所述阵列的第一和第二多个超声元件。在制造包括所述阵列的换能器探头的过程中，利用所述记忆合金针对所述第一多个超声元件和所述第二多个超声元件以不同的方式改变所述阵列的几何结构。
本发明由随后的权利要求限定，这部分中的内容不应被认为是对那些权利要求的限制。本发明的其他方面和优点在下面结合优选实施例来讨论，并且在后面可以独立地或者组合地被要求保护。
附图说明
组件和附图不一定是按比例绘制的，替代地强调图示本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在不同的视图中指代相应的部件。
图1是螺旋换能器阵列的一部分的一个实施例的图形表示；
图2是导管中的图1的阵列的图形表示；
图3是利用扭曲声阵列进行扫描的方法的一个实施例的流程图；
图4是利用图1的阵列进行三维扫描的一个实施例的图形表示；
图5是示出与图4的阵列相邻的扫描位置的图形表示；
图6是用于制造及使用声阵列的方法的一个实施例的流程图；
图7-8和10是具有记忆合金的换能器阵列的不同实施例的横截面图；
图9是用于制造换能器阵列的记忆合金框架的一个实施例的透视图；
图11和12是两个不同位置中的记忆合金薄片的一个实施例的图形表示；以及
图13是多扭曲阵列记忆合金的图形表示。
具体实施方式
通过使用沿着方位轴扭曲的螺旋阵列可以扫描不同的扫描平面。通过沿着所述方位轴移动孔径，声平面的角度变化。可以对体积进行采样。
举例来说，螺旋阵列沿着方位轴扭曲。使用具有大数目的元件的螺旋阵列允许扫描不同的扫描平面。通过沿着所述方位轴移动孔径，所述声平面的角度变化。可以对体积进行采样。在美国公开申请No.20080125659(母案申请)中公开了这种阵列的螺旋几何结构以及使用，该申请的公开内容被合并在此以作参考。扭曲是设定的或永久性的，但是可以是可变的。
所述阵列可以被使用在超声导管、经食道(TEE)探头或者用于***到患者内的其他换能器中。所述螺旋阵列可以被用来在患者体内进行扫描。举例来说，所述元件的高度端或者其他部分沿着螺旋(例如双螺旋)伸展，其中方位角中心线是直的。通过扭曲一个小角度，比如大约28度，可以对体积进行扫描。通过沿着所述导管的轴移动所述孔径，可以扫描与所述导管的侧面相邻的体积。利用从所述体积扫描生成的三维表示来引导所述导管或其他工具。对于消融术或其他手术来说，图像可以帮助引导。
在超声阵列制造过程中可以使用形状记忆合金或超弹性合金组件。这些合金提供对最终的阵列几何结构的控制。超弹性合金和形状记忆合金被用来利用简单的阵列制造技术保持任何几何结构或者产生复杂的超声阵列几何结构。
举例来说，将形状记忆合金薄片固定到超声阵列的背面。所述形状记忆合金可以具有存储在记忆中的螺旋或曲线形状。在阵列制造期间，形状记忆薄片处于平坦的几何结构下。所述平坦的几何结构大大简化所述阵列制造。在后续的导管制造的塑性焊接或其他加热应用过程中，所述形状记忆合金回复到所记忆的螺旋或曲线形状。覆盖所述阵列的热塑性塑料足够软，使得所述阵列可以呈现由所述形状记忆合金所限定的几何结构。以这种方式使用所述形状记忆合金，允许在使用与构建平面阵列相关联的简单阵列制造方法的同时产生复杂的阵列几何结构。
作为另一个例子，超弹性合金在整个加工工艺期间保持阵列平坦性。所述超弹性合金在超声导管(或探头)制造工艺期间保持平面阵列的平坦性。如果所述阵列被扭曲、弯曲或者以其他方式变形，所述超弹性合金使所述阵列返回到平坦位置。所述超弹性合金的稳态几何结构可以是非平坦的，比如螺旋的。所述阵列和合金在制造期间被保持平坦，但是一旦被释放就返回到所述超弹性合金的其他几何结构。
可以提供或者可以不提供其他阵列，比如用于二维成像的相邻的未扭曲阵列。在另一个实施例中，机械或其他结构在扭曲位置与未扭曲位置之间改变所述阵列。与扭曲阵列相比，未扭曲线性阵列可以提供分辨率更高的二维成像。所述扭曲阵列可以允许进行三维扫描。
为了扩大三维(3D)或四维(4D-代表作为时间函数的体积)图像的视角，可以提供附加阵列。举例来说，通过选择不同的孔径，一个具有螺旋几何结构的线性阵列可以允许扫描21度。提供多个螺旋阵列段允许更大的视角。通过使用四个螺旋阵列(即4X螺旋阵列)，所述21度视角可以被增大到近似84度。
取决于空间的大小，可以提供不同数目的螺旋阵列。举例来说，在一个导管中使用一个或两个这种阵列，但是在TEE探头中使用3个、4个或更多这种阵列。多个螺旋阵列可以具有比一个二维阵列更少的元件，从而降低成本并且增加简单性。所述阵列的每一段平行于所述换能器的轴被扭曲。通过使用每一个阵列段的一部分并且沿着导管轴移动这些孔径，可以扫描广角3D/4D体积。
可以利用任何方法、比如模制(mold)来产生所述阵列几何结构。在一个实施例中，所述超声成像阵列内(或者与之相接触)的形状记忆合金构件提供包括不同扭曲阵列的几何结构。在已经以易于制造的平面形式制造出所述阵列之后，所述形状记忆合金可以允许精确地形成复杂的阵列几何结构。多扭曲形状记忆薄片可以提供每一个阵列段的精确的相对放置，其中阵列段通过所述形状记忆薄片彼此附着在一起。
具有多个相邻的交替的右手和左手扭曲的单个形状记忆薄片可以允许比单扭曲设备更大的视角。利用单扭曲设备实现广视角将需要非常大的扭曲角度。具有大视角(大扭曲)的单扭曲声阵列可能会由于过大的内部应力而无法结合。此外，对于相同的视角，多扭曲设备可以提供比单扭曲设备更高的分辨率。
下面关于提供一个螺旋来提供图1-12。单个线性阵列被扭曲。替代地，扭曲一个具有多行的阵列，从而提供具有类似旋转的两个相邻螺旋。图13示出具有多个不同旋转的一个实施例。图13的实施例可以对多个扭曲阵列中的一个或更多使用关于图1-12所描述的实施例中的任何一个。
图1和2示出用于声学换能器阵列12的***10。所述***10包括所述阵列12、导线14、射束成形器16、图像处理器18以及显示器20。可以提供附加的、不同的或者更少的组件。举例来说，所述***10包括所述阵列12和导线14而没有所述射束成形器16、图像处理器18和/或显示器20。这些成像电子装置可以处在一个单独的超声成像***中。所述换能器以可松开的方式与所述成像***连接。
所述阵列12被用在换能器探头、比如医学超声换能器中。所述换能器探头被用在患者的外部，比如手持式换能器探头。替代地，所述换能器被用在患者体内，比如导管11(图2中示出)、经食道、***、内腔、术中或其他探头。所述阵列12和导线14与所述换能器探头相连或者被定位在所述换能器探头中。在所述阵列12上方有一个窗口或透镜，用于从所述探头内的所述阵列的发射面22进行声学扫描。
所述阵列12具有多个元件24、背衬材料26、电极28以及匹配层30。可以提供附加的、不同的或者更少的组件。举例来说，可以使用两个或更多匹配层30。作为另一个例子，提供一个腔室来替代背衬材料26。所述背衬材料26吸收声能，以便限制或防止接收自所述阵列12的背面的反射。所述匹配层30提供声阻抗之间的更加渐进的转变，从而最小化来自所述换能器与患者之间的边界的反射。所述电极28与所述元件相互作用，以便在声能与电能之间进行换能。一个元件两端的电极28之间的电势或距离变化分别导致电信号生成或声能。
所述元件24包含压电材料。可以使用固体或复合压电材料。每一个元件是矩形固体、立方体或六边形固体，但是可以提供其他表面。举例来说，一个或多个元件24的发射面22是凹面或凸面，以用于高度聚焦或基于频率的方向性。替代地，使用微电机械器件或电容性器件，比如柔性膜。任何现在已知或者以后开发的超声换能器都可以被使用。在高度上比波长更长的元件可以提供增强的高度方向性。
可以提供任何数目的元件24，比如64个元件、128个元件或者可以允许更多或更大的孔径的其他数目的元件24。所述元件24彼此相邻，比如在相邻元件24的中心之间具有基本上为波长或更小的间距。举例来说，所述元件24具有半波长间距，其中截口声学地分离每一个元件24。可以使用其他元件分离方法。所述波长间距是基于所述阵列12的中心、平均、成像或其他操作频率。可以使用在元件24之间具有更大间距的稀疏阵列12。
所述元件24沿着方位轴32被定位。对于一维阵列12来说，所述元件24处于沿着所述方位轴32的单行内。可以使用32个、50个或更多、64个、128个或者其他数目的元件24。所述阵列12可以是线性的或曲线线性的。曲线线性阵列12具有朝向或远离所述方位轴32延伸的末端或中部，但是所述元件24仍然沿着方位角维度被定位。由于曲线，所述阵列12的一些元件24处于不同的深度或范围。
可以使用多维阵列12。举例来说，两行或更多行元件24沿着高度维度彼此相邻。可以提供1.25、1.5、1.75或2D阵列。沿着所述高度维度的元件24之间的间距与沿着所述方位角维度的间距相同或不同，比如在方位角上所有相邻元件之间具有半波长间距的2x64阵列。所述元件在高度上较长，比如具有3-20个波长的高度宽度，但是可以是半波长或者具有其他间距。
所述元件24的由所述匹配层30覆盖的更靠近待扫描区域并且/或者与所述背衬材料26相对的侧面是所述发射面22。从所述阵列12的发射面22发射声能并且在该发射面22处接收声能。声能相对于所述发射面22的角度影响所述元件24对所述能量的灵敏度。所述元件24对垂直入射到所述元件24的能量更加灵敏。
参照图1，所述阵列12的一些元件24被旋转。所述旋转是围绕所述方位轴32进行的。所述方位轴32延伸穿过所述背衬材料26、元件24、发射面30或者与所述阵列12相邻。所述旋转形成所述元件24的螺旋模式。相邻的元件24被设置在沿着所述方位轴32的螺旋中。一个元件24围绕所述轴32旋转与其他元件24不同的量。关于特定的目标，对于所述旋转元件24来说最大灵敏度角度与对于另一个元件24来说相比是不同的。围绕所述方位轴32的旋转可以附加于远离所述轴32的旋转，比如与曲线阵列相关联。
每一个元件24被旋转不同的量。举例来说，处于所述阵列12的相对末端的元件24围绕所述方位轴相对于彼此被旋转至少10度、至少15度或者其他更大或更小的度数。所述方位角中心线是直的，或者可以旋转或扭曲。可以使用更大或更小的总旋转。在中间的所述元件24中的每一个被旋转不同的量，以便在两个末端之间步进旋转。举例来说，每一个元件24与相邻元件24相比旋转0.47度(例如具有30度总旋转的64个元件24针对每个元件24提供0.47度)。替代地，元件24组相对于另一个元件24或元件24组被旋转相同的量。举例来说，阵列12的一半被旋转一个量，另一半被旋转另一个量。可以使用任何步数，其中具有元件12的对称或非对称分组。举例来说，元件24的中心组、元件24的周期性组或者元件24的其他设置面对相同的方向，但是其他元件被旋转。在一个实施例中，所述元件24的位于中心的一半(例如位于中心的64个元件24)是直的或者具有围绕所述方位轴的相同旋转取向，但是位于每一个末端的四分之一的所述元件24(例如位于一个末端的32个元件24和位于另一个末端的32个元件24)被螺旋旋转。所述旋转为单步或多步旋转。
由于所述元件24的旋转，所述发射面22在不同的方向上成角度。所述发射面22被扭曲，例如与一个螺旋相关联，其中所述螺旋具有或没有与旋转轴的偏移量。所述发射面22对应于所述元件24的旋转而被旋转，比如被围绕所述方位轴旋转至少10度。所述发射面22在一个区域内的扭曲程度可以高于另一区域。所述扭曲允许沿着所述阵列12的不同孔径具有不同的最优灵敏度角度，从而在围绕所述方位轴的旋转中限定不同的扫描平面(例如不同的高度扫描平面)。
一般来说，高度上的更大孔径可以提供增强的高度方向性和更窄的高度束宽。通过在高度上扭曲所述阵列，一个元件子孔径被共同用来形成一个图像平面。可以由一个阵列形成的独立射束的总数与一个孔径的元件数目相当。通过改变相对于元件角度束宽的总扭曲，在所形成的体积的方位角分辨率和高度角宽之间有一个折衷。
材料将所述元件24保持在旋转位置。举例来说，背衬材料26被硬化，从而定位所述元件24。作为另一个例子，框架将所述元件24保持在适当位置。在另一个例子中，环氧树脂或其他粘合剂在一部分或整个阵列12上硬化，从而将所述阵列12保持在适当位置。可以使用其他材料和相关联的结构。对于所述导管实施例，所述导管11的主体可以扭曲或旋转，以避免与所述旋转元件24发生干扰、将其保持在适当位置或者帮助其保持在适当位置。
所述背衬材料26、电极28、地平面和/或匹配层30是可变形的，从而允许与所述元件24一起扭曲。举例来说，在不进一步改变制造工艺的情况下，通常被用作线性阵列的阵列可以被扭曲。替代地，在扭曲之后形成这些层中的一个或多个以避免变形。
电导线14是线缆、同轴线缆、迹线、连线(wire)、柔性电路、跳线、或其组合，或者是其他现在已知的或以后开发的导线。所述导线14将所述阵列12的电极28电连接到所述换能器探头或所述射束成形器16(图2)的连接器。为每一个元件24提供一条或更多条导线14。替代地，少于元件24的导线14可以被比如用于开关孔径、部分射束成形或者多路复用。所述导线14可以被单独寻址。每一个元件24可以被选择性地用于给定的孔径和相关联的电子操纵。替代地，某些元件24只能被用于可能孔径的子集。
在一个实施例中，所述阵列12被定位在导管11内。所述阵列12可以装配在10French3.33mm或其他直径的导管11内。所述导线14通过所述导管11被路由到所述射束成形器16。所述导管换能器被用于成像。所述图像有助于诊断、导管或工具引导和/或治疗布置。所述几何结构可以帮助成像。举例来说，将所述阵列12保持为与所述导管11一同平坦或弯曲可以减少成像伪影并且/或者允许扇区扫描。通过将所述螺旋阵列12包括在所述导管11内，可以使用三维扫描和图像表示。替代地，所述阵列12的旋转元件24被用在其他换能器中。
所述射束成形器16包括多个通道以用于生成发射波形和/或用于接收信号。相对延迟和/或变迹法(apodization)聚焦所述发射波形或接收信号以用于形成射束。所述射束成形器16与所述导线14相连接。所述射束成形器16选择一个包括所述阵列12的一个、一些或所有元件24的孔径。在不同的时间可以使用不同的孔径。通过将所述元件24用于发射和/或接收操作并且同时不使用其他元件而形成所述孔径。所述射束成形器16可操作用于从由相邻的各组所述元件24形成的多个孔径进行扫描。所述孔径可以通过规则的增量或跳跃移动到所述阵列12的不同部分。
为了进行扫描，所述射束成形器16沿着所述方位角方向电子聚焦。扫描使用一个孔径的多条扫描线。在接收操作期间，所述聚焦可以作为深度的函数而改变。通过透镜和/或元件灵敏度提供高度聚焦，或者所述阵列12不在高度上聚焦。在替代实施例中，所述射束成形器16与在高度上间隔开的元件相连接，以便在所述高度维度中进行至少部分的电聚焦和/或操纵。
在所述螺旋几何结构实施例中，通过从所述阵列12的不同孔径进行扫描来扫描不同的平面。所述元件24的旋转将不同孔径的扫描平面定位在围绕所述方位轴的不同旋转量处。所述阵列12的短段平均起来偏离所述阵列12的任一侧的各段指向不同方向。举例来说，形成在一个阵列12上的一个孔径的前8个元件14在通过64步旋转的64个元件24上具有32度的总旋转的情况下具有-14度的角度。各包括8个元件的8个顺序孔径的序列的非共面扫描平面分别处于-10、-6、-2、+2、+6、+10和+14的角度下。这8个孔径限定在高度上间隔开的8个发散平面。所述发散平面彼此相邻地堆叠(stack)，以便扫描所述体积。不共同使用具有一些或者全部元件24的不同孔径允许扫描不同的平面或区域。
每一个孔径的尺寸可以受到扭曲量的限制。一个孔径内的元件24的可用方向性应当重叠，比如在每一个孔径的末端处重叠所述元件24的高度方向性。在高度上间隔开的元件(比如两行元件)可以利用高度上的电子辅助操纵而允许较小的扭曲，从而减小射束扩散并且允许更长的孔径。
所述图像处理器18是检测器、滤波器、处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器、控制处理器、扫描变换器、三维图像处理器、图形处理单元、模拟电路、数字电路、或其组合。所述图像处理器18接收射束成形数据并且在所述显示器20上生成图像。所述图像与二维扫描相关联。
替代地或附加地，所述图像是三维表示。通过扫描来采集代表体积的数据。所述处理器18根据由所述射束成形器进行的扫描而生成三维数据集。所述三维数据集的数据可以被内插到一个笛卡尔栅格中或者被保持扫描格式。被用于扫描的平面的相对位置可以是已知的，或者可以基于孔径位置和相应元件24的旋转来假定。可以使用任何再现(rendering)，比如投影、体积和/或表面再现。所述处理器18从代表所述体积的数据生成所述三维表示。
可以利用具有螺旋几何结构的阵列12获得体积扫描。通过使用所述阵列12的发射面22的扭曲，可以扫描一个体积内的不同平面。所述平面在高度维度中被间隔开，比如从所述阵列12以不同旋转量延伸。通过在方位角上进行电操纵，所述扫描可以在所述方位角范围维度中覆盖类似的区域或者具有类似的限度(extent)。替代地，所述阵列12是弯曲的或者平坦的而没有扭曲。可以通过移动所述阵列12和/或所述导管12来扫描一个体积。在其他实施例中，多维阵列12或者具有凹面或凸面元件的阵列分别允许进行电子或频率操纵以便扫描一个体积。
图3示出利用声阵列进行扫描的方法。所述方法使用图1和/或图2的***10和/或阵列12，或者使用不同的阵列和/或***。可以提供附加的、不同的或更少的医学(act)。举例来说，可以使用代表一个体积的数据而不在步骤50中生成三维表示。所述步骤按照所示出的顺序被执行，但是也可以按照其他顺序来执行。
在步骤40中，围绕所述阵列的纵轴(即方位轴)扭曲所述阵列的元件。所述阵列被扭曲成围绕所述纵轴的螺旋。所述扭曲是通过以下步骤来执行的：旋转所述阵列的末端、在所述扭曲位置处形成所述阵列以及/或者旋转所述阵列的元件或元件组。举例来说，所述阵列被形成为具有复合元件和截口的线性阵列。所述背衬材料是柔性的或可变形的。所述线性阵列被扭曲任何量。所述匹配层和/或电极(例如柔性电路材料)可以具有足够的弹性或者可以是柔性的，以避免由于扭曲而导致剥离。
通过框架、壳体、硬化的环氧树脂、导丝、其他结构、或其组合将所述扭曲阵列保持在适当位置。举例来说，将所述阵列强加到一个螺丝或螺旋工具中。将环氧树脂施加到所述阵列上，比如施加在所述阵列的背面的柔性电路折叠之间。在所述环氧树脂硬化之后，所述环氧树脂将所述阵列保持在所述螺旋中。作为另一个例子，将所述阵列与记忆金属相连接。当所述阵列被加热时，所述记忆金属扭曲所述阵列，并且即使在冷却之后仍然保持扭曲位置。在另一个例子中，导管或其他探头主体被强制穿过一个心轴从而形成扭曲，或者包括扭曲框架。将所述阵列放置在所述主体内扭曲并保持所述阵列。在一个实施例中，一个平坦阵列在用于体积扫描时被扭曲，并且在用于高分辨率扫描时变平。举例来说，通过相对于导管主体扭曲连线、记忆合金或者通过使扭曲射束强制穿过所述背衬材料中的引导来提供在使用期间的扭曲调节。
在步骤42中，在所述元件阵列上形成孔径。所述孔径是所有所述元件或者所述元件的子集。可以使用任何尺寸的孔径。所述孔径包括连续相邻的元件或者是稀疏的。通过将导线和相关联的元件连接到所述射束成形器而形成所述孔径。被用于在给定的发射和接收事件期间进行发射和/或接收的元件限定所述孔径。对于发射和接收可以使用不同的孔径。
在步骤44中，利用所述孔径扫描平面。通过使用电子聚焦，利用所述孔径的元件形成发射和接收射束。通过改变所述聚焦，可以利用所述孔径顺序地扫描平面区域。对于每一个事件，可以形成单个或多个射束以用于发射和/或接收操作。可以使用平面波、发散波前或者未聚焦发射。对于发射和接收操作可以使用不同的孔径。由于所述孔径内的元件的扭曲，所扫描的平面可包括空间位置的扭曲或失真。响应于利用所述孔径的发射和接收，采集代表所扫描的区域的数据。所述元件的旋转导致代表在特定高度旋转下所述区域的所采集数据。
在一个实施例中，所述扫描是从导管进行的。所述扫描可以是从其他换能器探头、比如手持式探头或TEE探头进行的。
图4和5示出具有相应孔径52、54、56的在螺旋模式中的所述阵列12。对于所述孔径52、54、56中的每一个，相应的通常是平面的扫描区域58、60、62分别被扫描。所述扫描区域58、60、62在所述高度维度中彼此偏离，并且与围绕所述方位轴32的不同旋转量相关联。所述平面沿着一个基本上与所述平面正交的维度(例如所述高度维度)彼此相邻。每一个扫描区域的纵向(方位角)和深度(范围)限度是类似的、重叠的或者不同的。每一个平面的高度角度不同，比如从一个公共轴发散，所述公共轴也是所述阵列的旋转轴。所述平面的相交不在所扫描的体积内，而是在所述阵列的表面上或者在其后面。在其他实施例中，所述扫描平面可以在所述阵列表面的上方相交。步骤42和44对应于选择孔径以及扫描与所述孔径相关联的区域。
在步骤46和48中形成另一个孔径并且扫描相关联的区域。通过选择不同的孔径，扫描不同的平面。所述平面的位置对应于与所述元件相关联的扭曲角度，该扭曲角度与针对其他孔径的扭曲角度不同。可以形成其他孔径以用于扫描其他区域或平面。如图4和5中所示，所述平面被间隔开，但是在方位角和范围上重叠。在其他实施例中没有提供方位角和/或范围上的重叠。
在步骤50中生成三维表示。对得自所述扫描的数据进行格式化以用于再现。举例来说，所述数据被内插到均等间隔的三维栅格中。作为另一个例子，每一个平面或扫描的数据被扫描变换为二维数据集。提供与每一个平面相关联的所述二维数据集以用于再现。在另一个例子中，所述数据被保持采集格式，比如极坐标格式。已知的平面位置、样本深度以及扫描线位置提供每一数据的相对空间定位信息。
所述数据或相关联的空间位置可以被卷曲或调节，以便考虑到由于每一个孔径的扭曲而导致的平面偏斜。由于被用来采集数据的所述扫描区域或平面可能由于灵敏度根据扫描线位置的扭曲或变化而发生弯曲，因此所述数据可以在幅度上被增大或减小。可以在平面之间使用内插来考虑空间偏移。可以使用其他卷曲或调节。
根据来自所述扫描的数据来再现所述三维表示。所述扫描平面的相对位置被用来格式化所述数据以及/或者进行再现。可以使用任何现在已知的或以后开发的再现。举例来说，使用基于视图的发散线或者沿着观察方向的平行线，提供投影再现。可以使用最小值、最大值、阈值以上的第一值、平均值、α混合或其他投影技术。可以使用表面再现。可以应用不透明、阴影或其他再现细化。
所述再现的结果是来自给定观察方向的三维表示。可以利用相同的数据集从另一个观察方向执行所述再现。对于实时成像，所述观察方向可以针对随后采集的数据集发生改变。可以提供实时三维成像。所述三维表示是超声图像。所述数据是B模式、强度、多普勒模式、速度、能量、谐波模式、造影剂、或其组合，或者是其他类型的超声数据。
利用所述三维表示，可以观察与所述阵列相邻的组织结构。在所述导管或TEE实施例中，可以从另一个腔室或者相同的腔室观察一个腔室的组织结构。在给定孔径间距的情况下，附近的视图可以提供更少的体积信息以用于再现。为了更高的分辨率，所述阵列可以被定位成稍稍远离待扫描的区域。所述阵列可以被旋转，以便进一步增大体积视场。
作为对三维成像的补充或替代，通过扫描单个平面或区域而生成二维图像。在所述阵列继续扭曲的情况下，所述孔径可以被限制以扫描单个平面。替代地，对扭曲平面或区域内的不同扫描线使用不同的孔径。在其他实施例中，所述阵列的大部分不发生扭曲，因此该部分被用于二维成像。在其他实施例中，所述阵列可以在扭曲位置与未扭曲位置之间转变。所述阵列被置于所述未扭曲位置中以用于二维成像。
在某些实施例中，记忆合金提供所述扭曲、旋转或阵列几何结构。图6示出用于利用记忆合金来制造声阵列以及利用所述声阵列进行扫描的方法。所述方法使用图2的***，图1、7-8或10的阵列，或者使用不同的阵列和/或***。可以提供附加的、不同的或者更少的步骤。举例来说，不在步骤74中固定所述几何结构，不在步骤76中封闭所述阵列，以及/或者不在步骤78中使用所述阵列。
在步骤70中，将所述阵列的多个超声元件与记忆合金相连接。所述连接可以是夹紧或者定位在夹具中。在另一个实施例中，通过比如利用在室温或更高温度(例如50摄氏度)下硬化的环氧树脂进行粘结将所述元件连接到所述记忆合金。举例来说，将记忆合金与阵列以及用于超声换能器的其他换能器层(例如背衬、具有迹线的柔性电路、接地平面以及/或者匹配层)堆叠。所述堆叠被挤压并硬化。
所述记忆合金直接与所述阵列相连接或者通过一个或多个其他组件与所述阵列相连接。举例来说，所述记忆合金与包括匹配层、换能器材料和背衬块的阵列堆叠。诸如柔性电路的导线在所述换能器材料与所述背衬块之间延伸。多余的柔性电路材料被定位在所述背衬块的后面。所述合金被直接堆叠在所述背衬块上，或者被堆叠在所述背衬块后面的所述多余的柔性电路材料上。
图7示出通过背衬材料26以及一层或多层导线84、比如挤压在一起的柔性电路材料的“Z”形(accordioned)堆叠与阵列12相连接的记忆合金86的一个实施例。所述阵列12是具有或没有任何匹配层和导线的换能器材料堆叠。在其他实施例中，所述阵列12仅仅是换能器材料。所述合金86位于所述阵列12的下方，位于所述背衬材料26的下方，并且位于所述导线84的下方。所述导线84从所述阵列12(例如在所述换能器材料与所述背衬之间)延伸到所述背衬26的后面。封闭罩88封闭元件24的阵列12。所述层通过粘结相连接。所述封闭罩88与所述阵列12的堆叠相连接、安放在所述阵列12的堆叠上或者围绕所述阵列12的堆叠并且与之间隔开。
图8示出与图7类似的互连堆叠，但是在所述背衬26与所述导线84之间具有所述记忆合金86。可以使用其他设置。
图10示出作为杆或管而不是作为图7和8的薄片或板的所述记忆合金86。可以使用沿着任何维度的其他形状和限度。在一个替代实施例中，所述杆在与所述阵列相邻的侧面是平坦的，但是在底面(即远离所述阵列12的侧面)是圆柱形的。与所述背衬26相邻的横截面积被最大化。
图11示出在热激活之前作为比如与图7和8中所示出的记忆合金86相关联的平板结构的所述记忆合金86。
在图6的步骤72中，所述阵列的几何结构被改变。所述记忆合金在包括所述阵列的换能器探头的制造过程中改变所述几何结构。所述合金将所述阵列改变到所期望的几何结构。任何几何结构都可以被所述记忆合金所记忆。举例来说，所期望的几何结构是平坦的或平面的。作为另一个例子，所期望的几何结构是沿着一个或多个维度弯曲的(例如沿着方位角维度弯曲而不沿着高度维度弯曲)。在另一个实施例中，所期望的几何结构是所述阵列的发射面的螺旋形状。
所述改变在制造期间发生。举例来说，所述改变在将所述阵列连接到所述记忆合金之后发生，但是在将完成的阵列运送给顾客之前发生。作为另一个例子，所述改变由于将所述记忆合金连接到所述阵列而发生。所述阵列被改变，从而与所述记忆合金相连接。在一个实施例中，所述阵列在连接之后并且在将所述阵列封闭在壳体内之前或者期间被所述记忆合金改变。
在一个实施例中，利用超弹性合金将所述阵列改变回到所期望的几何结构。举例来说，所述阵列由于制造期间的处理而被扭曲、弯曲、卷曲或移位。所述记忆合金保留所期望的几何结构，从而使所述阵列变形回到所期望的几何结构。超弹性合金薄片、连线或其他形状被固定到所述超声阵列12，如图7-8和10中所示出的那样。所述超弹性合金86保持所述声阵列12的平面或其他所期望的几何表面。在某些超声导管或TEE应用中，所述阵列12的背衬块和/或其他材料可能由于尺寸约束而是薄的。相应地，与以其他方式所能够提供的相比，所述换能器堆叠的维度稳定性较低。可能期望更多数目的元件，从而增大所述阵列的横向(例如方位角和/或高度)限度。所述增大的横向限度可以允许更加容易变形的阵列12。所述阵列在正常制造期间的任何多余的变形都被所述超弹性合金组件反转给所述声阵列。
替代地通过形状记忆合金来提供所述反转。不是自动返回到所期望的几何结构，而是所述记忆合金的温度或其他转变将所述阵列12返回或改变到所期望的几何结构。
图9示出用以改变阵列的几何结构的超弹性合金的另一种用途。夹具包括超弹性合金杆102。举例来说，两个超弹性杆102附着到由相同或不同材料制成的两个端套100。所述超弹性杆102被弯曲以便将所述阵列12***到所述两个端套100中。所述超弹性杆102随后由于记忆伸直或者以不同方式弯曲，并且迫使所述阵列12呈现所期望的几何结构。
在一个实施例中，所述阵列12通过所述记忆合金86从一种形状被改变到另一种形状。所述记忆合金86被强制转变到不同于先前状态的记忆状态。
热量或者其他转变能量使所述合金改变所述阵列的几何结构。举例来说，对诸如镍钛诺的形状记忆合金进行加热。所述热量从外部被施加到所述换能器堆叠和/或换能器探头。举例来说，被施加来进行塑料焊接或者在所述换能器堆叠周围形成壳体的热量还导致所述记忆合金86转变到不同的几何结构。替代地，可以在内部对换能器探头加热，比如通过处于所述换能器壳体内的并且与所述记忆合金86相邻的加热元件进行加热。
在一种示例改变中，所述记忆合金86在改变之前具有基本上平面的形状，并且改变到弯曲的或螺旋的形状。图11示出(在粘结到所述阵列之前)具有基本上平坦的几何结构的记忆合金86薄片。在转变之后，图12示出(在所述封闭罩内塑料焊接所述阵列之后)具有螺旋形状的所述记忆合金86。所述阵列12的元件24被围绕所述阵列的纵轴(即方位轴)扭曲。所述阵列12被扭曲成围绕所述纵轴的螺旋。所述扭曲提供所述阵列的末端的旋转以及/或者所述阵列的元件或元件组的旋转。举例来说，所述阵列被形成为具有复合元件和截口的线性阵列。所述截口可以延伸或者可以不延伸到所述记忆合金86中，或者可以在将所述阵列12连接到所述记忆合金86之前被形成。
所述线性阵列可以被扭曲任何量。所述匹配层和/或电极(例如柔性电路材料)可以具有足够的弹性或者可以是柔性的以避免由于扭曲而剥离。所述背衬块是柔性的，比如是具有或没有填充物的硅树脂和/或环氧树脂。所述背衬可以是其他材料，并且/或者可以使其变薄以便具有柔性(例如0.05-0.02英寸厚)。
被固定到超声阵列12的背面的形状记忆合金薄片、连线或其他形状改变所述阵列12的几何结构。举例来说，图10示出通过环氧树脂粘结到所述背衬材料26的背面的形状记忆杆86。对于后续的导管或TEE制造，执行塑料焊接或其他加热。举例来说，围绕所述换能器堆叠收缩或焊接具有或没有粘合剂(PSA)的PET薄片。作为另一个例子，通过加热，形成所述导管的Pebax外部壳体封闭所述换能器堆叠。在塑料焊接或其他加热步骤中，所述形状记忆合金86回复到原始的或所记忆的形状，比如图12的螺旋形状。在图10的例子中，所述杆发生扭曲。由于所述加热，所述阵列12的热塑性覆盖物88足够软，从而所述阵列12可以呈现由所述形状忆合金86所限定的几何结构。利用矩形的未扭曲腔管可以更容易制造导管的尖端(封闭罩)。如果所述阵列在***之前被扭曲，则可以使用扭曲的矩形尖端腔管以将所述阵列***到所述尖端中。
在另一个实施例中，所述形状记忆合金86提供框架，正如图9中所示出的那样。可以为了进一步稳定而提供夹具与堆叠的组合。举例来说，将镍钛诺薄片堆叠在所述换能器堆叠中。所述薄片的薄壁向上弯曲，以便覆盖所述换能器堆叠的一部分或一整个侧面或多个侧面。所述侧壁以与堆叠部分不同的方式变形，从而提供镍钛诺圆柱或夹具。由于附加的稳定性在所述堆叠中可以使用更薄的镍钛诺，从而最小化所述换能器堆叠的尺寸。
对于形状记忆合金，所述变形在所期望的温度下发生。可以使用高于室温和/或可能高于体温的任何温度。举例来说，所述记忆合金86不在50摄氏度以下转变。所述堆叠在50摄氏度或以下粘结。所述转变温度低于另一个制造温度，比如低于所述塑料焊接温度。在低硬度计Pebax的情况下，所述变形发生在低于140摄氏度的温度下。可以使用其他温度。可以使用单独的加热。举例来说，所述转变不在塑料焊接期间发生，而是在仅仅针对转变而被施加的或者针对用以形成所述换能器探头的其他目的而被施加的另一个温度下发生。
在步骤74中，所述阵列12的几何结构在所述改变之后被固定。所述改变在制造期间设置所期望的几何结构。所述几何结构对于所有后续使用保持相同。举例来说，如图2中所示，所述阵列12被用在导管11中。在制造期间固定所述几何结构之后，所述阵列12对于运送、准备扫描、***到患者体内以及/或者扫描都保持相同的几何结构。可能会发生由于应力或张力而导致的几何结构改变，但是不提供有意的几何结构改变。在替代实施例中，所述阵列的几何结构随后被改变。举例来说，在制造期间保持或提供所期望的形状。提供结构、铰链、其他记忆合金或其他设备以用于在使用期间改变所述几何结构(例如从平坦或螺旋几何结构转变或者相反的情况)。
通过框架、壳体、硬化的环氧树脂、导丝、其他结构、所述记忆合金86、或其组合将所述阵列12的几何结构保持在适当位置。举例来说，所述记忆合金86改变所述阵列12的形状。可以向所述堆叠中添加材料并且将所述材料与所述阵列12或其他材料粘结，以便将所述阵列12保持在所期望的几何结构中。随后可以利用粘合剂将所述阵列12固定在适当位置并且去除所述夹具。替代地，所述夹具可以保留在原处，这是因为所述夹具完全处在声径的外部。
所述记忆合金86保持在所述堆叠中或者被去除。举例来说，所述记忆合金86处在所述阵列12的发射面侧。将所述壳体88的粘结、所述换能器堆叠的粘结或者粘结到所述换能器堆叠的附加材料添加到所述阵列12的期望位置处。通过脱粘或研磨去除所述记忆合金86。替代地，所述记忆合金86充当匹配层或者被定位在所述阵列12的后面。
在步骤76中，通过壳体88封闭所述阵列12。通过诸如电绝缘材料薄膜之类的保护性材料封闭所述阵列12。在一个实施例中，所述阵列12被封闭在换能器探头壳体、比如用于手持使用的塑料壳体内。所述阵列12可以被封闭在导管、TEE或者其他壳体内。所述封闭罩是蛤壳式壳体、热缩塑料包或者其他壳体。举例来说，塑料焊接围绕所述阵列12的至少一部分封闭热塑性塑料。可以在所述壳体88与所述阵列12之间提供环氧树脂或其他粘结剂。可以使用多层壳体材料，比如一层用于电绝缘，另一层用于所述探头的外表面。
在步骤78中，在没有几何结构改变的情况下使用所述阵列12。可以使用线性、扇区、
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或其他超声扫描格式。在一个实施例中，所述阵列12具有螺旋几何结构。所述阵列12的元件24被用来顺序地提供不同的成像平面位置。来自所述阵列的一部分的成像平面将面对不同于该阵列的另一部分的方向。所述阵列12具有固定位置，但是可以在扫描期间被改变或者针对扫描被改变。
可以使用任何现在已知的或者以后开发的记忆合金。举例来说，使用形状记忆合金，比如镍钛诺。所述形状记忆合金具有当前形状和所记住的形状。在施加诸如热量之类的能量时，所述形状记忆合金从当前形状返回到所记住的形状。所述转变改变所述阵列12的发射面22。举例来说，所述发射面22从基本上平面的几何结构被改变到固定的非平面的几何结构。
另一种示例记忆合金86是超弹性合金。超弹性合金可以被弯曲、扭曲或者以其他方式被改变，但是可以返回所记住的形状或几何结构。举例来说，所述超弹性合金在任何失真之后使所述阵列12的发射面22返回到所期望的几何结构。所述所期望的几何结构可以在制造完成时被固定。
所述记忆合金86可以以任何方式与所述阵列12相连接，以便提供所期望的影响。举例来说，所述记忆合金86如图7-8和10中所示沿着范围维度与所述阵列12堆叠。所述范围维度在给定位置处基本上与所述发射面22正交。所述记忆合金86薄片具有与所述阵列12基本上相同的方位角和高度限度，但是可以更小或更大。作为另一个例子，所述记忆合金86是框架的一部分，正如图9中所示。
所述元件24通过所述记忆合金86被保持在适当位置或者被改变以返回到所期望的几何结构。在制造期间，可以添加附加材料以便将所述元件24保持在由所述记忆合金86所建立的几何结构下。所述附加材料、所述记忆合金86或者二者固定所述位置，比如永久性地固定，以供以后使用。举例来说，所述封闭罩88(例如Pebax)被预先模制，以便在所述阵列12与柔性连接束84之间进行紧密配合。当所述封闭罩88被融化时，所述阵列12通过所述合金被扭曲，并且所有开放空间都充满来自所述封闭罩88的材料或者被添加在所述封闭罩88内的环氧树脂。在硬化时，所述元件24被保持在适当位置。作为另一个例子，框架将所述元件24保持在适当位置。在另一个例子中，环氧树脂或其他粘结剂硬化在一部分或整个阵列12上，从而将所述阵列12保持在适当位置。可以使用其他材料和相关联的结构。对于所述导管实施例，所述导管11的主体可以扭曲或旋转以避免与所述旋转元件24发生干扰、将所述旋转元件24保持在适当位置或者帮助将所述旋转元件24保持在适当位置。
所述背衬块材料、电极、地平面和/或匹配层都是可变形的，从而允许随所述元件24扭曲。举例来说，在不进一步改变制造工艺的情况下，通常被用作线性阵列的阵列12可以被扭曲。替代地，可以在改变之后形成这些层中的一个或多个以避免变形。
在一个实施例中，柔性电路驻留在所述背衬块与PZT之间。所述柔性电路围绕所述背衬块的侧面弯曲，并且(以“Z”形方式)被折叠在背衬块的后面。在所述柔性连接束(“Z”形)84内，所述柔性电路被连接到在所述射束成形器16与所述阵列12之间传送信号的导线束14。在一种变型中，所述柔性连接束14驻留在所述背衬块与所述合金86之间(见图7)。在另一种变型中，所述合金86被定位在所述背衬块与所述柔性连接束14之间(见图8)。
可以提供具有几何结构不同的阵列的换能器。举例来说，不同的元件组被以不同方式扭曲或旋转。所述不同元件可以彼此相邻。举例来说，两个或更多阵列可以基本上平行。基本上可以考虑一个或更多阵列的非线性轴以及/或者由沿着所述阵列的轴的阵列旋转的差异所导致的其他差异。所述阵列被对准，以便允许扫描更大的平面范围或者更大的体积。一个阵列可以扫描一个21度场，另一个阵列可以扫描一个不同的21度场，以便对体积扫描42度。可以提供其他范围。
图13示出用于具有不同几何结构的四个基本上平行的阵列的形状记忆合金。可以使用更少或更多阵列。在图13的实施例中，每隔一个阵列在相同方向上被旋转，使得两个阵列与另外两个阵列相反地旋转。每一个阵列与相邻阵列相反地旋转。对于每一个阵列可以使用相同的旋转量或不同的旋转量。所有阵列都可以在相同方向上被旋转。对于每一个阵列提供相同或不同的阵列结构，比如按照每一旋转增量、元件数目、阵列长度、元件类型或者元件尺寸的元件分组。
所述阵列彼此相邻。如图13中所示，所述阵列和/或所述记忆合金可以被连接。举例来说，所述形状记忆合金被连接在二中选一的阵列末端，从而提供所述阵列的刚性相对定位。在所连接的阵列上，所连接的末端可以是平坦的(例如具有对准相同方向的发射面)或者是不平坦的。在所连接的末端处的所述发射面可以旨在使扫描区域重叠(例如朝向彼此成角度的发射面)或者旨在进一步分离所扫描的区域(例如被远离彼此对准的发射面)。重叠可以允许进行基于数据的相关配准或者确认所述阵列的适当相对定位。替代地，所述阵列中的一个或更多可以与所述阵列中的其他阵列间隔开。
所述阵列成角度，以便在有重叠或者没有重叠的情况下扫描不同区域。相对位置和阵列几何结构限定将要扫描的不同区域，如在图4和5中针对一个阵列所示出的那样。另外的一个或多个阵列可以被用于相同类型的扫描，但是在不同的相对位置处进行扫描。在一个实施例中，四个阵列覆盖大约84度，其中每一个阵列覆盖21度。每一个阵列的覆盖范围是基于沿着该阵列的孔径选择。
在替代实施例中，所述阵列是非平行的，比如利用一般正交的轴被定位。可以提供两个或更多扭曲阵列的任何设置。
在制造所述阵列的过程中，所述记忆合金是平坦的。所述记忆合金可以包括(至少部分地)分离不同阵列的切口。替代地，所述合金在阵列制造期间被剪切。阵列之间的元件切割可以遍及所述背衬块的全部或大部分。一旦所述阵列被切割，所述记忆合金就可以将所述阵列扭曲到所期望的几何结构。所述阵列中的一个或更多个可以是未扭曲的。在图13的实施例中，第一和第三阵列具有右手扭曲，而第二和第四阵列具有左手扭曲。
对于彼此相邻的两个阵列，可以将所述柔性电路或导线路由到每一个阵列远离其他阵列的所暴露出来的侧面。对于三个或更多相邻阵列，一个或更多阵列可以具有靠近或靠着另一个阵列的两个侧面。可以使用共享的柔性电路。在所述柔性电路的一个侧面上无法提供用于来自两个阵列的迹线的足够空间的情况下，可以使用多层柔性电路。举例来说，来自一个阵列的迹线在所述柔性材料的一侧被路由。所述柔性材料与多个阵列相接触。另一个阵列的迹线被路由到所述柔性材料的另一侧。可以使用其他信号路由。
虽然在上面参照各实施例描述了本发明，但是应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以做出许多改变和修改。因此，前面的详细描述应当被视为说明性的而非限制性的，并且应当理解的是，随后的权利要求(包括所有等效表述)是用来限定本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种具有声学换能器的***，所述***包括：
第一阵列的第一多个第一元件，限定所述第一阵列的第一发射面，所述第一元件沿着方位轴间隔开，所述第一阵列的一些第一元件以相对于其他第一元件扭曲的关系围绕所述方位轴被旋转，所述第一发射面基于所述旋转在不同方向上成角度；
第二阵列的第二多个第二元件，限定所述第二阵列的第二发射面，所述第二元件沿着方位轴间隔开，所述第二阵列的一些第二元件以相对于其他第二元件扭曲的关系围绕所述方位轴被旋转，所述第二发射面基于所述旋转在不同方向上成角度；以及
与相应的第一和第二元件连接的电导线；
其中所述第一和第二阵列在相反的方向上围绕所述方位轴被旋转，使得所述第一元件相对于彼此扭曲的关系与所述第二元件相对于彼此扭曲的关系相反。
2.权利要求1的***，其中所述第一元件以第一螺旋模式围绕所述方位轴被旋转，并且其中所述第一发射面基于所述旋转被扭曲，并且其中所述第二元件以第二螺旋模式围绕所述方位轴被旋转，并且其中所述第二发射面基于所述旋转被扭曲。
3.权利要求1的***，其中处于所述第一阵列的相对末端的元件围绕所述方位轴被相对于彼此旋转至少10度，第一发射面也围绕所述方位轴被旋转至少10度。
4.权利要求1的***，其中所述第一多个第一元件包括沿着所述方位轴的至少50个第一元件，所述第一元件中的每一个相对于至少一个相邻元件被旋转。
5.权利要求1的***，其中用于所述第一和第二元件中的每一个的所述导线能够作为单个阵列被寻址。
6.权利要求1的***，还包括：
记忆合金(86)，可操作用于将所述第一和第二元件保持在旋转位置处。
7.权利要求1的***，还包括：
经食道探头；
其中所述第一和第二阵列被定位在所述探头内，其中所述第一和第二元件处于旋转位置中。
8.权利要求1的***，还包括：
与所述导线连接的射束成形器，所述射束成形器被配置为从由所述第一和第二元件的相邻组形成的多个孔径进行扫描；以及
处理器，被配置为根据由所述射束成形器进行的扫描生成三维数据集。
9.权利要求1的***，其中所述第一和第二阵列分别连接相邻的第一和第二末端。
10.权利要求1的***，还包括：
与所述第一和第二阵列连接的第三和第四阵列，所述第三和第四阵列以扭曲的关系被旋转，所述第一、第二、第三和第四阵列在与所述第一、第二、第三和第四阵列中的相邻阵列相反的方向上被旋转。
11.用于利用具有元件的医学超声换能器进行扫描的方法，所述扫描包括利用所述换能器的所述元件沿平面对声能进行操纵，所述方法包括：
从设置在至少两个螺旋中的所述元件扫描在高度上堆叠的并且具有类似的方位角限度的不同平面区域，使得沿着所述至少两个螺旋中的每一个的方位轴间隔开的每组至少一个元件的不同组可操作用于扫描所述不同平面区域，并且使得使用所述至少两个螺旋中的不同螺旋来扫描所述平面区域中的不同平面区域。
12.权利要求11的方法，其中扫描包括利用限定所述换能器的发射面的每一个螺旋的所述元件进行扫描，每一个发射面基于所述螺旋在不同方向上成角度。
13.权利要求11的方法，其中扫描包括利用处于所述换能器的每一个螺旋的相对末端的元件进行扫描，所述元件围绕所述方位轴被相对于彼此旋转至少10度。
14.权利要求11的方法，其中扫描包括利用具有为波长或者更小的方位角间距的所述元件中的每一个进行扫描；并且
还包括利用记忆合金将所述元件定位在所述螺旋中。
15.权利要求14的方法，其中所述螺旋是具有支撑两个螺旋的单片记忆合金的平行的阵列。
16.权利要求11的方法，其中扫描包括利用包括经食道换能器的所述换能器进行扫描。
17.权利要求11的方法，其中扫描包括利用包括至少三个螺旋的所述至少两个螺旋进行扫描。
18.一种用于利用声学换能器进行扫描的方法，所述方法包括以下步骤：
在第一元件阵列上形成第一孔径，其中所述第一元件阵列围绕第一纵轴被扭曲；
利用所述第一孔径扫描第一平面；
在所述第一元件阵列上形成不同的第二孔径，其中所述第二孔径对应于沿着所述第一元件阵列在方位角上移动所述第一孔径，所述第一阵列的元件沿着由围绕所述第一纵轴被扭曲的元件所限定的同一条线；
利用所述第二孔径扫描不同的第二平面，其中所述第二平面的位置对应于与所述第一孔径的元件相关联的扭曲角度，该扭曲角度不同于与所述第二孔径的元件相关联的扭曲角度；
在第二元件阵列上形成第一孔径，其中所述第二元件阵列围绕第二纵轴被扭曲；
利用所述第一孔径扫描第三平面；
在所述第二元件阵列上形成不同的第二孔径，其中所述第二孔径对应于沿着所述第二元件阵列在方位角上移动所述第一孔径，所述第二阵列的元件沿着由围绕所述第二纵轴被扭曲的元件所限定的同一条线；
利用所述第二孔径扫描不同的第四平面，其中所述第四平面的位置对应于与所述第一孔径的元件相关联的扭曲角度，该扭曲角度不同于与所述第二孔径的元件相关联的扭曲角度，其中所述第一、第二、第三和第四平面的所述扫描利用被保持在相同的扭曲位置的所述第一和第二阵列进行；以及
根据来自所述扫描的数据以及所述第一、第二、第三和第四平面的相对位置生成三维表示。
19.权利要求18的方法，其中所述第二和第四平面分别与所述第一和第三平面相邻但是非共面，所述第一、第二、第三和第四平面的扫描的纵向和深度限度类似。
20.权利要求18的方法，其中所述扫描步骤包括从经食道探头进行扫描。
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