[发明专利]手持式超声诊断仪器

说明书

本发明涉及医用超声诊断系统，特别是涉及完全集成的手持式超声诊断仪器。

众所周知，现代的超声诊断系统都是大且复杂的仪器。今日之高级超声系统，尽管安装在车上便于携带，但仍重达数百磅。过去，由本发明的受让人Advanced Technology Laboratories公司制造的诸如ADR4000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。

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。

根据本发明的原理，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，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。附图中

图1给出构成本发明的手持超声系统的结构的框图；

图2a和2b是封装成单个单元的本发明手持超声系统的正视和侧视图；

图3a和3b是本发明两单元手持超声系统的换能器单元的正视和侧视图；

图4给出两单元封装结构的本发明手持超声系统的两个单元；

图5是图1超声系统的发送/接收ASIC的简图；

图6是图1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)的最小一最大滤波器；

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；

图14示意了根据本发明的Rθ扫描转换；

图15示意了扫描转换器的扫描线插入；

图16是根据本发明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；

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缓冲存储器的分区情况；

图22是图1超声系统的用户控制的图表。