專利名稱：醫(yī)學(xué)診斷超聲掃描和視頻同步化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)施例涉及所顯示圖像的定時(shí)和掃描。
背景技術(shù)：
很多超聲成像系統(tǒng)所輸出的視頻幀速率是固定的。比如，圖像以
30Hz或60Hz被輸出用以簡化向由盒式磁帶錄像機(jī)所要求的NTSC標(biāo) 準(zhǔn)視頻信號的轉(zhuǎn)換。使視頻幀速率與在通常應(yīng)用中所使用的幀速率相 匹配簡化了超聲掃描的記錄?，F(xiàn)有(Off-the-shelf)零件同樣可以被用 于在超聲系統(tǒng)中生成視頻。
為了適應(yīng)固定的視頻幀速率，聲幀速率,皮設(shè)定為與視頻幀速率成 固定整數(shù)比。發(fā)射和接收波束形成掃描速率是固定的。在一些系統(tǒng)中 所述比是非整數(shù)比。使用大的緩沖存儲器用于從聲幀速率到視頻幀速 率的幀速率轉(zhuǎn)換。然而緩沖存儲器和速率轉(zhuǎn)換的處理開銷可能由于成 本、尺寸、和/或功率要求而是不希望有的。

發(fā)明內(nèi)容
通過介紹，在下文中所述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于實(shí)時(shí)掃描和顯示 圖像的方法、系統(tǒng)、指令和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。用于獲取超聲數(shù)據(jù)幀的 掃描速率要求被確定。根據(jù)掃描速率來調(diào)節(jié)用于成像的視頻速率。
在第一方面中，提供醫(yī)學(xué)診斷超聲成像系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)掃描和顯示 圖像。波束形成器可操作用于接收波束形成超聲信息。顯示器可操作 用于以第一幀速率來顯示超聲圖像。該顯示器可操作用于根據(jù)接收波 束形成所述超聲信息的操作來調(diào)節(jié)第一幀速率。
在第二方面中，提供用于實(shí)時(shí)掃描和顯示超聲圖像的方法。利用 超聲來掃描區(qū)域。利用超聲信息來生成圖像。使圖像的幀速率與掃描 同步化。
在第三方面中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)在其中已經(jīng)存儲了數(shù)據(jù)，所 述數(shù)據(jù)代表用于實(shí)時(shí)掃描和顯示超聲圖像的、可通過被編程的處理器 執(zhí)行的指令。存儲介質(zhì)包括指令，用于以笫一幀速率來顯示圖像、生
成聲能的發(fā)射波束、形成代表接收波束的數(shù)據(jù)、以及根據(jù)執(zhí)行所述生
成和形成的時(shí)間來定時(shí)(timing)第一幀速率。
本發(fā)明通過后面的權(quán)利要求來限定，并且該部分并不應(yīng)被看作是 對所述權(quán)利要求的限制。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)在下文中結(jié)合優(yōu)選 實(shí)施例來進(jìn)行討論。


組件和附圖不必是按比例繪制的，而是重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的原 理。而且在附圖中同樣的附圖標(biāo)記貫穿不同的視圖指示相應(yīng)的部分。
圖1是用于實(shí)時(shí)掃描和顯示圖像的超聲成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的 框圖；以及
圖2是用于實(shí)時(shí)掃描和顯示超聲圖像的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
使視頻幀速率與超聲發(fā)射和波束形成事件同步化。視頻顯示幀速 率被改變用以匹配聲幀或掃描速率的要求。；現(xiàn)頻和聲幀速率被匹配或 直接被同步化。聲幀速率可以根據(jù)波束的數(shù)量、掃描的深度和脈沖重 復(fù)頻率來變化。因此，同步化的視頻幀速率可以根據(jù)這些參數(shù)來變化。
圖1示出用于實(shí)時(shí)掃描和顯示圖像的醫(yī)學(xué)診斷超聲成像系統(tǒng)10的 一個(gè)實(shí)施例?？梢允褂萌魏蔚某暢上裣到y(tǒng)10。在一個(gè)實(shí)施例中，系 統(tǒng)10是基于成像系統(tǒng)的小車(cart)。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)10是便 攜式系統(tǒng)，比如公文包尺寸的系統(tǒng)或基于膝上型電腦的系統(tǒng)。其他實(shí) 施例包括手持超聲系統(tǒng)。比如，設(shè)置一個(gè)或多個(gè)外殼，其中整個(gè)系統(tǒng) 小而輕得足以用一只或兩只手來攜帶和/或由用戶佩戴。該系統(tǒng)可以具 有任何的重量，比如重小于6磅的手持系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該系 統(tǒng)重2或小于2磅用以使由醫(yī)療人員攜帶該系統(tǒng)時(shí)的過度疲勞最小化。 電池給該系統(tǒng)供電以及小尺度電路、諸如集成電路來實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)。 在另一例子中，換能器處于有人持有的一個(gè)外殼中，成像組件和顯示 器處于由人持有的另一外殼中。同軸電纜連接兩個(gè)外殼?？梢蕴峁┯?于整個(gè)手持系統(tǒng)的單個(gè)外殼。
該系統(tǒng)10包括換能器12、波束形成器16、圖像處理器22、顯示器24、控制處理器26、和存儲器28?？梢允褂酶郊拥?、不同的或更少 的組件。比如，電纜把換能器12與波束形成器16連接和/或電纜把顯 示器24的一部分(比如監(jiān)視器或LCD)與顯示器24的另一部分(比 如視頻卡)或圖像處理器22連接。該圖像處理器22和控制處理器26 可以被組合為一個(gè)處理器或處理器組，或如所示保持分離。
這些元件直接連接到該波束形成器16?？商娲?，為孔徑 (aperture)控制提供多路復(fù)用器，用以在不同的時(shí)間把元件連接到不 同的通道。為了減少電纜的數(shù)量，從所述元件至波束形成器的連接的 數(shù)量可以被減少?？梢允褂脮r(shí)間多路復(fù)用、頻率多路復(fù)用、子陣列混 合(sub-array mixing)、部分波束形成或用于組合信號的其他處理。 比如，來自四個(gè)或其他數(shù)目的元件組的信號通過如在美國專利號 5,573,001或美國公布申請?zhí)?0040002652中所公開的子陣列混合被組 合到通用數(shù)據(jù)路徑上，其公開內(nèi)容在此通過引用被并入。
該換能器12是元件陣列?？梢允褂萌魏侮嚵?，比如線形的、定相 的、曲線形的、或其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的陣列?？梢允褂萌魏?數(shù)目的元件，比如64、 96、 128、或其他數(shù)目?？梢蕴峁┮痪S、二維或 其他多維(比如1.25、 1.5或1.75)的陣列。所述元件是壓電或容性薄 膜元件。
響應(yīng)于來自波束形成器16的信號，換能器12生成聲波束。聲波 束被聚焦到不同的位置用以掃描二維或三維區(qū)域14。掃描格式是線形 的、扇形的、Vector⑧、或其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的掃描格式。掃 描格式包括區(qū)域14內(nèi)設(shè)定數(shù)目的或可編程數(shù)目的波束，比如50-150個(gè) 波束。該區(qū)域14的深度可以被設(shè)定或是可編程的。
波束形成器的發(fā)射部分18與元件一側(cè)的電極相連接，波束形成器 16的接收部分20與元件相對側(cè)的電極相連接。無源或有源開關(guān)使未被 使用的電極接地，比如在接收操作期間將發(fā)射側(cè)電極接地?？商娲?， 波束形成器16通過發(fā)射/接收開關(guān)連接到換能器12。
發(fā)射和接收部分18、 20被形成在同一裝置中或者是分離的。發(fā)射 部分18是發(fā)射波束形成器。接收部分20是接收波束形成器。
波束形成器16是數(shù)字式的。為了數(shù)字波束形成，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 對來自元件的信號進(jìn)行采樣，并把元件數(shù)據(jù)輸出至波束形成器16。
波束形成器16是專用集成電路、處理器、現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù) 字組件、集成組件、分立裝置或上述的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射
部分18包括多個(gè)脈沖發(fā)生器或波形發(fā)生器，比如晶體管和放大器。發(fā) 射部分18為換能器12的不同元件生成電信號。所述電信號具有相關(guān) 的幅度和延遲用以沿著一個(gè)或多個(gè)掃描行生成聲波束。
在一個(gè)實(shí)施例中，接收部分20包括多個(gè)延遲(delay)以及一個(gè)或多 個(gè)加法器用以對從換能器元件所接收的電信號相對地進(jìn)行延遲以及對 被延遲的信號進(jìn)行求和。提供放大器可用于進(jìn)行變跡(apodization )。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述延遲作為用于存儲通道數(shù)據(jù)的存儲器來實(shí)施。 可以使用一個(gè)或多個(gè)存儲器。比如，兩個(gè)存儲器以乒乓(ping-pong) 方式操作用以存儲來自元件的數(shù)據(jù)以及讀出數(shù)據(jù)用于波束形成。每個(gè) 存儲器都存儲整個(gè)掃描的元件數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)存儲器正在存儲時(shí)，另一 存儲器正在輸出。通過從所選擇的存儲單元把數(shù)據(jù)從存儲器讀出，來 提供與不同數(shù)量的延遲相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。可以使用相同的數(shù)據(jù)來沿不同 的掃描行順序地形成接收波束?？梢允褂闷渌拇鎯ζ?，比如多個(gè)先 進(jìn)先出緩沖器用以基于向緩沖器的輸入的長度和/或定時(shí)來延遲。
波束形成器16依照控制參數(shù)來運(yùn)行。所述控制參數(shù)指出掃描格式、 用于掃描整個(gè)區(qū)域的波束的數(shù)目(波束計(jì)數(shù))、掃描深度、脈沖重復(fù) 頻率、采樣頻率(比如模擬數(shù)字采樣速率)、變跡分布圖、沿給定行 的焦點(diǎn)或發(fā)射的數(shù)目、并行發(fā)射和/或接收波束的數(shù)目、延遲分布圖、 波形形狀、波形頻率、或由波束形成器16所實(shí)施的掃描的其他特征。 對于每次發(fā)射和相應(yīng)的接收、區(qū)域的掃描、或其他周期，可以加載新 的控制參數(shù)。比如，使用控制參數(shù)表格來下載到波束形成器16。要下 載的控制參數(shù)根據(jù)掃描信息的用戶或處理器選擇來選擇。在可替代的 實(shí)施例中， 一個(gè)、多個(gè)或全部參數(shù)是固定的。
加栽用于掃描的參數(shù)花費(fèi)時(shí)間，比如特定數(shù)目的時(shí)鐘周期。實(shí)施 掃描也花費(fèi)時(shí)間，比如聲能傳播到區(qū)域14的最深深度以及回波返回到 換能器12的時(shí)間。按照配置，掃描區(qū)域14可能需要不同的時(shí)間量。 比如，較高的波束計(jì)數(shù)、較深的深度、較低的脈沖重復(fù)頻率、每次發(fā) 射或接收的波束數(shù)目、或其他控制參數(shù)可能導(dǎo)致掃描花費(fèi)較長的時(shí)間。
圖像處理器22是處理器、探測器、過濾器、掃描轉(zhuǎn)換器或上述的 組合。在一個(gè)實(shí)施例中，該圖像處理器22包括B模式和/或多普勒探測 器。從接收波束形成信息中探測強(qiáng)度和/或運(yùn)動(dòng)信息。掃描轉(zhuǎn)換從掃描格式轉(zhuǎn)換為顯示格式，比如從極坐標(biāo)格式轉(zhuǎn)換為笛卡兒坐標(biāo)格式。可
以使用任何現(xiàn)在已知的或今后開發(fā)的圖像處理器22和/或圖像處理，比 如FPGA或?qū)Ｓ眉呻娐贰?br> 顯示器24是視頻卡、視頻緩沖器、處理器、電路、液晶顯示器、 監(jiān)視器、CRT、等離子屏幕、投影儀、打印機(jī)、上述的組合、或其他 現(xiàn)在已知的或今后開發(fā)的顯示裝置。該顯示器24接收掃描轉(zhuǎn)換的超聲 數(shù)據(jù)，并顯示圖像。對于實(shí)時(shí)超聲成像，該顯示器24接收數(shù)據(jù)幀并顯 示一系列超聲圖像，所述超聲圖像每一個(gè)都表示區(qū)域14或其重疊部分。 該系列超聲圖像以幀速率生成，比如30Hz或其他速率。在該序列期間 保持或改變速率。
在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖器存儲從圖像處理器22所輸出的掃描轉(zhuǎn)換 的超聲數(shù)據(jù)的每個(gè)幀。視頻處理器響應(yīng)于水平和/或垂直同步信號來輸 出顯示數(shù)據(jù)行。行同步信號(line synchronization signal)觸發(fā)從該緩 沖器讀取下一排或下一列信息用于顯示.第一幀速率響應(yīng)于該同步信 號。更快速的視頻行同步信號提供更快速的幀速率。
顯示器24可以不同的幀速率運(yùn)行。用于讀出緩沖器或讀到屏幕的 時(shí)鐘增加或減少用以改變幀速率?？商娲鼗蚋郊拥?，在讀像素、行 或整個(gè)幀之間提供不同長度的保持或延遲，比如在每個(gè)視頻行同步信 號之后或之前延遲?？梢允褂闷渌挠布蜍浖幚韥碚{(diào)節(jié)幀速率。
顯示器24的幀速率根據(jù)波束形成器16的操作被調(diào)節(jié)。比如，該 幀速率被調(diào)節(jié)為與掃描速率或用于接收波束形成的操作速率相對應(yīng)。 掃描速率和視頻幀速率被設(shè)置為相等的，使得圖像以與獲得圖像數(shù)據(jù) 相同的速率被生成。可以使用其他的比，比如以掃描速率的一半或兩 倍來生成圖像(比如為所生成的各兩個(gè)圖像掃描區(qū)域14一次)。在掃 描速率較低的情況下(比如顯示器幀速率的1/0 ，可以生成相同的圖像 兩次。
掃描速率包括利用控制參數(shù)來配置波束形成器16的時(shí)間、根據(jù)該 控制參數(shù)來發(fā)射波形的時(shí)間、和/或根據(jù)控制參數(shù)來接收波形的時(shí)間。 在掃描速率中可以包括其他的、不同的、或較少的成分，比如包括從 所接收的相同數(shù)據(jù)中順序形成多個(gè)波束的時(shí)間。掃描速率可以基于實(shí) 施所有操作來在給定時(shí)間形成表示整個(gè)區(qū)域的波束形成數(shù)據(jù)幀的時(shí) 間。 控制處理器26是通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、 現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字電路、上述的組合、或其他現(xiàn)在已知的或今 后開發(fā)的控制處理器。控制處理器26與圖像處理器22相分離或與之 相同。在一個(gè)實(shí)施例中，控制處理器26是單獨(dú)的裝置。在其他實(shí)施例 中，控制處理器26包括多個(gè)裝置，比如分布式處理器?？刂铺幚砥?6 可以是波束形成器16的部分，比如控制處理器16控制波束形成器16 的加栽和配置，和/或可以是顯示器24的部分，比如控制處理器26控 制視頻幀速率。可替代地，控制處理器16控制波束形成和/或視頻控制 處理器。
控制處理器26確定波束形成器操作定時(shí)，并相對于視頻幀速率來 調(diào)度波束形成器操作?？刂茀?shù)的加載、發(fā)射操作、和接收操作被調(diào) 度?；诓ㄊ纬善髋渲茫赡苄枰煌臅r(shí)間量來掃描數(shù)據(jù)幀的區(qū) 域14。深度、波束計(jì)數(shù)、和掃描頻率可能增加或降低完成掃描所需的 時(shí)間量。比如，高采樣頻率可能超限運(yùn)轉(zhuǎn)延遲存儲器。因此，以不同 焦深實(shí)施多個(gè)掃描(比如近掃描和遠(yuǎn)掃描)用以掃描整個(gè)區(qū)域14，而 不使接收部分20的延遲存儲器溢出。作為另一例子，掃描60個(gè)掃描 行比掃描IOO個(gè)掃描行花費(fèi)較少的時(shí)間。在另一例子中，掃描到10cm 比掃描到20cm花費(fèi)較少的時(shí)間。
為了說明完成掃描調(diào)度的時(shí)間而調(diào)節(jié)視頻幀速率。視頻幀速率被 調(diào)節(jié)為與掃描速率相同或基本相同?？商娲?，視頻幀速率被調(diào)節(jié)為 與掃描速率成所期望的比。
在一個(gè)實(shí)施例中，相對于視頻幀速率來對所調(diào)度的掃描任務(wù)進(jìn)行 調(diào)度。比如，可以在用于讀出一個(gè)視頻行的時(shí)間量內(nèi)加載控制參數(shù)(比 如在視頻行同步信號之間)。可以在一個(gè)事件中發(fā)射和接收的時(shí)間量 內(nèi)讀出八個(gè)或其他數(shù)目的視頻行。給定圖像的幾百個(gè)數(shù)據(jù)行以及相應(yīng) 的幾百個(gè)行同步信號，不同的掃描任務(wù)被調(diào)度用以在不同的視頻行時(shí) 發(fā)生。實(shí)施所調(diào)度的操作來在期望數(shù)目的視頻行中、比如一個(gè)或多個(gè) 完整圖像的足夠的行中提供完整的掃描。
在一個(gè)實(shí)施例中，顯示器24的視頻行信號作為中斷由控制處理器 26或波束形成器控制器接收。該中斷將掃描操作鎖定為顯示器的行同 步。掃描、掃描配置、重疊視頻、或其他處理被調(diào)度以基于行同步來 發(fā)生，因此行同步觸發(fā)下一掃描任務(wù)。可以使用其他的同步觸發(fā)，比
如對時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)或由波束形成器16所輸出的觸發(fā)。比如，根據(jù)在調(diào) 度中波束形成器任務(wù)的完成來觸發(fā)視頻行同步信號。
存儲器28是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，具有其中所存儲的數(shù)據(jù)，所述 數(shù)據(jù)表示可由被編程的處理器執(zhí)行用于實(shí)時(shí)掃描和顯示超聲圖像的指 令。用于實(shí)現(xiàn)這里所談?wù)摰奶幚?、方法?或技術(shù)的指令被提供在計(jì)算 機(jī)可讀介質(zhì)或存儲器上，比如高速緩沖存儲器、緩沖器、RAM、可移 動(dòng)介質(zhì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器或其他計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介 質(zhì)包括各種類型的易失性和非易失性存儲介質(zhì)。響應(yīng)于存儲在計(jì)算機(jī) 可讀存儲介質(zhì)中或上的一個(gè)或多個(gè)指令集來執(zhí)行在附圖中所示的或在 此所述的功能、動(dòng)作或任務(wù)。功能、動(dòng)作或任務(wù)獨(dú)立于特定類型的指 令集、存儲介質(zhì)、處理器或處理策略，并可以通過軟件、硬件、集成 電路、固件、微代碼以及諸如此類以單獨(dú)操作或組合的方式來實(shí)施。 同樣，處理策略可以包括多處理、多任務(wù)化、并行處理等等。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述指令被存儲在可移動(dòng)介質(zhì)裝置上用于由本 地或遠(yuǎn)程系統(tǒng)來讀取。在其他實(shí)施例中，所述指令被存儲在遠(yuǎn)程位置 用于通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或經(jīng)由電話線來傳輸。在另外的實(shí)施例中，所述 指令被存儲在給定的計(jì)算機(jī)、CPU、 GPU或系統(tǒng)內(nèi)。在另一實(shí)施例中， 存儲器28位于具有一個(gè)或多個(gè)外殼的手持超聲系統(tǒng)內(nèi)。該手持超聲系 統(tǒng)包括波束形成器16和顯示器24。
圖2示出了用于實(shí)時(shí)掃描和顯示超聲圖像的方法。該方法通過圖1 的系統(tǒng)IO、具有一個(gè)或多個(gè)外殼的手持系統(tǒng)、或不同的系統(tǒng)來實(shí)施。 比如，該方法、同步、調(diào)度或其他動(dòng)作是利用在現(xiàn)場可編程門陣列中 所實(shí)現(xiàn)的自定義數(shù)字邏輯所執(zhí)行的信號處理。該方法按照所示的順序 或不同的順序來實(shí)施。可以實(shí)施附加的、不同的或較少的動(dòng)作。
在動(dòng)作40中，利用超聲來掃描區(qū)域。為了掃描，在動(dòng)作42中加 載或計(jì)算控制參數(shù)的值。所述控制參數(shù)指示深度、掃描格式、波束的 數(shù)目、采樣頻率、脈沖重復(fù)頻率、聚焦區(qū)域、上述的組合、或其他可 編程的波束形成特征。 一個(gè)或多個(gè)特征可以是固定的或是不可編程的。
在加載控制參數(shù)值之后，在動(dòng)作44中執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)發(fā)射事件。 發(fā)射事件包括電信號生成。電信號通過換能器被轉(zhuǎn)換為聲能。根據(jù)控 制參數(shù)，聲能形成一個(gè)或多個(gè)波束。在其他實(shí)施例中可以形成平面波 或發(fā)散波。
在動(dòng)作46中執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)接收事件。響應(yīng)于動(dòng)作44的發(fā)射波 束或多個(gè)波束，回波沖擊到換能器上。在接收事件中，回波由元件轉(zhuǎn) 換為電信號。電信號被波束形成。實(shí)施相關(guān)的延遲和/或變跡，并且把 數(shù)據(jù)相加。由相同的電信號形成代表一個(gè)或多個(gè)接收波束的數(shù)據(jù)。
為了掃描整個(gè)區(qū)域，可以對發(fā)射和接收事件進(jìn)行重復(fù)?？商娲?， 發(fā)射平面波，并響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射來形成所有接收波束或接收波束組。 對于隨后的發(fā)射和接收事件，可以使用相同的參數(shù)而不用進(jìn)一步加栽 控制參數(shù)?？商娲?，為每個(gè)波束、波束組、或掃描的部分來計(jì)算或 加載新的參數(shù)。動(dòng)作40的掃描依照事件調(diào)度來實(shí)施。該調(diào)度包括所需 的加載、發(fā)射和接收用以掃描區(qū)域。該區(qū)域是用于生成圖像的整個(gè)二 維或三維區(qū)域?？商娲兀槍Ρ纫獟呙璧恼麄€(gè)區(qū)域小的子區(qū)域來實(shí) 施調(diào)度。可以為一系列掃描重復(fù)該調(diào)度，比如直到用戶指示要實(shí)施的 不同掃描(比如不同的深度)。
在動(dòng)作56中，利用超聲信息生成圖像。波束形成的超聲數(shù)據(jù)被探 測、掃描被轉(zhuǎn)換、或者另外被形成為圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)被輸出用于 顯示。對于實(shí)時(shí)操作，動(dòng)作40的掃描以及動(dòng)作56的顯示基本上同時(shí) 地進(jìn)行。對數(shù)據(jù)處理的說明基本上延遲和中止加載控制參數(shù)。經(jīng)波束 形成的數(shù)據(jù)幀通過動(dòng)作40中的掃描而順序地并基本連續(xù)地被獲得。在 圖像處理之后的數(shù)據(jù)幀在動(dòng)作56的顯示中作為圖像順序地并基本連續(xù) 地被顯示。序列的顯示以恒定的或可變的幀速率來進(jìn)行。
在動(dòng)作48中，使圖像的幀速率與掃描相同步化。動(dòng)作56的顯示 的幀速率被調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)基于掃描或聲速率，比如用于執(zhí)行動(dòng)作40 中的掃描的加栽、生成以及接收波束形成的時(shí)間。顯示幀速率是所調(diào) 度的波束形成行為的函數(shù)。顯示幀速率可以針對給定的掃描配置以及 所期望的掃描速率來設(shè)定，盡管掃描速率變化但卻保持一樣?？商娲?地，當(dāng)掃描速率變化時(shí)，顯示幀速率也變化。
在動(dòng)作50中，對掃描操作進(jìn)行調(diào)度。在動(dòng)作40的掃描之前和/或 響應(yīng)于用戶輸入來計(jì)算或確定所述調(diào)度。該調(diào)度基于要實(shí)施的掃描以 及用于實(shí)施掃描的硬件。完成區(qū)域掃描的時(shí)間量被確定。該時(shí)間量包 括動(dòng)作42中的控制參數(shù)加載、動(dòng)作44中的發(fā)射、和/或動(dòng)作46中的接 收。
該調(diào)度包括要為掃描而進(jìn)行的不同操作。每個(gè)操作所需的時(shí)間量 是已知的或可以被計(jì)算。比如，用于發(fā)射和接收的時(shí)間量至少部分地 根據(jù)要掃描的深度來計(jì)算?？刂茀?shù)的加載時(shí)間可以提前從硬件設(shè)計(jì) 中被確定或者被假定。給定掃描格式，要形成的波束的數(shù)目被確定或 已知。采樣頻率可以指示對子區(qū)域的多重掃描(比如對于每個(gè)掃描行 雙聚焦區(qū))。多普勒成像可能需要相同掃描行的多重掃描。用于完成 掃描的操作被確定。
這些操作以序列的方式被提供并基于時(shí)間被調(diào)度?？梢允褂萌魏?劃分，比如循環(huán)、時(shí)鐘計(jì)數(shù)、或時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，所述操作根 據(jù)用于顯示每個(gè)視頻行或者在顯示同步信號之間的時(shí)間來劃分。
在動(dòng)作54中，視頻或顯示幀速率被設(shè)定或被映射為掃描速率。所 述調(diào)度表明完成掃描的時(shí)間。掃描速率從該時(shí)間來確定。用于完成掃 描的時(shí)間從調(diào)度來確定。顯示幀速率被設(shè)置為與掃描速率相同。顯示 幀速率被設(shè)置用于對應(yīng)于或提供足夠的時(shí)間來實(shí)施動(dòng)作40的掃描。這 些圖像具有整個(gè)區(qū)域。用于提供整個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)的掃描以聲掃描速率 重復(fù)地被實(shí)施。顯示幀速率被調(diào)節(jié)為與聲掃描速率相同或基本相同。
對于實(shí)時(shí)操作，以獲取數(shù)據(jù)幀的速率給顯示器提供數(shù)據(jù)幀?？梢?避免額外的緩沖或避免改變掃描速率。是掃描速率而不是顯示幀速率 確定系統(tǒng)操作的速率。
在可替代實(shí)施例中，聲掃描速率與顯示幀速率不同。顯示幀速率 是聲掃描速率的函數(shù)，但可以是聲掃描速率的兩倍或其他整數(shù)倍.比 如，相同的圖像被顯示兩次或多次用以提供足夠的時(shí)間來掃描在之后 顯示的圖像中要成像的整個(gè)區(qū)域。如果掃描速率為18Hz，但最低可接 受的顯示幀速率為20Hz，那么顯示幀速率被設(shè)定為36Hz。最新可用 的圖像在可用時(shí)以兩倍的掃描速率來顯示，但每一個(gè)都連續(xù)地被顯示 兩次。
通過根據(jù)調(diào)度或完成調(diào)度的時(shí)間來設(shè)定視頻定時(shí)來提供同步。在 一個(gè)實(shí)施例中，所調(diào)度的任務(wù)被劃分為與視頻行同步信號相對應(yīng)的階 段。每個(gè)任務(wù)針對要被輸出的一個(gè)或多個(gè)視頻行來使用時(shí)間。處理器 根據(jù)視頻行信號來實(shí)施聲掃描任務(wù)。當(dāng)每個(gè)視頻行信號被接收時(shí)或者 在確定數(shù)量的視頻行信號的計(jì)數(shù)被接收之后，調(diào)度中的下一任務(wù)被實(shí) 施。在可替代實(shí)施例中，掃描和顯示除了速率設(shè)置之外不進(jìn)一步被同 步。雖然在上文中參照不同的實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了闡述，但應(yīng) 理解到可以進(jìn)行很多改變和修改而不脫離本發(fā)明范疇。因此，前文的 詳細(xì)描述應(yīng)認(rèn)為是解釋性的而不是限定，并且應(yīng)理解的是后面的權(quán)利 要求、包括所有的等效用來限定本發(fā)明的精神和范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)時(shí)掃描(40)和顯示(24)圖像的醫(yī)學(xué)診斷超聲成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)(10)包括可操作用于接收波束形成超聲信息的波束形成器(16)；以及可操作用于以第一幀速率來顯示超聲圖像的顯示器(24)；其中所述顯示器(24)可操作用于根據(jù)接收波束形成所述超聲信息的操作來調(diào)節(jié)第一幀速率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10),其中所述波束形成器(16) 包括接收波束形成器(16),和其中所述顯示器(24)包括視頻處理器,該視頻處理器具有水平或垂直同步信號、響應(yīng)于同步信號的第一幀速率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述波束形成器(16) 可以根據(jù)控制參數(shù)來配置，所述笫一幀速率是利用所述控制參數(shù)配置所述波束形成器(16)和基于所述控制參數(shù)接收波束形成的時(shí)間的函 數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(10)，其中所述波束形成器(16) 可操作用于發(fā)射波束形成，和其中所述第一幀速率是發(fā)射波束形成的時(shí)間的函數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(10)還包括 可操作用于確定波束形成器(16)操作定時(shí)以及用于相對于所述第一幀速率來調(diào)度波束形成器(16)操作的處理器(26)，所述第一 幀速率被調(diào)節(jié)用以說明調(diào)度完成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(10)，其中所述調(diào)度是深度、波 束計(jì)數(shù)以及采樣頻率的函數(shù)，和其中所述處理器可操作用于相對于視 頻行來調(diào)度波束形成器(16)操作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(10)，其中所述顯示器(24)的 視頻行信號可用作處理器(26)用的中斷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10),其中所述波束形成器(16) 和所述顯示器(24)位于具有一個(gè)或多個(gè)外殼的手持超聲系統(tǒng)(10) 中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(10 ),其中所述手持超聲系統(tǒng)(10) 重量小于6磅。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(10)，其中所述手持超聲系統(tǒng)(10 ) 重2磅或更少。
11. 一種用于實(shí)時(shí)掃描(40)和顯示超聲圖像的方法，該方法包括利用超聲掃描(40)區(qū)域； 利用超聲信息生成(56)圖像；以及 使圖像的幀速率與掃描(40)同步化(48)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中掃描(40)包括 加載(40)控制參數(shù)；生成(44)聲能；以及 響應(yīng)于聲能從回波接收波束形成(46);其中同步化(48)包括根據(jù)實(shí)施加栽、生成和接收波束形成的時(shí) 間來調(diào)節(jié)幀速率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中同步化(48)包括 調(diào)度(50)掃描(40)操作；以及設(shè)定(54)幀速率用以對應(yīng)于調(diào)度完成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中調(diào)度(50)包括確定完成 區(qū)域掃描(40)的時(shí)間量，和其中設(shè)定(54)包括把所述幀速率設(shè)定 大約為掃描(40)的掃描速率，所述掃描速率對應(yīng)于一次區(qū)域掃描的 完成，所述區(qū)域?qū)?yīng)于由圖像之一所表示的二維或三維區(qū)域。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中同步(48)包括 確定要實(shí)施的掃描(40)操作； 在視頻行之間來劃分掃描(40)操作；以及設(shè)定(54)視頻行的速率用以提供足夠的時(shí)間來完成掃描(40) 操作。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中掃描(40)、生成(56)、 和同步化(48)利用具有一個(gè)或多個(gè)外殼的手持超聲系統(tǒng)(10)來實(shí) 施。
17. 在具有其中所存儲的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)(28)中， 所述數(shù)據(jù)表示可由被編程的處理器執(zhí)行的用于實(shí)時(shí)掃描(40)和顯示(24)超聲圖像的指令，所述存儲介質(zhì)(28)包含指令用于 以第一幀速率來顯示(54)圖像；生成(44)聲能的發(fā)射波束；形成(46)表示接收波束的數(shù)據(jù)；以及根據(jù)實(shí)施生成和形成的時(shí)間來定時(shí)(48)所述第一幀速率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的指令，其中定時(shí)(48)包括根據(jù)掃描 速率來設(shè)定(54)所述第一幀速率。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的指令，其中執(zhí)行時(shí)間進(jìn)一步包括加載 用于生成和形成的控制參數(shù)；以及其中定時(shí)包括調(diào)度(50)掃描(40)操作；以及設(shè)定(54)所述第一幀速率用以對應(yīng)于調(diào)度完成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的指令，其中定時(shí)(48)包括 確定要實(shí)施的生成和形成操作； 對與顯示相對應(yīng)的視頻行之間的操作進(jìn)行劃分；以及設(shè)定(54)視頻行的速率用以提供足夠的時(shí)間來完成對應(yīng)于整個(gè) 圖像的二維或三維區(qū)域的掃描(40)操作。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的指令，其中所述介質(zhì)處于具有一個(gè)或 多個(gè)外殼的手持超聲系統(tǒng)(10)內(nèi)，所述手持超聲系統(tǒng)(10)包括響 應(yīng)于生成和形成的波束形成器(16)以及響應(yīng)于顯示(56)的顯示器(24)。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)診斷超聲掃描和視頻同步化。為了超聲成像而同步化圖像的實(shí)時(shí)掃描(40)和顯示(24)。確定(48)用于獲取超聲數(shù)據(jù)幀的掃描(40)速率要求。根據(jù)掃描(40)速率來調(diào)節(jié)用于成像的視頻速率。
文檔編號A61B8/13GK101342084SQ20081013580
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者T·D·威爾西, W·M·小德爾比 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司