專利名稱：醫(yī)用超聲診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種診斷設(shè)備，特別是指一種具有標(biāo)準(zhǔn)總線接口，可以方便地和計(jì)算機(jī)連接，并且可以靈活設(shè)置參數(shù)和改變探頭數(shù)量的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備。
背景技術(shù)：
在超聲診斷設(shè)備的聲學(xué)成像是基于使用聚焦超聲波脈沖對(duì)人體中被研究區(qū)域進(jìn)行探測(cè)的。為了能發(fā)射和接收超聲波，需要使用專用的超聲波探頭，它可以同時(shí)對(duì)發(fā)射和接收的超聲信號(hào)進(jìn)行聚焦。使用這種探頭的聚焦區(qū)域內(nèi)對(duì)被研究的人體區(qū)域進(jìn)行掃描。在此情況下，超聲波束位于同一平面內(nèi)，要么形成一組平行的直線，要么形成扇面。
在探測(cè)過(guò)程中，在探測(cè)脈沖發(fā)射的間隙，由于被研究人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非均勻，其反射的超聲回波信號(hào)被記錄下來(lái)。這些沿著聲波束直線上非均勻性的位置可根據(jù)回波信號(hào)到達(dá)的時(shí)間來(lái)確定。由于聲波在人體軟組織中傳播的速度基本上可以假定為恒定，因此聲波脈沖從探頭到某個(gè)反射點(diǎn)往返的時(shí)間可以根據(jù)公式T＝2×L×C確定；這里T為傳播時(shí)間，L為探頭到此反射點(diǎn)的距離，C為聲波在人體軟組織中的傳播速度(大約1540m/s)。因此，可以確定L＝T/(2×C)。聲學(xué)圖像上相應(yīng)點(diǎn)的亮度正比于回波信號(hào)的幅度值。通常，回波信號(hào)以近似于對(duì)數(shù)變換的規(guī)律對(duì)電子顯像管的射線亮度進(jìn)行調(diào)制。
參見(jiàn)圖1～圖3，這是最簡(jiǎn)單的線陣探頭立體外觀的三個(gè)方向示意圖，包括XY、YZ和ZX三個(gè)平面?？梢詫?shí)現(xiàn)電子掃描的超聲波探頭，包含具有柵格結(jié)構(gòu)的多陣元電聲換能器EAT。探頭100的每個(gè)陣元101都由帶有兩個(gè)電極102、103的窄條狀壓電材料構(gòu)成。通常這些電極中的一個(gè)是共用的，如103。這些陣元101位于相對(duì)超聲波透明的薄膜材料表面，超聲波在此材料中的傳播速度小于在人體中的傳播速度(大約1540m/s)。在EAT薄膜材料的另一面是凸起的圓柱形104。該部分與人體軟組織相接觸，此薄膜起到小孔徑圓柱形聲學(xué)凸鏡的作用，使聲波發(fā)射聚焦到XY平面。如果電子脈沖同時(shí)到達(dá)電聲換能器的所有陣元，探頭100將激發(fā)圓柱形聚焦脈沖。由于在探頭100中使用了小孔徑透鏡，圓柱形聚焦區(qū)域的長(zhǎng)度可以同透鏡聚焦長(zhǎng)度相比擬。
參見(jiàn)圖4，為了將超聲波脈沖在XY平面上的某點(diǎn)進(jìn)行聚焦，可以使用對(duì)發(fā)射和接收信號(hào)進(jìn)行延時(shí)的方法。為了在發(fā)射聲學(xué)脈沖時(shí)F點(diǎn)成為探頭100的焦點(diǎn)，必須使得從壓電換能器EAT、EAT’所有陣元所激發(fā)的脈沖能夠同時(shí)到達(dá)這一點(diǎn)。因此，探頭100或100’距離焦點(diǎn)更遠(yuǎn)的陣元(例如T1/TN或T1’/TN’)應(yīng)比近一些的陣元(例如T2/TN-1或T2’/TN-1’)較早發(fā)射脈沖。為了達(dá)到這個(gè)目的，可以使用電子延遲線，將激發(fā)的電子脈沖到達(dá)陣元的時(shí)間延遲一定的時(shí)間間隔。在回波信號(hào)接收期間，壓電換能器各個(gè)陣元的電子信號(hào)首先被延遲，然后相加。在此情況下，延遲量的選擇原則是使位于焦點(diǎn)F處反射的信號(hào)能夠同時(shí)到達(dá)加法器202的入口處。
本發(fā)明聚焦方法的工作原理實(shí)際上同通常的聲學(xué)凸鏡一樣，因此也稱之為電子凸鏡。由于超聲波輻射的波動(dòng)特性，電子凸鏡的焦點(diǎn)并非一點(diǎn)，而像是聚光燈束，隨著焦點(diǎn)的遠(yuǎn)離，其直徑不斷增加。超聲波束的橫向結(jié)構(gòu)同普通凸鏡的波束結(jié)構(gòu)相類似，也就是說(shuō)；波束在中心具有最大值(主瓣)而在兩旁具有系列副最大值(旁瓣)，這些旁瓣嚴(yán)重地影響著聲學(xué)圖像的質(zhì)量。與在普通凸鏡的情況相類似，旁瓣的數(shù)值可以通過(guò)變跡的辦法來(lái)減弱。具體是使用對(duì)各個(gè)陣元的信號(hào)乘以相應(yīng)的系數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子凸鏡重要的優(yōu)勢(shì)就在于可以很輕松和快速地改變基本參數(shù)，而不用對(duì)探頭陣元進(jìn)行任何機(jī)械移動(dòng)。電子凸鏡在儀器實(shí)時(shí)工作過(guò)程中，可以改變探測(cè)脈沖的發(fā)射方向和探頭的焦點(diǎn)區(qū)域。除此之外，隨著探測(cè)信號(hào)脈沖向人體探測(cè)區(qū)域深處傳播，相應(yīng)地回波信號(hào)源區(qū)域遠(yuǎn)離探頭，凸鏡的參數(shù)(焦點(diǎn)位置、孔徑和變跡)可以在回波信號(hào)接收過(guò)程中實(shí)時(shí)改變。在接收過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)的方法相應(yīng)叫做動(dòng)態(tài)聚焦、動(dòng)態(tài)孔徑和動(dòng)態(tài)變跡。
參見(jiàn)圖5，現(xiàn)有的超聲掃描儀通常包括五個(gè)基本模塊發(fā)射器301、接收器302、控制單元303、用戶界面單元304和探頭電子多路器305。除了電子硬件之外，掃描儀還包含探頭100(通常有1-6個(gè)探頭)。
探頭電子多路器305可以確保不同的探頭在發(fā)射電路輸出端和接收電路輸入端之間的切換。發(fā)射器301是激發(fā)電子探測(cè)脈沖的單元，這些脈沖通過(guò)到達(dá)相應(yīng)的探頭陣元，并形成超聲探測(cè)脈沖。接收器302確保從探頭100到達(dá)的弱回波信號(hào)的放大、離散化、數(shù)字濾波以及在接收系統(tǒng)中為形成聚焦波束所需的其他一些處理?？刂茊卧?03形成一組信號(hào)，用于控制所有其他模塊按照規(guī)定的流程工作。用戶界面單元304用于將聲學(xué)圖像在監(jiān)視器的屏幕上進(jìn)行顯示，同時(shí)可通過(guò)接收控制面板上的按鍵輸入，控制單元303對(duì)這些指令進(jìn)行解釋，并將它們轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)。
探頭電子多路器305包含一組帶有控制電路的電子開(kāi)關(guān)。通過(guò)控制單元303發(fā)出的控制信號(hào)將當(dāng)前使用探頭的陣元同發(fā)射器301輸出端與接收器302輸入端相連。發(fā)射器301包含多通道可編程數(shù)字脈沖合成器，其輸出端同輸出高壓放大器的控制端相連(探頭每個(gè)陣元一個(gè)放大器)，其輸出端構(gòu)成為發(fā)射器301的輸出端。脈沖合成器包含一組相同的探測(cè)脈沖形成單元，每個(gè)陣元對(duì)應(yīng)一個(gè)。與通道相同數(shù)量的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸入端同探測(cè)脈沖形成單元的輸出端相連，而數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端構(gòu)成了合成器的輸出端。探測(cè)脈沖形成單元的啟動(dòng)輸入端與脈沖合成器的通用輸入端相連，并形成了發(fā)射器301的輸入端。發(fā)射器301按如下方式工作在脈沖波到達(dá)探測(cè)脈沖形成單元的啟動(dòng)輸入端時(shí)，形成的數(shù)字信號(hào)被高壓放大器放大，最后到達(dá)發(fā)射器301的輸出端。
接收器302包含一組低噪聲可變?cè)鲆娣糯笃鳌⑼瑯訑?shù)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及專用的處理器。低噪聲放大器的輸入端形成了接收器302的輸入端，其輸出端同模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接專用處理器的數(shù)據(jù)輸入端，而處理器的數(shù)據(jù)輸出端形成了接收器的輸出端。接收器3 02按以下方式工作從接收器302輸入端進(jìn)入的模擬信號(hào)被低噪聲放大器放大、被模數(shù)轉(zhuǎn)換器離散化后被置于專用處理器的內(nèi)存中。專用處理器以一定的時(shí)間延遲從所述的內(nèi)存中提取數(shù)據(jù)，乘以變跡函數(shù)后相加，以此形式來(lái)獲得電子透鏡的聚焦信號(hào)。進(jìn)一步，專用處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)字檢波，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收器302的輸出端。
控制單元303是產(chǎn)生時(shí)鐘同步信號(hào)的數(shù)字電路，用來(lái)控制設(shè)備的其它單元。它周期地發(fā)射啟動(dòng)發(fā)射器301的信號(hào)、允許記錄接收器302回波的信號(hào)以及對(duì)于用戶界面單元304數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢的信號(hào)。
用戶界面單元304包含依次相連的數(shù)據(jù)后處理節(jié)點(diǎn)、信息顯示設(shè)備；同樣還包括具有按鍵和指示燈的控制面板。數(shù)據(jù)后處理節(jié)點(diǎn)的輸入端形成了數(shù)據(jù)單元的輸入端，而控制面板303的輸入/輸出端形成了數(shù)據(jù)控制單元304的輸入/輸出端。用戶界面單元304按以下形式工作數(shù)據(jù)后處理節(jié)點(diǎn)將接收器302的輸出數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為兩維灰階圖像，顯示于直角光柵平面上。這種轉(zhuǎn)換的過(guò)程至少由兩個(gè)部分組成首先，輸入信號(hào)根據(jù)對(duì)數(shù)或近似于對(duì)數(shù)的規(guī)律逐點(diǎn)進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換(通常稱為Y變換)。這種轉(zhuǎn)換的目的是將很寬的回波信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍轉(zhuǎn)到監(jiān)視器可顯示的動(dòng)態(tài)范圍。在此之后，相應(yīng)于扇形超聲掃描而形成的數(shù)字信號(hào)將轉(zhuǎn)化為直角平面光柵顯示(也就是數(shù)字掃描變換)。在進(jìn)行后處理后，圖像被顯示在顯示屏上。除此之外，用戶操作界面單元304將控制面板的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)移到控制單元303，并且根據(jù)從控制面板到達(dá)的命令打開(kāi)或關(guān)閉指示燈。美國(guó)專利5685308中描述的最接近于本發(fā)明的設(shè)備。
綜上所述現(xiàn)有的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備具有如下的缺點(diǎn)1、都具有和探測(cè)設(shè)備一體化設(shè)置的控制單元，由于控制單元僅為所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備設(shè)計(jì)，通常是專用的、固定的；因此，可連接的探頭數(shù)量也是固定的。
2、當(dāng)連接的探頭發(fā)生變化時(shí)，發(fā)射器、接收器的延時(shí)參數(shù)也應(yīng)相應(yīng)地改變；而現(xiàn)有探測(cè)設(shè)備的發(fā)射器、接收器等參數(shù)設(shè)置是固定的，不可更改；并且，現(xiàn)有的發(fā)射器、接收器一一對(duì)應(yīng)固定的多路電路，探頭一旦改變則無(wú)法適應(yīng)。
3、現(xiàn)有的超聲探測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接口通常是并行設(shè)計(jì)，因此，增加探頭時(shí)，會(huì)使得相應(yīng)的電路改動(dòng)極大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)探頭的靈活配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，它由計(jì)算機(jī)作為其主控制單元，通過(guò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和超聲探測(cè)裝置連接，實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算和方便的參數(shù)配置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其發(fā)射器、接收器等裝置的參數(shù)可以靈活設(shè)置或更改，并且，適應(yīng)探頭更換任意改變。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其數(shù)據(jù)接口采用串行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)探頭的靈活配置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，至少由作為主控制單元的計(jì)算機(jī)和超聲探測(cè)裝置連接組成；計(jì)算機(jī)通過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)接口與超聲探測(cè)裝置進(jìn)行連接、交互，計(jì)算機(jī)通過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)接口向所述的超聲探測(cè)裝置傳送控制信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算和方便的參數(shù)配置。
具體地，上述的超聲探測(cè)裝置還至少設(shè)有控制器、發(fā)射器、接收器及探頭；超聲探測(cè)裝置的本地接口通過(guò)總線連接分別和發(fā)射器、接收器、控制器連接，用于將計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)傳送到所述的發(fā)射器、接收器和控制器，并使得計(jì)算機(jī)和所述的發(fā)射器、接收器、控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；探頭連接在發(fā)射器和接收器之間，其接收發(fā)射器發(fā)射的超聲探測(cè)信號(hào)，并接收由被探測(cè)體的探測(cè)返回信號(hào)并將該探測(cè)返回信號(hào)傳送給接收器。
上述的發(fā)射器由激勵(lì)脈沖發(fā)生器、發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和高壓放大器組成，其中，激勵(lì)脈沖發(fā)生器通過(guò)總線和本地接口連接，接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，同時(shí)，從發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中取出存儲(chǔ)的延時(shí)參數(shù)控制低壓發(fā)射脈沖信號(hào)；高壓放大器接收由激勵(lì)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的低壓發(fā)射脈沖信號(hào)，并將其進(jìn)行放大，然后傳送給探頭。
所述的接收器由前置放大器、多路模擬開(kāi)關(guān)、可變?cè)鲆娣糯笃?、模?shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)接口組成；其中，前置放大器接收探頭的返回探測(cè)信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大傳送到多路模擬開(kāi)關(guān)，多路模擬開(kāi)關(guān)將信號(hào)輸出到可變?cè)鲆娣糯笃鬟M(jìn)行進(jìn)一步放大，并進(jìn)行衰減補(bǔ)償后，傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)由數(shù)據(jù)接口接收并保存；所述的數(shù)據(jù)接口通過(guò)總線和本地接口連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)本地接口訪問(wèn)并控制該數(shù)據(jù)接口。
當(dāng)數(shù)據(jù)接口為一個(gè)以上時(shí)，其相互之間采用串行連接的方式進(jìn)行連接，即其前級(jí)數(shù)據(jù)接口的數(shù)字輸出信號(hào)連接到本級(jí)的數(shù)字信號(hào)輸入端，本級(jí)的數(shù)字輸出連接到下級(jí)的數(shù)字信號(hào)輸入端，以此類推直到最后一級(jí)。這樣連接的結(jié)果使得本發(fā)明的探頭、接收器的數(shù)量可以任意擴(kuò)展，而不必?fù)?dān)心受到限制。
在數(shù)據(jù)接口上設(shè)有接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲參數(shù)。接收器在接收探頭發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí)，從該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中取得時(shí)間延時(shí)參數(shù)對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。同時(shí)，上述的計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口對(duì)所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和/或修改。
上述的控制器為同步控制器，其通過(guò)總線和本地接口連接，用于接收計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，并在該控制信號(hào)的作用下產(chǎn)生同步控制信號(hào)，分別控制發(fā)射器和接收器的時(shí)鐘和同步。同步控制器還連接有同步數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于保存同步控制參數(shù)。同時(shí)，上述的計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)控制器對(duì)所述的同步數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和/或修改。
本發(fā)明由計(jì)算機(jī)作為其主控制單元，通過(guò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和超聲探測(cè)裝置連接，實(shí)現(xiàn)了高性能計(jì)算和方便的參數(shù)配置。本發(fā)明的發(fā)射器、接收器等裝置上分別設(shè)有相應(yīng)的用于存儲(chǔ)其設(shè)置參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，一旦參數(shù)需要改變，則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，其參數(shù)的設(shè)置或更改更加靈活，并且，適應(yīng)了探頭的任意改變。本發(fā)明的數(shù)據(jù)接口采用串行設(shè)計(jì)，探頭數(shù)量的增加不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的改變，因此實(shí)現(xiàn)了探頭的靈活配置。


圖1為ZX平面上電聲換能器陣列的線性探頭簡(jiǎn)圖；圖2為YX平面上電聲換能器陣列的線性探頭簡(jiǎn)圖；圖3為YZ平面上電聲換能器陣列的線性探頭簡(jiǎn)圖；圖4為測(cè)試脈沖發(fā)射與接收超聲波束電子聚焦的最簡(jiǎn)功能圖；圖5為現(xiàn)有產(chǎn)品的原理方框圖；圖6為本發(fā)明的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備的原理方框圖；圖7為本發(fā)明一具體實(shí)施例探測(cè)裝置的電路原理示意圖；圖8為本發(fā)明一具體實(shí)施例中高壓脈沖放大器的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖6、7，本發(fā)明由計(jì)算機(jī)400和超聲檢測(cè)裝置500組成，計(jì)算機(jī)400和超聲檢測(cè)裝置通過(guò)PCI接口(Peripheral ComponentInterconnection，周邊元件擴(kuò)展接口)600連接通信，其中，超聲檢測(cè)裝置500包括發(fā)射器501、接收器502、同步與控制單元503、輸入多路器504和一個(gè)以上的探頭505、本地接口單元506，所述的探頭505設(shè)置在發(fā)射器501與輸入多路器504之間，接收發(fā)射器501發(fā)射的超聲探測(cè)信號(hào)，并接收由被探測(cè)體的探測(cè)返回信號(hào)并將該探測(cè)返回信號(hào)通過(guò)輸入多路器504傳送給接收器502，同步與控制單元503接收計(jì)算機(jī)400的控制信號(hào)，并在該控制信號(hào)的作用下產(chǎn)生同步控制信號(hào)，分別控制發(fā)射器501和接收器502的時(shí)鐘和同步，本地接口單元506分別與發(fā)射器501、接收器502、同步與控制單元503、PCI接口600連接，通過(guò)PCI接口600實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)400對(duì)激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RM1...RM(K)、數(shù)據(jù)處理器RS等現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array，簡(jiǎn)稱FPGA)器件的配置，并對(duì)各有關(guān)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加載。
參見(jiàn)圖7，數(shù)據(jù)處理器RS通過(guò)PCI接口600接收到計(jì)算機(jī)400發(fā)出的工作指令后，自動(dòng)完成對(duì)激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL、數(shù)據(jù)接口單元RBI...RB(K)，以及多路模擬開(kāi)關(guān)陣元IPS電路的工作狀態(tài)的控制。其中，數(shù)據(jù)接口單元RBI...RB(K)由FPGA構(gòu)成，接收數(shù)據(jù)所有的時(shí)間延遲控制數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RM1...RM(K)中。激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL產(chǎn)生激勵(lì)探頭的前端低壓脈沖，由高壓放大HA1-HA(N)放大，激勵(lì)探頭各陣元E1-E(N)(設(shè)陣元數(shù)為N)。
圖8為高壓脈沖放大器的電路原理圖，高壓放大器由P型MOS晶體管VT1和N型MOS晶體管VT2組成，它們的漏極相連接作為高壓的輸出端，P型MOS晶體管VT1和N型MOS晶體管VT2的源極分別接正負(fù)高壓電源，它們的柵極分別通過(guò)電容C1、C2連接到脈沖激勵(lì)發(fā)生器PCTRL。高壓發(fā)生器電路和探頭的陣元是一一對(duì)應(yīng)的，但在形成圖像的某一條掃查線時(shí)，只有部分相關(guān)的激勵(lì)電路參與工作，其余的電路處于閑置狀態(tài)，很容易通過(guò)編程的方法改變參與工作的激勵(lì)電路的數(shù)量。
由人體內(nèi)反射的超聲回波信號(hào)，在陣元E1-E(N)上感應(yīng)弱電信號(hào)，該信號(hào)傳送到由前置放大器PA1...PA(N)進(jìn)行前置放大。前置放大器的數(shù)量和探頭陣元數(shù)量也是一一對(duì)應(yīng)的，同樣地，在形成圖像的某一條掃查線時(shí)，也不是所有的回波信號(hào)都是必需的，一般經(jīng)常選取離掃查線最近的回波信號(hào)來(lái)合成某一條掃查線的信號(hào)，我們可以簡(jiǎn)單地來(lái)理解，形成一條掃查線所要用的回波信號(hào)的路數(shù)就是接收通道數(shù)，(設(shè)通道數(shù)為M)很顯然，接受通道數(shù)小于探頭陣元數(shù)，把經(jīng)過(guò)前置放大的信號(hào)通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)IPS，使得需要的信號(hào)連接到后端電路繼續(xù)處理，把其余暫時(shí)不用陣元的前置放大器斷開(kāi)，完成所有信號(hào)的接收通道的變換。當(dāng)改變掃查線位置時(shí)，多路模擬開(kāi)關(guān)作相應(yīng)的切換，改變前置放大器的接入分配。
可變?cè)鲆娣糯笃鱒A1...VA(M)的輸入端就是多路模擬開(kāi)關(guān)的輸出端，進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，并補(bǔ)償超聲波隨深度變化引起的衰減。然后，經(jīng)放大的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1...ADC(M)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入到數(shù)據(jù)接口單元RB1...RB(K)進(jìn)行一定延遲規(guī)律的串行相加，被加的數(shù)據(jù)的延遲量由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RM1...RM(K)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RM1...RM(K)中的控制數(shù)據(jù)可由計(jì)算機(jī)400加載，數(shù)據(jù)接口單元RB1...RB(K)之間為串行聯(lián)接，數(shù)據(jù)相加。最后相加的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理器RS，完成對(duì)接收數(shù)據(jù)的后處理，并存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RMS中。當(dāng)完成一幀圖像的掃描以后，由數(shù)據(jù)處理器RS向PCI接口600發(fā)生就緒應(yīng)答，由計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI接口600完成圖像數(shù)據(jù)接收，并進(jìn)一步處理獲得數(shù)據(jù)，然后顯示。
計(jì)算機(jī)400通過(guò)接口電路對(duì)激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RB1...RB(K)，數(shù)據(jù)處理器RS電路進(jìn)行數(shù)據(jù)加載，在形成圖像的發(fā)射和數(shù)據(jù)接收過(guò)程中，計(jì)算機(jī)400并不參與，而由數(shù)據(jù)處理器RS完成對(duì)激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RB1...RB(K)的控制，數(shù)據(jù)處理器RS首先給激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL電路發(fā)出開(kāi)始脈沖，激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL就自動(dòng)產(chǎn)生激勵(lì)脈沖，相關(guān)陣元針對(duì)一條掃查線只發(fā)射單個(gè)或若干個(gè)激勵(lì)脈沖，而不是持續(xù)工作的。等所有相關(guān)陣元發(fā)射結(jié)束后，數(shù)據(jù)處理器RS給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RB1...RB(K)發(fā)出開(kāi)始脈沖，接收電路就開(kāi)始接收回波信號(hào)。等接收完一條掃查線后，數(shù)據(jù)處理器RS重復(fù)上面的控制，發(fā)射和接收電路則會(huì)根據(jù)配置自動(dòng)改變下一掃查線所用的參數(shù)。等到所有掃查線接收完后，得到一幀圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器RS通過(guò)接口向計(jì)算機(jī)400發(fā)出工作結(jié)束信號(hào)，請(qǐng)求計(jì)算機(jī)400讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)400讀取完數(shù)據(jù)后，就向數(shù)據(jù)處理器RS寫(xiě)入繼續(xù)工作的指令，數(shù)據(jù)處理器RS向激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RB1...RB(K)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，使它們回到處始狀態(tài)，然后再向激勵(lì)脈沖發(fā)生器PCTRL，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RB1...RB(K)發(fā)出工作信號(hào)，重新形成新的圖像數(shù)據(jù)，此時(shí)，計(jì)算機(jī)400對(duì)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工處理，形成可視的圖像，并等待數(shù)據(jù)處理器RS發(fā)出的工作結(jié)束的信號(hào)。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于它至少由計(jì)算機(jī)和超聲探測(cè)裝置連接組成；所述的超聲探測(cè)裝置上設(shè)有用于和計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接、交互的本地接口，計(jì)算機(jī)通過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)接口向所述的超聲探測(cè)裝置傳送控制信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述的超聲探測(cè)裝置還至少設(shè)有控制器、發(fā)射器、接收器及探頭；超聲探測(cè)裝置的本地接口通過(guò)總線連接分別和發(fā)射器、接收器、控制器連接，用于將計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)傳送到所述的發(fā)射器、接收器和控制器，并使得計(jì)算機(jī)和所述的發(fā)射器、接收器、控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；探頭連接在發(fā)射器和接收器之間，其接收發(fā)射器發(fā)射的超聲探測(cè)信號(hào)，并接收由被探測(cè)體的探測(cè)返回信號(hào)并將該探測(cè)返回信號(hào)傳送給接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述的發(fā)射器由激勵(lì)脈沖發(fā)生器、發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和高壓放大器組成，其中，激勵(lì)脈沖發(fā)生器通過(guò)總線和本地接口連接，接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，同時(shí)，從發(fā)射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中取出存儲(chǔ)的延時(shí)參數(shù)控制低壓發(fā)射脈沖信號(hào)；高壓放大器接收由激勵(lì)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的低壓發(fā)射脈沖信號(hào)，并將其進(jìn)行放大，然后傳送給探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于發(fā)射器內(nèi)的高壓放大器是由P型高壓MOS晶體管和N型高壓MOS晶體管組成，它們的漏極相連作為輸出端，P型MOS晶體管的源極與正高壓相連，N型MOS晶體管的源極和負(fù)高壓相連，它們的柵極分別通過(guò)電容耦合到控制它們開(kāi)關(guān)的激勵(lì)脈沖發(fā)生器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述的接收器由前置放大器、多路模擬開(kāi)關(guān)、可變?cè)鲆娣糯笃?、模?shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)接口組成；其中，前置放大器接收探頭的返回探測(cè)信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大傳送到多路模擬開(kāi)關(guān)，多路模擬開(kāi)關(guān)將信號(hào)輸出到可變?cè)鲆娣糯笃鬟M(jìn)行進(jìn)一步放大，并進(jìn)行衰減補(bǔ)償后，傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)由數(shù)據(jù)接口接收并保存；所述的數(shù)據(jù)接口通過(guò)總線和本地接口連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)本地接口訪問(wèn)并控制該數(shù)據(jù)接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述的數(shù)據(jù)接口為一個(gè)以上時(shí)，其相互之間采用串行連接的方式進(jìn)行連接，即其前級(jí)數(shù)據(jù)接口的數(shù)字輸出信號(hào)連接到本級(jí)的數(shù)字信號(hào)輸入端，本級(jí)的數(shù)字輸出連接到下級(jí)的數(shù)字信號(hào)輸入端，以此類推直到最后一級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述的數(shù)據(jù)接口上設(shè)有接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述的控制器為同步控制器，其通過(guò)總線和本地接口連接，用于接收計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，并在該控制信號(hào)的作用下產(chǎn)生同步控制信號(hào)，分別控制發(fā)射器和接收器的時(shí)鐘和同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，其特征在于所述同步控制器還連接有同步數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于保存同步控制參數(shù)。
全文摘要
一種醫(yī)用超聲診斷設(shè)備，它至少由計(jì)算機(jī)和超聲探測(cè)裝置連接組成；所述的超聲探測(cè)裝置上設(shè)有用于和計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接、交互的本地接口，計(jì)算機(jī)通過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)接口向所述的超聲探測(cè)裝置傳送控制信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；本發(fā)明由計(jì)算機(jī)作為其主控制單元，通過(guò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和超聲探測(cè)裝置連接，實(shí)現(xiàn)了高性能計(jì)算和方便的參數(shù)配置；本發(fā)明的發(fā)射器、接收器等裝置上分別設(shè)有相應(yīng)的用于存儲(chǔ)其設(shè)置參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，一旦參數(shù)需要改變，則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，其參數(shù)靈活設(shè)置或更改，并且，適應(yīng)了探頭的任意改變；本發(fā)明的數(shù)據(jù)接口采用串行設(shè)計(jì)，探頭數(shù)量的增加不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的改變，因此實(shí)現(xiàn)了探頭的靈活配置。
文檔編號(hào)A61B8/00GK1669530SQ200410008660
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者魯斯尼·邁克, 巴平·伊格爾, 張送根, 葉冠中, 周強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京天惠華數(shù)字技術(shù)有限公司