手持式超声诊断仪器制造技术

在一个便携单元中提供一手持超声仪器，它可进行Ｂ模式和多普勒成像。在优选实施方案中，一个阵列换能器、数字成束器、数字滤波器及图像处理器包装于一个或多个重量不大于１０磅（４．５千克）的外壳内。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用超声诊断系统，特别是涉及完全集成的手持式 10 超声诊断仪器。
技术介绍
众所周知，现代的超声诊断系统都是大且复杂的仪器。今曰之 高级超声系统，尽管安装在车上便于携带，但仍重达数百磅。过去，15 由本专利技术的受让人Advanced Technology Laboratories 司制造的诸 如ADR 4000超声系统等超声系统都是小型的台式装置，大小与个 人计算机相当。但是，这类仪器缺少今日高级超声系统的许多先进 性能，诸如彩色多普勒成像和三维显示能力。随着超声系统已变得 越来越专业化，它们也变得越笨重了。 ，20 但是，由于数字电子设备的密度进一步增加，现在可以预见到将来的超声系统的尺寸将进一步缩小，使得比甚早期的同类系统还 小。医生们习惯于用电剃刀大小的手持式超声扫描头进行工作。与 所熟悉的扫描头一致，能够将整个超声系统压缩成扫描头大小的装 置将是有价值的。而这类超声仪器保留尽可能多的当今专业性超声25 系统的各种性能，诸如消斑、彩色多普勒和三维成像能力，将是更 有价值的。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，提供了一种手持超声系统，包括一个阵列换能器；和一个成束器，用于将所述阵列换能器的各元件所接收的回波信号的采样加以延迟和组合，其中所述阵列换能器和所述成束器位于一个或多个重量少于10磅(4.5千克)的外壳内。按照本专利技术的第一方面，提供了一种手持超声系统，包括一5 个换能器； 一个B模式信号处理器；和一个多普勒信号处理器，其中所述换能器、所述B模式信号处理器和所述多普勒信号处理器位于同一手持外壳中。根据本专利技术的原理，给出一个超声诊断仪品，它在手持单元中呈现了高级超声系统的许多性能。该仪器可被制成单一单元，或者10 在优选实施方案中，该仪器是一个分为两部分的单元， 一部分包括换能器、成束器(beamformer)和图象处理器，另一部分包括显示器和这两部分的电源。在这样一个结构中，换能器/处理器单元可用一只手加以操纵，在这两部分之间的缆线使得视频显示于显示单元上，后一单元可手持或如此放置便于最佳地观看超声图象。该缆线15 也为显示单元的换能器/处理器单元提供能量。在优选实施方案中，超声系统从换能器直至视频输出被制造于四种专用集成电路上(ASIC):发送/接收ASIC，连接至阵列换能器的各元件；前端ASIC，执行和控制形成束的发送和接收；数字信号处理ASIC,提供对超声信号的处理诸如滤波等；和后端ASIC，20 接收处理过的超声信号并生成超声图象数据。图象可显示于标准监视器或液晶显示器(LCD)上。由于该单元的电子器件是一些ASIC，因而它们可以制造于单个的印刷电路板上，从而消除了通常由连接器和缆线带来的一些问题。该专业化的超声仪器可制成为重量小于五磅的手持单元。2附图说明图l给出构成本专利技术的手持超声系统的结构的框图2a和2b是封装成单个单元的本专利技术手持超声系统的正视和侧视图3a和3b是本专利技术两单元手持超声系统的换能器单元的正视 和侧^见图4给出两单元封装结构的本专利技术手持超声系统的两个单元； 5 图5是图1超声系统的发送/接收ASIC的简图6是图l超声系统的前端ASIC的框图； 图7给出发送/接收及前端ASIC提供的孔径控制； 图8是图1超声系统的数字信号处理ASIC的框图； 图9示意了用于去毛刺(flash suppression )的最小-最大滤波10 器；图10a-10c是示意去毛刺处理器的操作的波形； 图11是数字信号处理ASIC的B模式处理的流程图； 图12是数字信号处理ASIC的多普勒处理的流程图； 图13是图1超声系统的后端ASIC的框图； 15 图14示意了根据本专利技术的R6扫描转换；图15示意了扫描转换器的扫描线插入； 图16是根据本专利技术的扫描转换的另一示意；图17a和17b示意了组合的B模式和多普勒图象； 图18示意了组合的B模式和多普勒扫描线； 20 图19和20使用两维图象帧示意了三维再现；图21示意了在三维成像期间帧緩沖存储器的分区情况；图22是图1超声系统的用户控制的图表。具体实施例方式25 首先参看图1,图中给了本专利技术手持超声系统的结构。只有经过对各功能和性能的审慎选择和对集成电路和超声技术的有效利 用，才可以使整个超声系统封装于单个的手持单元中。根据其固态、电子控制能力、可变孔径、图象性能和可靠性，选用换能器阵列10。6可以使用平的或弧形线性阵列。在优选实施方案中该阵列是弧形阵歹寸，它给出一个宽扇形扫描场。尽管该优选实施方案提供了充分的. 延迟能力以控制和聚焦诸如相控阵之类的平阵列，但是弧形阵列的几何弯曲减少了对成束器的延迟要求。该阵列的各元件与发送/接收5 ASIC20相连，该发送/接收ASIC驱动换能器元件并接收这些元件所接收的回波。发送/接收ASIC30也控制阵列10的发送和接收孔径以及所接收回波信号的增益。发送/接收ASIC优选地距各换能器元件数英寸之内，优选地在同一外壳内，且恰好在换能器后。发送/接收ASIC20接收的回波被送往相邻的前端ASIC30,它10 将各换能器元件的回波成束为扫描线信号。前端ASIC30也控制发送波形、时序、孔径和聚焦。在所示意实施方案中前端ASIC30提供用于其它ASIC的时序信号，时间增益控制，并且监视和控制提供给换能器阵列的能量，由此控制提供给病人的声能量并且使该单元的功率消耗最小。存储器装置32和前端ASIC30相连，它存放成15 束器所用的数据。成束后的扫描线信号被从前端ASIC30耦合至相邻的数字信号处理ASIC40。 ^:字信号处理ASIC40对扫描线信号滤波，并且在该优选实施方案中也提供数个先进性能，包括合成孔径形成，频率复合，诸如功率多普勒(彩色功率管)处理的多普勒处理'和斑点抑20制。然后超声B模式和多普勒信息被送往相邻的后端ASIC50，用于扫描变换并产生视频输出信号。存储器装置42和后端ASIC50相连接以提供在三维功率多普勒(3DCPA)成像中所用的存储空间。后端ASIC也把诸如时间、日期和病人标识的字母数字混合信息加25至显示器。图形处理器用诸如深度和聚焦标号以及光标等信息重叠在超声图象之上。在与后端ASIC50相连的视频存储器54内存放了许多帧超声图象，它们可以被调用并且4安现场的影像环(Cineloop)⑧实时序列重放。在视频输出端可以得到各种制式的视频信息，包7括NTSC和PAL电视制式和用于LCD显示器60或视频监视器的RGB驱动信号。后端ASIC50也包括用于超声系统的中央处理器，即RISC (精简指令集控制器)处理器。RISC处理器与前端和数字信号处理ASIC5相连，控制并使整个手持单元的处理和控制功能同步。程序存储器52与后端ASIC50相连，存放由RISC处理器用于操作和控制该单元的程序数据。后端ASIC50也与结构为PCMCIA接口 56的数据端相连。该接口允许其它模块和功能可与手持超声单元相连。接口 56可连接至调制解调器或通信链路，以向远方发送或从远方接收超声10信息。该接口也可容纳其它数据存储装置，以向该单元添加新的功能，诸如超声信息分析包。RISC处理器也与单元的用户控制70相连，接收用户输入指令以指导和控制手持超声系统的操作。手持超声系统的能量在优选实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持超声系统，包括：　一个阵列换能器；和　一个成束器，用于将所述阵列换能器的各元件所接收的回波信号的采样加以延迟和组合，　其中所述阵列换能器和所述成束器位于一个或多个重量少于１０磅（４．５千克）的外壳内。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：LS普夫卢格雷施，J苏凯，
申请(专利权)人：索诺塞特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]