操作自适应超声成像系统技术方案

公开一种超声成像系统，其包括：‑超声探头(1)，所述超声探头包括换能器(10)，‑数字采集板(2)，所述数字采集板包括：‑电子电路(21、22、23)，所述电子电路适于控制所述换能器发射超声波，并将换能器感测到的信号转换成数字数据，以及‑实时定序器(20)，所述实时定序器适于基于工作参数和序列参数控制所述电子电路驱动超声信号的发射和接收，以及‑计算机(3)，所述计算机连接到所述数字采集板且包括计算机的存储器(34)，所述参数存储在所述计算机的存储器中，所述数字采集板还包括直接存储器访问控制器(24、25)，所述控制器适于通过实施直接存储器访问协议以读写方式访问所述计算机的存储器，且所述定序器适于向所述直接存储器访问控制器发送请求，以从所述计算机的存储器中实时恢复所述参数。

Operation of adaptive ultrasound imaging system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作自适应超声成像系统
本专利技术涉及一种超声成像系统、一种所述超声成像系统的数字采集板部分以及一种超声成像方法。
技术介绍
参考图1，已知超声成像系统，其包括：-超声探头1，所述超声探头包括多个换能器，用于在介质内发射和接收超声波，所接收的超声波由所述换能器感测，-数字采集板2，所述数字采集板包括电子电路，所述电子电路适于引导所述换能器发射超声波并将所述感测到的所接收超声波转换成输入数据，以及-计算机3，所述计算机通过数据信道接收所述输入数据并处理这些输入数据以提供表示所述介质的区域的图像，所述处理称为波束成形。根据此已知成像系统，数字采集板2的电子电路至少包括连接到换能器的模拟传输器/接收器多路复用器20、发射处理链21，以及接收处理链22，所述接收处理链通常包括适于放大换能器信号的多个可变增益放大器、适于将放大的换能器信号转换成数字数据的模数转换器以及可变增益和系数的多个滤波器。此电子电路由包括主现场可编程门阵列的定序器23驱动，所述定序器驱动分布在发射处理链21和接收处理链22内的多个现场可编程门阵列24(FPGA)或ASIC电路。具体地，为了执行超声成像，定序器驱动电子电路以高频交替执行发射和接收事件的序列。例如，发射事件的频率可以达到大约10kHz，而接收事件在每个发射事件之间发生。每个发射事件或接收事件根据特定的工作参数和序列参数执行。例如，工作参数包括与控制换能器的超声波发射有关的发射参数以及与由换能器感测到的所接收超声波的处理有关的接收参数。发射参数可以包括发射波的波形，而接收参数可以包括电子电路的设置，包含滤波器增益、解调频率、多路复用器设置等。序列参数包含由定序器发送到电子电路的每个组件的指令以及发射和接收过程的定时。对于由一个超声波发射和一个超声波接收组成的每个事件，所有这些参数都可以发生变化。例如，多普勒超声检查需要发射不同频率的交错超声波，这本身就需要在连续的发射和接收事件之间改变所有发射和接收参数。此外，这些参数根据由成像系统实施的成像模式而变化。例如，无论成像模式是多普勒超声检查、B模式成像、剪切波弹性成像还是其它成像模式，由换能器发送的超声波的参数以及由换能器感测到的信号的处理都会发生变化。定序器23需要实时访问所有工作参数和序列参数，以便能够驱动换能器和电子电路执行这些序列。由于参数的数量可能非常大(高达数十兆字节)，因此数字采集板包括许多专用存储器25，用于存储定序器需要访问的所有工作参数和序列参数。例如，可以将与所有各种成像模式(B模式、剪切波弹性成像、多普勒超声检查等)相对应的工作参数和序列参数存储在计算机中，并在根据特定成像模式开始成像之前，通过计算机将所有与此成像模式有关的参数传输到数字采集板的存储器25，以便一旦成像序列已开始，定序器就可以访问其所需的参数，并且每次创建新图像时(例如每秒20到100次)都可以访问这些参数。因此，存储器25具有存储与成像模式有关的所有参数的能力。这些存储器还可以存储由电子电路转换的输入数据(也称为RF数据)，以后可以将其传输到计算机以执行波束成形。存储器25分布在定序器23、发射处理链21和接收处理链22内，并由相应的FPGA23和24操作。例如在文档WO2006/113445中公开了包括那些附加存储器的已知系统的另一实施方式；所述附加存储器称为“扩展存储器”或“双端口存储块”。专用存储器的管理增加了定序器所需的计算资源，并且因此定序器包括至少一个中央FPGA或ASIC电路23，用于控制发射和接收事件的定时；以及多个附加的FPGA或ASIC电路24，用于向多个换能器和电子电路的对应组件发送发射和接收参数。例如，定序器可以包括最多9个FPGA。因此，系统的成本和复杂性非常重要。另外，由于用户只能访问计算机3，而不能直接透明地访问数字采集板2，因此在实时操作过程中更改参数并不容易，例如立即从一种成像模式切换到另一种成像模式或者在实时操作过程中无缝更改传输聚焦定律并不容易。
技术实现思路
鉴于以上所述，本专利技术的一个目的是提供一种解决上述技术问题的超声成像系统。具体地，专利技术的一个目的是简化超声成像系统并使其价格更低。本专利技术的另一个目的是允许用户在系统操作期间实时更改参数，以便实现系统的自适应操作。为此，公开了一种超声成像系统，其包括：-超声探头，所述超声探头包括多个换能器，用于在身体区域内发射和接收超声波，-数字采集板，所述数字采集板包括：○电子电路，所述电子电路适于控制所述换能器发射超声波，并将换能器感测到的信号转换成数字数据，以及○实时定序器，所述实时定序器适于基于所述电子电路的工作参数以及序列参数控制所述电子电路驱动超声信号的发射和接收，以及-计算机，所述计算机连接到所述数字采集板且至少适于将表示所述区域的一部分的图像可视化，所述计算机包括计算机的存储器，其中至少部分所述工作参数和序列参数存储在所述计算机的存储器中，所述数字采集板还包括至少一个直接存储器访问控制器，所述控制器适于通过实施直接存储器访问协议以读写方式访问所述计算机的存储器，并且所述实时定序器适于向所述直接存储器访问控制器发送请求，以从所述计算机的存储器中实时恢复所述工作参数和序列参数。优选地，所述超声成像系统还包括PCI高速总线(PCIexpressbus)，所述PCI高速总线将所述计算机连接到所述数字采集板。在实施例中，所述电子电路包括发射处理链，所述发射处理链包括适于生成数字信号的传输波束成形器，以及适于将每个数字信号转换成换能器的电激励的脉冲发生器。在实施例中，所述电子电路包括含模拟处理链的接收处理链，以及含至少一个模数转换器的数字处理链。优选地，所述工作参数包括含滤波系数、增益、解调频率和时间增益补偿曲线的信号接收参数，以及含延迟、信号波形和切趾参数的信号发射参数。在具体实施例中，所述工作参数包括至少一个预定义设置的库，所述库存储在所述数据采集板的存储器中，并且所述库中存储的所述设置的地址存储在所述计算机的存储器中，其中所述实时定序器适于向所述直接存储器访问控制器发送请求，以从所述计算机中实时恢复所述地址，并且所述实时定序器适于基于所述地址间接地从所述数据采集板的所述存储器中恢复设置。在实施例中，存储在所述数据采集板中的至少一个库包括以下中的至少一个：用于超声发射的波形的库和用于所接收信号滤波的滤波器系数的库。有利的是，所述实时定序器包括含软件可编程处理器的单个ASIC或FPGA。在实施例中，所述计算机的存储器还存储由所述电子电路转换的所述数字数据。在实施例中，所述计算机还包括处理器，所述计算机的存储器存储波束成形参数，并且所述计算机的处理器适于执行所述数字数据的波束成形。优选地，所述至少一个直接访问存储器控制器包括：一个数据导入引擎，所述数据导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声成像系统，其包括：/n超声探头(1)，所述超声探头包括多个换能器(10)，用于在身体区域内发射和接收超声波，/n数字采集板(2)，所述数字采集板包括：/n电子电路(21、22、23)，所述电子电路适于控制所述换能器(10)发射超声波，并将换能器感测到的信号转换成数字数据，以及/n实时定序器(20)，所述实时定序器适于基于所述电子电路的工作参数以及序列参数控制所述电子电路驱动超声信号的发射和接收，以及/n计算机(3)，所述计算机连接到所述数字采集板(2)且至少适于将表示所述区域的一部分的图像可视化，所述计算机(3)包括计算机的存储器(34)，/n其中，至少部分所述工作参数和序列参数存储在所述计算机的存储器(34)中，/n所述数字采集板(2)进一步包括至少一个直接存储器访问控制器(24、25)，所述直接存储器访问控制器适于通过实施直接存储器访问协议以读写方式访问所述计算机的存储器(34)，/n并且所述实时定序器(20)适于向所述直接存储器访问控制器(24、25)发送请求，以从所述计算机的存储器(34)中实时恢复所述工作参数和序列参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声成像系统，其包括：
超声探头(1)，所述超声探头包括多个换能器(10)，用于在身体区域内发射和接收超声波，
数字采集板(2)，所述数字采集板包括：
电子电路(21、22、23)，所述电子电路适于控制所述换能器(10)发射超声波，并将换能器感测到的信号转换成数字数据，以及
实时定序器(20)，所述实时定序器适于基于所述电子电路的工作参数以及序列参数控制所述电子电路驱动超声信号的发射和接收，以及
计算机(3)，所述计算机连接到所述数字采集板(2)且至少适于将表示所述区域的一部分的图像可视化，所述计算机(3)包括计算机的存储器(34)，
其中，至少部分所述工作参数和序列参数存储在所述计算机的存储器(34)中，
所述数字采集板(2)进一步包括至少一个直接存储器访问控制器(24、25)，所述直接存储器访问控制器适于通过实施直接存储器访问协议以读写方式访问所述计算机的存储器(34)，
并且所述实时定序器(20)适于向所述直接存储器访问控制器(24、25)发送请求，以从所述计算机的存储器(34)中实时恢复所述工作参数和序列参数。


2.根据权利要求1所述的超声成像系统，进一步包括PCI高速总线(4)，所述PCI高速总线将所述计算机(3)连接到所述数字采集板(2)。


3.根据权利要求1或2所述的超声成像系统，其特征在于，所述电子电路包括发射处理链(21)，所述发射处理链包括适于生成数字信号的传输波束成形器(210)，以及适于将每个数字信号转换成换能器(10)的电激励的脉冲发生器(211)。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的超声成像系统，其特征在于，所述电子电路包括接收处理链(22)和数字处理链(221)，所述接收处理链(22)包括模拟处理链(220)，所述数字处理链(221)包括至少一个模数转换器。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的超声成像系统，其特征在于，所述工作参数包括信号接收参数和信号发射参数，所述信号接收参数包括滤波系数、增益、解调频率和时间增益补偿曲线，所述信号发射参数包括延迟、信号波形和切趾参数。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的超声成像系统，其特征在于，所述工作参数包括至少一个预定义设置的库，所述库存储在所述数据采集板(2)的存储器中，并且所述库中存储的设置的地址存储在所述计算机的存储器(34)中，
其中，所述实时定序器(20)适于向所述直接存储器访问控制器(24、25)发送请求，以从所述计算机中实时恢复所述地址，并且所述实时定序器(20)适于基于所述地址间接地从所述数据采集板(2)的所述存储器中恢复设置。


7.根据权利要求6所述的超声成像系统，其特征在于，存储在所述数据采集板(2)中的至少一个库包括以下中的至少一个：用于超声发射的波形的库和用于所接收信号滤波的滤波器系数的库。


8.根据权利要求1至7中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索斯·莫里瑟，弗雷德里克·吉雷尔，
申请(专利权)人：超声成像，
类型：发明
国别省市：法国;FR