使用超声波进行医学检查的超声波设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过超声波进行医学检查的超声波设备，设备包括可移动的测声探头(TP)，测声探头(TP)可定位在患者的身体上并且包括电声换能器的换能器阵列(TA)，换能器阵列(TA)用于将超声信号发送到身体内并接收所发送的超声信号的超声回声作为模拟原始数据(RDA)。测声探头(TP)包括模数转换器(CON)，模数转换器(CON)被配置成根据所接收的模拟原始数据(RDA)来生成数字原始数据(RDD)，其中，数字原始数据(RDD)包括用于连续的测量时间间隔的测量数据集(MD)。测声探头(TP)经由数字数据接口(IF)耦合到单独的不属于测声探头(TP)的计算机设备(COM)，并配置成经由数字数据接口(IF)来传输数字原始数据(RDD)。计算机设备(COM)包括原始数据缓冲存储器(BF)，其中数字原始数据(RDD)的各个测量数据集(MD)被缓冲。此外，计算机设备(COM)被设计成使得其对每个缓冲的测量数据集(MD)进行数字波束成形过程，以便获得组织区的重建图像，以及使得基于重建图像，其以预定帧速率生成图像流，并将图像流提供给再现该图像流的显示工具(DI)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用超声波进行医学检查的超声波设备
本专利技术涉及一种使用超声波进行医学检查的超声波设备。
技术介绍
在医学诊断中，超声设备通常用于通过检测超声回声来检查人或动物的组织。为了做到这一点，将换能器探头压在待检查的组织区上方，并通过电声换能器阵列将超声波发送到组织区中。借助于换能器检测得到的超声回声，其中根据电声换能器的数量和布置，从这些超声回声中重建组织区的图像，该图像可以是二维的或三维的。在处理所检测的超声回声期间，将获得的模拟样品数字化并进行所谓的波束成形，其中将各种电声换能器的样品进行适当的时移并相加在一起，以在组织深度的方向以及相对于电声换能器阵列的角度方向上重建反射器的位置。通常，由换能器探头检测到的超声回声的信号处理是在一个笨重的电子盒中进行的，其中换能器的模拟电接收信号经由同轴电缆束来传输。例如，装置盒可以与键盘和显示单元组合安装在手推车中。目前，上述波束成形与用于对模拟样品进行数字化的模数转换器的计时同步地进行。这里的问题是，在包括在预定的时间段内发射至少一个超声脉冲和接收其回声的测量操作中，只能借助于波束成形来重建沿着波束在一个角度方向上的组织位置。因此，为了获得整个组织区的图像，必须多次重复相同的测量操作，其中对于每个测量操作，都相应地调整波束成形，以便在不同的角度方向上重建组织位置。以这种方式，获得了不同角度方向的扇形，该扇形添加到图像。实际上，也存在针对不同的角度方向并行使用多个波束成形计算单元的超声设备。但是，这增加了超声设备的复杂性。为了减小超声设备的尺寸，从现有技术已知将通常在装置盒中执行的信号处理的一部分也集成在换能器探头中。特别地，已知将模数转换器与波束成形计算机单元结合安装在换能器探头中，然后将从波束成形获得的图像数据经由数据接口传输到图像形成和显示单元。然而，存在的问题是，波束成形计算机单元需要高的计算能力，并因此导致强烈的加热，这在通常由使用者手动引导的换能器探头中是不希望的。结果，仅少量的电声换能器被安装在换能器探头中以限制波束成形所需的计算能力。但是，这导致低的图像分辨率和低的图像刷新频率。此外，问题仍然在于，始终只能对相应组织区的一个角度方向执行波束成形操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是创建一种使用超声波进行医学检查的超声设备，其提供高质量的超声图像的同时，结构简单并且制造便宜。该目的通过根据权利要求1的超声设备来实现。在从属权利要求中限定了本专利技术的另外的发展。根据本专利技术的超声设备用于人体或动物体的医学检查。为此，超声设备包括可移动的换能器探头，该换能器探头可以定位在患者的身体上。患者可以是人类或动物。优选地，可移动换能器探头被配置成使得它可以由使用者(特别是医师)的手握住并引导。这允许使用者将换能器探头放置在患者身体上的任何位置，以便借助超声波检查下面的组织。可移动换能器探头包括电声换能器的换能器阵列，以将超声信号发送到身体内并接收所发送的超声信号的超声回声作为模拟原始数据。优选地，电声换能器是压电元件。根据超声设备的配置，电声换能器的数量可以变化。通常使用128个电声换能器的换能器阵列。各个换能器可以通过施加电压以发射模式生成超声波。另外，每个换能器还可以以接收模式检测超声波，其中没有电压施加到各个换能器。根据本专利技术的超声设备的可移动换能器探头包括模数转换器，该模数转换器被配置成根据接收到的模拟原始数据生成数字原始数据，其中，数字原始数据包括用于时间上连续的测量时间间隔的测量数据集。各个测量数据集包括来自身体的(二维的以及可选地还有三维的)组织区的超声回声，其中超声回声来自由至少一个换能器以发射模式对一个或多个超声信号的发射操作。超声回声表示分别在接收模式下从至少一个换能器的多个接收信道的各个测量时间间隔的采样时刻的样品。在本专利技术的一个优选变型中，接收信道的数量对应于换能器的数量，即，每个换能器代表一个接收信道，通过该信道，在接收模式下基于反射的超声回声来检测相应的样品。在本专利技术的变型中，在发射操作期间，仅单个换能器用于发射超声回声。通常，在连续的测量时间间隔内使用不同的换能器进行传输。通常，在发射操作之后，阵列的所有换能器都切换到接收模式。根据本专利技术的超声设备还包括数字数据接口，换能器探头通过该数字数据接口耦合到单独的不属于换能器探头的计算机设备。换句话说，计算机设备是与可移动换能器探头分开的部件。换能器探头还被配置成经由数字数据接口优选地不经缓冲地直接发送数字原始数据。换句话说，数字原始数据由换能器通过数字数据接口成流。优选地，用于经由该数据接口传输原始数据的数据速率为至少1GB/s。根据本专利技术的超声设备的一部分的单独的计算机设备包括原始数据缓冲存储器，其中数字原始数据的各个测量数据集被缓冲。换句话说，经由数字数据接口发送的每个测量数据集在特定时间段内临时存储在原始数据缓冲存储器中，其中该时间段取决于缓冲存储器的大小。在优选的变型中，所谓的环形缓冲器被用作缓冲存储器。单独的计算机设备还被配置成通过对样品进行时间延迟相加来对每个缓冲的测量数据集执行相应的数字波束成形，以便从处于不同组织深度的多个组织位置来确定图像值，其中每个组织深度有数个组织位置(即，用于不同的角度方向和不同的组织深度)。组织位置优选覆盖整个组织区。以这种方式，获得了组织区的重建图像。根据换能器探头的配置，因此可以重建二维或三维的图像。换句话说，由于使用原始数据缓冲存储器，数字波束成形与模数转换器的计时解耦，因此与该计时异步。由于各个测量数据集的缓冲，可以针对不同角度方向的相应测量数据集执行多次数字波束成形，使得可以使用一个测量数据集生成整个组织区的重建图像。在根据本专利技术的超声设备中使用的计算机设备还被配置成基于重建图像而生成时间连续的重建图像或以预定的图像刷新频率从其计算出的图像的图像流，并将其提供给再现图像流的显示工具(特别是显示器)。换句话说，可以将图像的再现适当地调整到波束成形的持续时间，使得可以生成并显示具有期望的图像刷新频率的图像流。显示工具是根据本专利技术的超声设备的组成部分。根据本专利技术的超声设备具有的优点在于，由于波束成形与原始数据的数字化的解耦，因此不必对计算机设备进行特别的实时要求。因此，可商购的PC部件可用于计算机设备，其中，通过在可商购的PC主板的处理器上运行的软件，可以实现波束成形的操作和图像流的生成。另外，根据本专利技术的超声设备确保了波束成形过程不在换能器探头中进行，这意味着可以满足对换能器探头中尽可能低的热量产生的要求。在根据本专利技术的超声设备的优选变型中，可同步的显示器用作显示工具，其图像刷新频率可以改变。以此方式，可以补偿所生成的图像流的图像刷新频率中的任何波动，从而避免了在不可同步的显示器中可能出现的图像伪影。可同步的显示器的示例已知为AMDFreesync或NvidiaG-Sync。在根据本专利技术的超声设备的一个特别优选的实施例中，原始数据缓冲存储器适于同时缓冲多个连续的测量数据集，即，在原始数据缓冲存储器中同时提供数个测量数据集。该变型优选地与计算机设备组合，该计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用超声波进行医学检查的超声波设备，其中，/n-所述超声设备包括可移动的换能器探头(TP)，所述换能器探头(TP)能够定位在患者的身体上并且包括电声换能器的换能器阵列(TA)，所述换能器阵列(TA)用于将超声信号发送到身体内并接收所发送的超声信号的超声回声作为模拟原始数据(RDA)；/n-所述换能器探头(TP)包括模数转换器(CON)，所述模数转换器(CON)被配置成根据所接收的模拟原始数据(RDA)来生成数字原始数据(RDD)，其中，所述数字原始数据(RDD)包括用于时间上连续的测量时间间隔的测量数据集(MD)，其中，各个测量数据集(MD)包括来自身体的组织区的超声回声，所述超声回声来自通过至少一个换能器以发射模式进行的一个或多个超声信号的传输操作，作为用于分别从处于接收模式的至少一个换能器的多个接收信道的各个测量时间间隔的采样时刻的样品；/n-所述换能器探头(TP)经由数字数据接口(IF)耦合到单独的不属于所述换能器探头(TP)的计算机设备(COM)，并配置成经由所述数字数据接口(IF)来传输所述数字原始数据(RDD)；/n-所述计算机设备(COM)包括原始数据缓冲存储器(BU)，其中，所述数字原始数据(RDD)的各个测量数据集(MD)被缓冲；/n-所述计算机设备(COM)被配置成通过样品的时间延迟相加来对所缓冲的测量数据集(MD)执行相应的数字波束成形，以便确定在不同组织深度处的多个组织位置的图像值，其中，对于每个组织深度具有数个组织位置，从而获得所述组织区的重建图像，并基于所述重建图像来生成连续重建图像的图像流或以预定图像刷新频率而从其计算出的图像的图像流，并且将其提供给再现所述图像流的显示工具(DI)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180321 DE 102018204357.41.一种使用超声波进行医学检查的超声波设备，其中，
-所述超声设备包括可移动的换能器探头(TP)，所述换能器探头(TP)能够定位在患者的身体上并且包括电声换能器的换能器阵列(TA)，所述换能器阵列(TA)用于将超声信号发送到身体内并接收所发送的超声信号的超声回声作为模拟原始数据(RDA)；
-所述换能器探头(TP)包括模数转换器(CON)，所述模数转换器(CON)被配置成根据所接收的模拟原始数据(RDA)来生成数字原始数据(RDD)，其中，所述数字原始数据(RDD)包括用于时间上连续的测量时间间隔的测量数据集(MD)，其中，各个测量数据集(MD)包括来自身体的组织区的超声回声，所述超声回声来自通过至少一个换能器以发射模式进行的一个或多个超声信号的传输操作，作为用于分别从处于接收模式的至少一个换能器的多个接收信道的各个测量时间间隔的采样时刻的样品；
-所述换能器探头(TP)经由数字数据接口(IF)耦合到单独的不属于所述换能器探头(TP)的计算机设备(COM)，并配置成经由所述数字数据接口(IF)来传输所述数字原始数据(RDD)；
-所述计算机设备(COM)包括原始数据缓冲存储器(BU)，其中，所述数字原始数据(RDD)的各个测量数据集(MD)被缓冲；
-所述计算机设备(COM)被配置成通过样品的时间延迟相加来对所缓冲的测量数据集(MD)执行相应的数字波束成形，以便确定在不同组织深度处的多个组织位置的图像值，其中，对于每个组织深度具有数个组织位置，从而获得所述组织区的重建图像，并基于所述重建图像来生成连续重建图像的图像流或以预定图像刷新频率而从其计算出的图像的图像流，并且将其提供给再现所述图像流的显示工具(DI)。


2.根据权利要求1所述的超声设备，其特征在于，所述原始数据缓冲存储器(BU)被布置用于同时缓冲多个连续的测量数据集(MD)。


3.根据权利要求2所述的超声设备，其中，所述计算机设备(COM)被配置成针对所述多个缓冲的测量数据集(MD)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·海德，
申请(专利权)人：H奈斯特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE