多用途超聲圖像采集設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于與控制臺(tái)設(shè)備一起使用以形成超聲成像系統(tǒng)的超聲圖像采 集設(shè)備。另外，本發(fā)明涉及一種用于提供解剖結(jié)構(gòu)部位的圖像的超聲成像系統(tǒng)，所述解剖結(jié) 構(gòu)部位的圖像例如患者的身體內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)視圖。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲成像系統(tǒng)是本領(lǐng)域中廣為人知的。超聲成像系統(tǒng)具體被用于提供對(duì)患者的身 體內(nèi)的視圖的解剖結(jié)構(gòu)成像。已知對(duì)患者的身體的二維和三維成像都為醫(yī)學(xué)從業(yè)人員提供 了可靠的工具來(lái)在無(wú)需任何外科手術(shù)步驟的情況下查看患者的身體的部分。
[0003] 在三維超聲成像或體積成像中，可以通過(guò)實(shí)施對(duì)感興趣體積進(jìn)行切片的許多二維 掃描來(lái)完成對(duì)三維圖像的采集。因此，采集到彼此挨著的多幅二維圖像。通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D像 處理，能夠從該多幅二維圖像建立出感興趣體積的三維圖像。將從該多幅二維圖像中采集 到的三維信息以適當(dāng)?shù)男问皆陲@示器上顯示給超聲系統(tǒng)的用戶(hù)。
[0004] 另外，所謂的實(shí)況三維成像或4D成像通常被用在臨床應(yīng)用中。在實(shí)況三維成像 中，能夠采集關(guān)于體積的實(shí)況視圖，使得用戶(hù)能夠查看解剖結(jié)構(gòu)部位的移動(dòng)部分，例如跳動(dòng) 的心臟或其他器官。
[0005] 超聲成像系統(tǒng)典型地是可以被固定到特定位置的完整的站，并且通常能在滾輪上 移動(dòng)以提供在不同位置中的靈活使用。超聲成像系統(tǒng)提供采集超聲圖像所需要的每個(gè)部 件，即輸入設(shè)備、顯示設(shè)備、運(yùn)行超聲成像系統(tǒng)所需要的任何計(jì)算機(jī)硬件、以及用于采集、繪 制和顯示超聲圖像的特定軟件。另外，超聲成像系統(tǒng)包括承載用于人工地或自動(dòng)地掃描患 者的身體的一維或二維換能器陣列的至少一個(gè)探頭。為了提供三維成像，探頭可以采用二 維換能器陣列來(lái)以電子方式操縱三維空間中的掃描線。備選地，使用一維換能器陣列，可以 借助于馬達(dá)來(lái)操縱三維空間中的掃描線以人工地或自動(dòng)地掃描該陣列。
[0006]當(dāng)然，提供包括以上提及的每個(gè)部件的完全設(shè)置的超聲成像系統(tǒng)使得這些系統(tǒng)不 僅相對(duì)昂貴，而且巨大、沉重并且不方便在醫(yī)學(xué)位置中移動(dòng)。
[0007] 另外，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備是公知的，并且在過(guò)去數(shù)年中已經(jīng)在整個(gè)臨床應(yīng)用中得到傳 播?，F(xiàn)今，移動(dòng)電話(huà)、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)大量地被用于提供所有種類(lèi) 的應(yīng)用和獨(dú)立于其位置的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。這些移動(dòng)控制臺(tái)具有穩(wěn)定增高的硬件性能水平、易于 使用的接口、以及具有增大的分辨率和質(zhì)量的顯示器。然而，電池功率和電池壽命可能是對(duì) 這樣的設(shè)備的約束。
[0008] 近來(lái)的發(fā)展已經(jīng)增強(qiáng)了這樣的移動(dòng)設(shè)備的功能。
[0009] 文獻(xiàn)WO 2006/11873 A2公開(kāi)了一種包括模擬部件和/或數(shù)字部件的超聲診斷成 像系統(tǒng)，所述模擬部件和/或數(shù)字部件是能通過(guò)固件數(shù)據(jù)來(lái)配置的。超聲探頭包含用于對(duì) 超聲系統(tǒng)的可編程設(shè)備進(jìn)行配置的固件數(shù)據(jù)，所述超聲系統(tǒng)用于與探頭一起操作。固件數(shù) 據(jù)從探頭被上傳并且被用于對(duì)模擬部件和/或數(shù)字部件進(jìn)行配置，所述模擬部件和/或數(shù) 字部件用于在運(yùn)行時(shí)與探頭一起操作。
[0010] 存在對(duì)于在成本、便攜性和多用途功能性方面來(lái)對(duì)超聲成像系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn) 的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)改進(jìn)的超聲圖像采集設(shè)備和一種經(jīng)改進(jìn)的超聲成像 系統(tǒng)。
[0012] 在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于與控制臺(tái)設(shè)備一起使用以形成超聲成像 系統(tǒng)的超聲圖像采集設(shè)備，所述超聲圖像采集設(shè)備包括：換能器陣列，其被配置為提供超聲 接收信號(hào)；圖像采集硬件組件，其具有波束形成器和信號(hào)處理器，其中，所述波束形成器被 配置為控制所述換能器陣列并且還被配置為接收所述超聲接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)，所述 信號(hào)處理器被配置為接收所述圖像信號(hào)并提供圖像數(shù)據(jù)；接口，其用于將所述超聲圖像采 集設(shè)備與控制臺(tái)設(shè)備連接；以及識(shí)別設(shè)備，其用于識(shí)別所述超聲圖像采集設(shè)備的操作模式， 其中，所述識(shí)別設(shè)備被配置為取決于所述控制臺(tái)設(shè)備的類(lèi)型和/或所述接口的適用通信標(biāo) 準(zhǔn)來(lái)識(shí)別所述操作模式。
[0013] 在本發(fā)明的另外的方面中，提出了一種用于提供超聲圖像的超聲成像系統(tǒng)，所述 超聲成像系統(tǒng)包括所述超聲圖像采集設(shè)備和控制臺(tái)設(shè)備，所述超聲圖像采集設(shè)備包括：換 能器陣列，其被配置為提供超聲接收信號(hào)；圖像采集硬件組件，其具有波束形成器和信號(hào)處 理器，其中，所述波束形成器被配置為控制所述換能器陣列并且還被配置為接收所述超聲 接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)，所述信號(hào)處理器被配置為接收所述圖像信號(hào)并提供圖像數(shù)據(jù)； 接口，其用于將所述超聲圖像采集設(shè)備與所述控制臺(tái)設(shè)備連接；以及識(shí)別設(shè)備，其用于識(shí)別 所述超聲圖像采集設(shè)備的操作模式，其中，所述識(shí)別設(shè)備被配置為取決于所述控制臺(tái)設(shè)備 的類(lèi)型和/或所述接口的適用通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別所述操作模式，其中，所述控制臺(tái)設(shè)備具有 顯示器和輸入設(shè)備，并且其中，所述控制臺(tái)設(shè)備和所述超聲圖像采集設(shè)備經(jīng)由所述接口而 被連接。
[0014] 在本發(fā)明的另外的方面中，提出了一種用于提供超聲圖像的超聲圖像采集套件， 所述超聲圖像采集套件包括超聲圖像采集設(shè)備和至少兩個(gè)控制臺(tái)設(shè)備，所述超聲圖像采集 設(shè)備包括：換能器陣列，其被配置為提供超聲接收信號(hào)；圖像采集硬件組件，其具有波束形 成器和信號(hào)處理器，其中，所述波束形成器被配置為控制所述換能器陣列并且還被配置為 接收所述超聲接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)，所述信號(hào)處理器被配置為接收所述圖像信號(hào)并提 供圖像數(shù)據(jù)；接口，其用于將所述超聲圖像采集設(shè)備與控制臺(tái)設(shè)備連接；以及識(shí)別設(shè)備，其 用于識(shí)別所述超聲圖像采集設(shè)備的操作模式，其中，所述識(shí)別設(shè)備被配置為取決于所述控 制臺(tái)設(shè)備的類(lèi)型和/或所述接口的適用通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別所述操作模式，其中，所述控制臺(tái) 設(shè)備中的一個(gè)是移動(dòng)控制臺(tái)并且所述控制臺(tái)設(shè)備中的另一個(gè)是車(chē)載控制臺(tái)，并且其中，所 述超聲圖像采集設(shè)備能經(jīng)由所述接口而被連接到所述控制臺(tái)設(shè)備中的一個(gè)。
[0015] 在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于指定用于超聲圖像采集的操作狀態(tài)的方 法，所述方法包括以下步驟：提供超聲圖像采集設(shè)備，所述超聲圖像采集設(shè)備包括：換能器 陣列，其被配置為提供超聲接收信號(hào)；圖像采集硬件組件，其具有波束形成器和信號(hào)處理 器，其中，所述波束形成器被配置為控制所述換能器陣列并且還被配置為接收所述超聲接 收信號(hào)并提供圖像信號(hào)，所述信號(hào)處理器被配置為接收所述圖像信號(hào)并提供圖像數(shù)據(jù)；接 口，其用于將所述超聲圖像采集設(shè)備與控制臺(tái)設(shè)備連接；以及識(shí)別設(shè)備，其用于識(shí)別所述超 聲圖像采集設(shè)備的操作模式，其中，所述識(shí)別設(shè)備被配置為取決于所述控制臺(tái)設(shè)備的類(lèi)型 和/或所述接口的適用通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別所述操作模式；將所述超聲圖像采集設(shè)備連接到控 制臺(tái)設(shè)備；經(jīng)由所述超聲圖像采集設(shè)備的所述識(shí)別設(shè)備取決于所述控制臺(tái)設(shè)備的類(lèi)型來(lái)識(shí) 別操作模式；并且基于識(shí)別出的操作模式來(lái)將所述換能器陣列和/或所述圖像采集硬件組 件在至少兩種操作狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
[0016] 本發(fā)明的基本想法是提供具有至少兩種用途的超聲探頭，所述至少兩種用途即當(dāng) 其被連接到包含強(qiáng)大的CPU和圖形裝備的高性能且優(yōu)選地為車(chē)載的主機(jī)系統(tǒng)時(shí)的高性能 二維或三維成像，以及還有當(dāng)所述探頭被連接到具有較不強(qiáng)大的CPU和圖形裝備的商業(yè)現(xiàn) 貨（COTS)便攜式移動(dòng)設(shè)備（例如平板計(jì)算機(jī)）時(shí)的較低性能的二維或多平面成像。例如， 所述接口能夠被嵌入有USB(通用串行總線）3. 0標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)楫?dāng)被裝備到控制臺(tái)設(shè)備的 對(duì)應(yīng)接口時(shí)其自動(dòng)地切換到較低功率和速度的USB 2.0操作模式。另外，所提出的探頭可 以依賴(lài)于將所有的超聲采集硬件封裝到所述探頭本身中，使得其能夠適應(yīng)所述主機(jī)的處理 和圖形能力?？梢酝ㄟ^(guò)攜帶用于與任意主機(jī)一起使用的單個(gè)探頭來(lái)降低購(gòu)置成本。另外， 這樣的移動(dòng)超聲圖像采集裝備使得在臨床環(huán)境中對(duì)超聲成像的使用更加方便。
[0017] 因?yàn)橹T如便攜式探頭的所述圖像采集設(shè)備能夠自動(dòng)地適應(yīng)所述主機(jī)的處理和圖 形能力，所以其也可以被稱(chēng)為"智能探頭"。
[0018] 購(gòu)置成本被進(jìn)一步地降低。臨床醫(yī)生僅擁有并攜帶一個(gè)探頭以用于在具有各種形 式因素和性能水平的系統(tǒng)上使用。對(duì)于高級(jí)檢查，臨床醫(yī)生可以將所述探頭插入到車(chē)基系 統(tǒng)中并且能夠使用高性能成像、二維平面和三維體積繪制。對(duì)于移動(dòng)的快速檢查，臨床醫(yī)生 可以將同一探頭插入到平板計(jì)算機(jī)或患者監(jiān)視器（例如具有嵌入式個(gè)人計(jì)算機(jī)的Philips MX800或COTS手持設(shè)備）中。沒(méi)有任何主機(jī)系統(tǒng)必須包含超聲采集硬件，這是因?yàn)樗龀?聲采集硬件可以被提供在所述探頭中。典型地，如控制臺(tái)設(shè)備的較大的車(chē)載系統(tǒng)可能包括 另外的超聲采集硬件，這是因?yàn)樗鼈円才c非智能（無(wú)源）探頭兼容。如移動(dòng)設(shè)備的小主機(jī) 必定不具有它們自己的采集硬件，并且因此是小而便宜的。因此，這樣的移動(dòng)設(shè)備可以提供 具有較低的幀率的簡(jiǎn)單的二維和多平面成像，所述簡(jiǎn)單的二維和多平面成像具有較少的后 處理并且具有簡(jiǎn)單的應(yīng)用。此外，移動(dòng)配置還可以降低所述探頭的功率消耗和損耗，這是因 為當(dāng)根據(jù)較簡(jiǎn)單的、較低性能的圖像顯示而以較少的維度、以較低的幀率、并且利用較少的 采集信號(hào)處理來(lái)進(jìn)行掃描時(shí)，其消耗較少的功率。
[0019] 在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護(hù)的方法具 有與所要求保護(hù)的設(shè)備和從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0020] 在實(shí)施例中，所述圖像采集設(shè)備被配置為基于識(shí)別出的操作模式來(lái)將所述換能器 陣列和/或所述圖像采集硬件組件在至