用於超聲成像系統的數據可視化方法
2023-05-26 05:05:46
專利名稱：用於超聲成像系統的數據可視化方法
技術領域：
本發明一般地涉及用於可視化涉及超聲成像系統的超聲換能器探頭的數據的方法，且更特定地涉及提供了內置或整合動態顯示器的超聲換能器探頭的殼體，在動態顯示器上顯示關於探頭的換能器的設置的狀態信息和/或有關換能器其他相關信息。
在超聲成像系統中，超聲換能器探頭經常用於患者內部身體部分的合作成像。探頭也稱為超聲探頭，它包括殼體和換能器，換能器布置在殼體內的使得當殼體經過身體部分時超聲波從換能器的有效表面向身體部分發射的位置處。換能器然後接收從身體部分反射的超聲波。電纜連接到換能器且通過在殼體內的開口以將換能器連接到控制單元且允許在換能器和控制單元之間的信號傳輸。代表了接收到的超聲波的信號由換能器通過電纜提供到控制單元且由控制單元處理以獲得身體部分的圖像。
控制單元包括顯示器屏幕，身體部分的圖像在屏幕上可視化，且控制單元被連結到一個或多個能調節換能器設置的使用者接口設備。顯示器屏幕典型地用於顯示關於換能器設置的狀態信息和/或涉及換能器運行的其他信息。當使用者在超聲成像過程期間通過使用者接口設備修改換能器設置時，修改通過顯示器中的變化被反應出。
這樣的系統的缺點是在超聲成像過程期間使用者必需將其視點從換能器殼體轉移開且因此從其上放置換能器殼體的患者轉移開，以觀察換能器設置且確定換能器設置對於正在執行的成像過程是否正確。
存在如上所述類型的超聲成像系統，它們包括數個連結到相同的控制單元上的超聲換能器探頭。換能器探頭具有不同的成像特徵且每個用於特定的成像過程。這些系統具有的問題是難於確定哪個探頭被激活。因此可能必需檢查每個探頭直至定位到被激活的探頭。
本發明的目的是提供新的換能器探頭和用於可視化超聲成像系統的數據的方法，例如在一般的腹部和產科成像應用中。
本發明的另一個目的是提供新的用於超聲成像系統的換能器探頭，當與其他探頭一起使用且連結到共同的控制單元時該超聲成像系統能容易地使探頭被識別為被激活。
本發明的另一個目的是提供用於在超聲換能器探頭內可視化數據的新方法，它消除了對使用者必需將其視點從換能器殼體上轉移以觀察換能器設置的需求。
本發明的再另一個目的是提供用於超聲換能器探頭的新殼體，它包括能示出關於換能器設置的狀態信息和/或有關換能器其他相關信息的內置或整合動態顯示器。
本發明的再另一個目的是提供用於超聲換能器的新殼體，它以整合的技術提供了改進的人機工程學設計以顯示相關的換能器設置。
為實現這些目的等，在用於在超聲探頭系統內可視化數據的方法中，顯示器布置在超聲探頭的殼體內的使其可見的位置且控制顯示器以顯示涉及探頭的換能器和/或探頭自身的數據。通過在超聲探頭的殼體上提供顯示器，使用者能觀察換能器的功能參數或換能器設置和探頭設置而同時將換能器與被檢查的患者或對象保持在共同的視場內。以前要求使用者觀看通過電纜連結到殼體上的控制單元以觀察換能器和探頭設置。
可能的換能器和探頭設置包括換能器或探頭的名稱或標號、換能器的頻率設置、探頭的激活狀態、視場設置、探頭與探頭在其中運行的扇區的方位的指示、換能器溫度、換能器的運行角度、由換能器發射的波的穿透深度、針導向參數和用於掃描平面方位的象限設置。除換能器和/或探頭的功能參數外，顯示器也能用於顯示涉及以探頭檢查的患者和在檢測周期期間探頭的狀態的數據。
在一個實施例中，控制顯示器以取決於探頭的激活狀態使顯示器不同地照明。例如，當探頭非激活時顯示器處於空白狀況，當探頭接通電源但未運行時顯示換能器或探頭的名稱或標號，且當探頭運行時顯示器為背光照明。因此，使用者能簡單地通過觀察顯示器來容易地確定探頭可用性的狀態。
當具有控制單元和一個或多個連結到控制單元的使用者接口的超聲探頭系統內包括多個這樣的探頭時，使用者能容易地確定每個探頭的狀態且確定哪個或哪些探頭準備好使用。這改進了工作流的效率和生產率。
可以通過結合附圖參考如下描述最好地理解本發明與本發明的進一步目的和優點，附圖中相同的元件以相同的參考數字識別，各圖為
圖1是根據本發明的超聲換能器探頭的前視圖。
圖2是圖1中示出的探頭的側視圖。
圖3是圖1中示出的探頭的頂視圖。
圖4是圖3中沿線4-4截取的截面視圖。
圖5是圖1中示出的探頭的分解視圖。
圖6是圖1中示出的探頭的顯示器屏幕的放大視圖。
圖7是根據本發明的超聲換能器探頭的另一個實施例的透視圖。
參考附圖，其中相同的數字指示相同的元件或類似的元件，圖1至圖5示出了根據本發明的超聲換能器探頭，該探頭一般地指示為10。探頭10包括殼體12、布置在殼體12內的換能器14和布置在殼體12內的顯示單元16。顯示單元16可以是內置的或整合到殼體12內。
殼體12具有上部分18，上部分18具有大體上球形的外表面，殼體12還具有下部分20，下部分20具有大約截頭錐形的總體形狀。上部分18設計為可容易地被使用者抓住且包括在其頂部分的開口22。下部分20包括開口24，在使用探頭10期間超聲波通過開口24被換能器14發射和接收。下部分20還包括電纜導管26，電纜28通過電纜導管26以將換能器14連接到控制單元(未示出)。探頭10被配重以將探頭10平衡在其中性位置，例如通過將殼體12的可用內部的部分或全部以裝載的柔性環氧樹脂或類似材料填充。
電纜導管26設計為引導或定向電纜28在特殊的方向上出離殼體10，優選地以相對於殼體12的垂直於其中心垂直軸線的水平平面成大約0度到大約30度的角度。通過將電纜導管26的出口開口定位在被使用者抓住的殼體12的頂部分18下方，結合電纜導管26與殼體12的水平平面成角度的特定的定向，最小化了在殼體12運動期間出現的有效重量/轉矩且為使用者提供了改進的人機工程學設計。涉及殼體12的構造和由此獲得的人機工程學優點的另外的細節在2003年12月4日提交的名稱為「Ergonomic Housing For Ultrasound Transducer Probe(用於超聲換能器探頭的人機工程學殼體)」且序號為No.60/526,818的美國臨時專利申請中闡明，此處通過參考將其合併。
換能器14可以是能執行成像的任何類型的換能器。如所示出，換能器14包括連接到電纜28的電子成像單元30和晶體/聲學部件組件32，晶體/聲學部件組件32與成像單元30合作以發射具有需要的特性的超聲波，以使得能從由被檢查對象反射的波形成圖像。成像單元30可以包括具有需要的電子部件的印刷電路板，以發射、接收和處理超聲波。電磁幹擾-射頻幹擾(EMI-RFI)屏蔽層可以選擇地圍繞換能器14提供。
顯示器單元16布置在換能器14上方且包括顯示器驅動單元34、連接到顯示器驅動單元34的LCD顯示器36和布置在殼體12的上部分18的開口22內和顯示器36上方的顯示器蓋38。顯示器蓋38的下側包括接收顯示器36的凹陷40(見圖5)。顯示器蓋38由透明的材料製成以能通過它可視化顯示器36。作為替代，殼體12可以由透明材料製成，使顯示器36布置在其內的實際上的任何位置處，且通過透明殼體12顯示器36是可見的。在此實施例中，開口窗將不必形成在殼體12內以接收顯示器蓋40。同樣地，僅殼體12的對置於顯示器36的部分將必須由透明材料製成且這可以使用稱為模內裝飾的過程來實現，模內裝飾能為觀察顯示器36選擇定位清晰的區。
顯示器驅動單元34可以包括印刷電路板，其上安裝有形成信號以控制顯示器36的必需的部件。顯示器驅動單元34電連結到成像單元30且通過成像單元30接收來自控制單元的電源和控制信號。
顯示器單元16構造為在顯示器36上取決於探頭10的激活狀態提供選擇地照明的顯示區。例如，在一個實施例中，當探頭為非激活時，即探頭從控制單元上斷開或關閉，顯示器36的顯示區將為空白而無任何照明。當探頭10從控制單元通過電纜28接通電源時，探頭10的名稱或標號將被列出以指示探頭10以備使用且當探頭10被開啟且運行時，顯示器36為背光照明。顯示器36可以獨立地被編程以完成選擇的照明，例如通過顯示器驅動單元34，或當探頭10連結到控制單元上時通過控制單元。
同樣地，當多個根據本發明的類似的探頭10連接到相同的控制單元時，可以容易地確定哪個探頭被激活，因為激活的探頭10的顯示器36將運行且換能器或探頭的名稱或標號將被示出。使用者可以因此直接地得到激活的探頭而不是從多個類似的探頭中處理每個探頭以確定該探頭是否是激活的。這節約了在超聲檢查期間的時間且改進了生產率和效率。此外，當在不同的探頭之間切換時，即取消激活一個探頭且激活另一個探頭，能容易地獲得新激活的探頭用於立即使用。
在殼體12上存在顯示器單元16所引起的另一個優點是能在顯示器36上顯示涉及換能器14的信息。特別地，除換能器或探頭的名稱或標號外，換能器14的設置能在顯示器36上顯示，使得使用者不必從殼體12上轉移開他的視點，殼體12典型地靠在被檢查的患者上放置。因為使用者能保持對患者的檢查區的觀察而同時觀察換能器設置，所以改進了工作流效率。在顯示器36上顯示換能器設置將取代在控制單元的屏幕上顯示此換能器設置，或除在控制單元的屏幕上顯示外還在顯示器36上顯示此換能器設置。
現在參考圖6，在檢查過程期間能顯示在顯示器36上的換能器設置是關鍵功能參數，包括但不限制於換能器名稱或標號(在顯示區44內)、頻率設置(在顯示區46內)、例如非激活、準備、激活的激活狀態(在顯示區48內以指示狀態的圖標)、視場(FOV)設置(在顯示區50內)、探頭與其中探頭運行的扇區的定向(在顯示區52內)、溫度、角度、深度、針導向參數和用於掃描平面方位的象限設置。顯示器36可以設計為在其整個有效表面上顯示數據，使不同的參數顯示在有效表面區的指定的部分，例如在圖6中示出。指定的顯示區44、46、48、50、52的位置和尺寸和它們的內容能如希望的確定。
待顯示在顯示器36上的特定的參數可以通過控制單元和連結在其上的使用者接口設備被編程。因此參數可以為不同的探頭和為不同的檢查過程而如希望地變化。
涉及換能器14的參數的顯示主要地在開始實際的患者超聲檢查前是有用的。即在將探頭10靠著患者放置前，換能器14的設置必須在預先確定的運行範圍內以能產生有用的超聲圖像。
顯示器36也能被編程以顯示涉及被檢查的患者的數據。顯示器36也能用於在檢測周期期間向使用者通訊超聲探頭10的狀態。然而，顯示器36不用於顯示從由換能器14接收到的返回的超聲波所形成的圖像。顯示器驅動單元34因此接收表示涉及換能器14的參數的信號且選擇地接收表示患者的信號，但不接收任何視頻顯示信號。
探頭10也包括布置在殼體12的下部分22內的開口24內的透鏡42，且超聲波通過該透鏡到換能器14的有效表面和來自換能器14的有效表面(見圖4)。透鏡42通過在本領域中任何已知的方式接附到殼體12，例如通過粘合劑。在替代方案中，透鏡42可以接附到換能器14或與換能器14一起形成。
此外，定向標誌54連接到殼體12以使得殼體12的定向能相對於預先確定的或指定的參考線確定且在顯示器36上顯示。
為組裝探頭10，電子成像單元30連接到電纜28且顯示器驅動單元34連接到電子成像單元30。顯示器36連接到顯示器驅動單元34且晶體/聲學部件組件32連接到電子成像單元30。顯示器蓋38布置在顯示器36上方。前述部件的任何部件能相互形成整體，使得不要求分開的組裝步驟來形成此子組件。殼體12可以形成為兩件式殼體12，使得子組件安裝到一個殼體部件上，使電纜28通過電纜導管26，且然後殼體部件相互接附而使得子組件和透鏡42在其間。如果透鏡42是殼體12的部分，則它將首先接附到殼體部件的一個且然後當殼體部件相互接附時接附到其他的殼體部件。作為替代，透鏡42可以是換能器14的部分或與換能器14形成整體。
以前述結構，帶有整合的顯示器單元16的殼體12在系統開啟且換能器14連接到控制單元時的任何時間向使用者動態地提供關於換能器設置和/或相關系統設置的關鍵狀態信息。
包括根據本發明的超聲換能器探頭的超聲探頭系統的另一個實施例在圖7中示出且指示為56。系統56包括多個類似的探頭58而每個探頭58包括殼體60和整合的顯示器單元，顯示器單元包括通過透明顯示器蓋或通過殼體60的透明部分可見的顯示器62。殼體60包括在殼體60內部的換能器，換能器通過電纜64連接到控制單元66，控制單元66包括微處理器。使用者接口設備68、70連接到控制單元66。顯示器單元可以被編程以在顯示器62上顯示以上關於顯示器單元16及其顯示器36討論的數據的任何數據，例如換能器設置和患者數據。探頭58可以具有如圖7中示出的形狀，或在以上的圖1至圖5中示出的探頭10的形狀且具有與探頭10相同的結構。
當探頭58通過電纜64連結到控制單元66上時，控制單元66控制顯示器單元，以基於探頭58的激活狀態和換能器和/或探頭58的希望的功能參數改變顯示器62的激活和內容。在探頭58和控制單元66之間無連接時，顯示器62能設計為保持空白、非照明的屏幕，這將表示非激活狀態。
雖然僅圖示了兩個殼體構造，本發明可以應用於任何形狀和尺寸的超聲探頭殼體。應用本發明的教示，探頭殼體將構造為包括整體的顯示器且編程為顯示涉及在殼體內布置的換能器的數據和/或由探頭所檢查的患者的數據。
雖然本發明的圖示的實施例已經在此參考附圖描述，應理解的是本發明不限制於這些精確的實施例，且不同的其他變化和修改可以在此由本領域普通技術人員執行而不偏離本發明的範圍或精神。
權利要求
1.一種用於在超聲探頭系統內可視化數據的方法，其包括如下步驟在超聲探頭的殼體內布置換能器；在殼體內的使顯示器可見的位置布置顯示器；和控制顯示器以顯示涉及換能器和探頭的至少一個的數據。
2.如權利要求1所述的方法，其中在殼體內布置顯示器的步驟包括將顯示器整合在殼體內。
3.如權利要求1所述的方法，其中在殼體內布置顯示器的步驟包括在換能器上方布置顯示器且使得顯示器通過在殼體的上表面內的開口可見。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟在殼體的上表面內形成開口；和在開口內布置透明的蓋，顯示器布置為與蓋對齊。
5.如權利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟將顯示器連結到換能器；和通過換能器提供電源和控制信號到顯示器。
6.如權利要求1所述的方法，進一步包括控制顯示器以取決於探頭的激活狀態而不同地照明的步驟。
7.如權利要求6所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括當探頭為非激活時將顯示器置於空白狀況，當探頭接通電源但未運行時在顯示器上列出換能器或探頭的名稱或標號，以及當探頭運行時顯示器為背光照明。
8.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以至少在過程初始之前顯示用於超聲檢查過程的換能器的功能參數。
9.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示換能器或探頭的名稱或標號。
10.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示換能器的頻率設置。
11.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示探頭的激活狀態。
12.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示視場設置。
13.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示探頭與其中探頭運行的扇區定向的指示。
14.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示換能器溫度、換能器的運行角度、由換能器發射的波的穿透深度、針導向參數和用於掃描平面定向的象限設置中的至少一個。
15.如權利要求1所述的方法，其中控制顯示器的步驟包括控制顯示器以顯示從如下的組中選中的多個參數，該組包括換能器或探頭的名稱或標號、換能器的頻率設置、探頭的激活狀態、視場設置、探頭與其中探頭運行的扇區定向的指示、換能器溫度、換能器的運行角度、由換能器發射的波的穿透深度、針導向參數和用於掃描平面定向的象限設置。
16.如權利要求1所述的方法，進一步包括控制顯示器以顯示涉及以探頭檢查的患者的數據的步驟。
17.如權利要求1所述的方法，進一步包括控制顯示器以顯示在檢測周期期間探頭狀態的步驟。
18.一種超聲探頭系統，其包括控制單元；連結到所述的控制單元的至少一個使用者接口；和連接到所述的控制單元的多個探頭；所述的探頭的每個包括殼體、布置在所述的殼體內且具有朝向所述的殼體底部定向的有效表面的換能器和布置在所述的殼體內的顯示器，所述的殼體布置為提供對所述的顯示器的清晰的觀察，所述的控制單元布置為基於所述的探頭的激活狀態控制所述的顯示器改變所述的顯示器的激活和內容。
19.如權利要求18所述的系統，其中所述的探頭的每個的所述的顯示器布置為取決於所述的探頭的激活狀態照明或制止照明。
20.如權利要求18所述的系統，其中所述的探頭的每個的所述的顯示器布置為當所述的探頭為非激活時處於空白狀況，當所述的探頭接通電源但未運行時列出所述的換能器或所述的探頭的名稱或標號，以及當所述的探頭運行時為背光照明。
全文摘要
用於在超聲探頭系統內可視化數據的方法，在探頭系統中顯示器(16)布置在超聲探頭(10)的殼體(12)內使它可見的位置且控制顯示器以顯示涉及探頭的換能器(14)和/或探頭的數據。通過提供與超聲探頭殼體連接的顯示器，使用者能觀察換能器的功能參數或換能器設置和探頭設置而同時將換能器與被檢查的患者或對象保持在共同的視場內。
文檔編號A61B8/00GK1942143SQ200580011714
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月14日 優先權日2004年4月19日
發明者R·梅薩羅斯, U·蘭克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司