超聲診斷設備和操作超聲診斷設備的方法與流程

2023-09-18 13:26:00 2

一個或更多個示例性實施例涉及一種超聲診斷設備和操作超聲診斷設備的方法，更具體地，涉及一種降低功耗的超聲診斷設備和操作超聲診斷設備的方法。

背景技術：

超聲診斷設備將由探頭的換能器產生的超聲信號發送到對象上並接收從該對象反射的回波信號的信息，從而獲得該對象的內部區域的圖像。更具體地，超聲診斷設備用於觀察對象內部、檢測異物並評估損傷的醫療目的。超聲診斷設備實時顯示圖像，且因為不暴露於輻射，所以是安全的，因此被廣泛使用。

超聲診斷設備可以提供以下模式：亮度(b)模式，在該模式下，從對象反射的超聲信號的反射係數被顯示為二維(2D)圖像；都卜勒模式圖像，在該模式下，移動對象(特別地，血流)的圖像通過使用都卜勒效應被顯示；彈性模式圖像，在該模式下，當壓縮被應用於對象時和當壓縮未被應用於對象時之間的反應差被表示為圖像。

技術實現要素：

技術問題

由超聲診斷設備消耗的功率和產生的熱量增加，以用於保持由超聲診斷設備獲得的圖像的質量。

技術方案

一個或更多個示例性實施例包括一種超聲診斷設備和操作超聲診斷設備的方法，所述設備和方法通過使用低功率模式和正常模式來降低功耗，或者驅動若干換能器元件以降低功耗，從而將圖像質量的退化最小化。

有益效果

如上所述，根據一個或更多個示例性實施例，低功率模式和正常模式根據探頭的操作狀態被自動設置和執行，因此，由超聲診斷設備消耗的功率降低，從而減小了產生的熱量。

可通過孔徑增長方案或者根據超聲信號的接收深度的稀疏元素方案選擇性地驅動換能器元件，從而將圖像質量的退化最小化。

附圖說明

通過參照附圖對特定示例性實施例進行描述，上述和/或其他方面將變得更加清楚，其中：

圖1是示出根據示例性實施例的超聲診斷設備的配置的框圖；

圖2是示出根據示例性實施例的超聲診斷設備的配置的框圖；

圖3是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖；

圖4A和圖4B是用於描述根據示例性實施例的通過僅驅動多個換能器中的一些換能器來降低功率的低功率模式操作方法的示圖；

圖5A至圖5B是用於描述根據示例性實施例的通過僅驅動多個換能器中的一些換能器來降低功率的低功率模式操作方法的示圖；

圖6是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖；

圖7是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖；

圖8是用於描述圖7的操作方法的示圖；

圖9是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖；

圖10A和圖10B是用於描述圖9的操作方法的示圖；

圖11A和圖11B是用於描述圖9的操作方法的示圖；

圖12A、圖12B和圖12C是超聲圖像。

具體實施方式

最佳實施方案

一個或更多個示例性實施例包括一種超聲診斷設備和操作超聲診斷設備的方法，所述設備和方法通過使用低功率模式和正常模式降低功耗，或者驅動一些換能器元件以降低功耗，從而將圖像的質量的退化最小化。

根據一個或更多個示例性實施例，一種超聲診斷設備包括：超聲收發器，通過使用探頭將超聲信號發送到對象並從對象接收與超聲信號相應的回波信號；操作模式控制器，基於探頭的操作狀態信息將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式和第二操作模式之一。

第一操作模式可以是低功率模式，第二操作模式可以是正常模式，低功率模式可以是這樣的操作模式，其減小發送或接收的超聲信號的頻率、模數轉換器的採樣率、通道的數量、超聲圖像的幀率、構成幀圖像的掃描線的數量及在波束成形中使用的內插濾波器的抽頭的數量中的至少一個。

超聲診斷設備還可包括：傳感器，感測探頭的運動，其中，操作模式控制器可以基於從傳感器獲取的探頭的運動信息將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式和第二操作模式之一。

當探頭的運動大於預定值時，操作模式控制器可允許超聲收發器在第一操作模式下進行操作，當探針的運動小於預定值時，操作模式控制器可允許超聲收發器在第二操作模式下進行操作。

超聲診斷設備還可包括：圖像產生器，基於接收的回波信號產生超聲圖像，其中，操作模式控制器可以基於產生的超聲圖像將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式和第二操作模式之一。

當確定探針與對象接觸進行操作時，操作模式控制器可允許超聲收發器在第二操作模式下操作；當確定探針不與目標接觸進行操作時，操作模式控制器可允許超聲收發器在第一操作模式下操作。

當探頭將超聲信號發送到預定的感興趣的區域或探頭從預定的感興趣的區域接收超聲信號時，操作模式控制器可允許超聲收發器在第二操作模式下操作，當探頭將超聲信號發送到除了預定的感興趣的區域之外的區域或探頭從除了預定的感興趣的區域之外的區域接收超聲信號時，操作模式控制器可允許超聲收發器在第一操作模式下操作。

超聲診斷設備還可包括：輸入單元，接收用於設置操作模式的用戶輸入，其中，操作模式控制器可接收選擇第一操作模式和第二操作模式之一的用戶輸入，並允許超聲收發器在選擇的操作模式下操作。

探頭可包括發送或接收超聲信號的多個換能器元件，超聲收發器可包括從多個換能器元件接收的各個回波信號被輸入的多個模擬前端(AFE)，AFE的數量小於換能器元件的數量，操作模式控制器可包括第一復用器，基於回波信號的接收深度從多個換能器元件選擇將被連接到多個AFE的換能器元件。

當接收深度小於預定深度時，第一復用器可選擇連續排列的一些換能器元件以使超聲收發器在第一操作模式下操作；當接收深度大於預定深度時，第一復用器可選擇孔徑尺寸被保持的一些換能器元件以使超聲收發器在第二操作模式下操作。

當接收深度小於預定深度時，第一復用器可選擇針對獲取超聲信號的掃描線連續排列的換能器元件。

當接收深度大於預定深度時，第一復用器可按照相同間隔選擇換能器元件。

操作模式控制器還可包括選擇第一操作模式和第二操作模式之一的第二復用器。

根據一個或更多個示例性實施例，一種操作超聲診斷設備的方法包括：獲取探頭的操作狀態信息；基於獲得的探頭的操作狀態信息將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式和第二操作模式之一；在設置的操作模式下將超聲信號發送到對象，並從對象接收與超聲信號相應的回波信號。

第一操作模式可以是低功率模式，第二操作模式可以是正常模式，低功率模式是減小發送或接收的超聲信號的頻率、模數轉換器的採樣率、通道的數量、超聲波圖像的幀率、構成幀圖像的掃描線的數量以及在波束成形中使用的內插濾波器的抽頭的數量中的至少一個的操作模式。

獲取操作狀態信息的步驟可以包括感測探頭的運動，設置操作模式的步驟可以包括基於從傳感器獲取的探頭的運動信息將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式和第二操作模式之一。

設置操作模式的步驟可包括：當探頭的運動大於預定值時，將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式；當探頭的運動小於預定值時，將超聲收發器的操作模式設置為第二操作模式。

獲取操作狀態信息的步驟可以包括基於接收的回波信號產生超聲圖像，設置操作模式的步驟可以包括基於產生的超聲圖像將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式和第二操作模式之一。

設置操作模式的步驟可包括：當確定探針與對象接觸進行操作時，將超聲收發器的操作模式設置為第二操作模式；當確定探針不與對象接觸進行操作時，將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式。

設置操作模式的步驟可包括：當探頭將超聲信號發送到預定的感興趣的區域或從預定的感興趣的區域接收超聲信號時，將超聲收發器的操作模式設置為第二操作模式；當探頭將超聲信號發送到除了預定的感興趣的區域之外或從除了預定的感興趣的區域之外接收超聲信號時，將超聲收發器的操作模式設置為第一操作模式。

所述方法還可包括接收用於設置操作模式的用戶輸入，其中，設置操作模式的步驟包括：接收選擇第一操作模式和第二操作模式之一的用戶輸入；將超聲收發器的操作模式設置為選擇的操作模式。

設置操作模式的步驟可包括超聲收發器基於回波信號的接收深度從多個換能器元件中選擇將與多個模擬前端連接的一些換能器元件。

設置操作模式的步驟可包括：當接收深度小於預定深度時，選擇一些連續排列的換能器元件以使超聲收發器在第一操作模式下操作；當接收深度大於預定深度時，選擇孔徑尺寸被保持的一些換能器元件以使超聲收發器在第二操作模式下操作。

選擇一些連續排列的換能器元件的步驟可包括選擇針對獲取超聲信號的掃描線連續排列的換能器元件。

選擇一些換能器元件的步驟可包括按照相同間隔選擇換能器元件。

設置操作模式的步驟可包括選擇選擇第一操作模式和第二操作模式之一。

發明模式

以下，參照附圖來更詳細地描述特定示例性實施例。

在以下描述中，即使在不同的附圖中，相同的附圖標號也用於表示相同的元件。在描述中定義的事項，諸如詳細構造和元件，被提供以助於對示例性實施例的全面理解。因此，顯而易見的是，示例性實施例可在沒有這些特別定義的事項的情況下被實現。另外，因為公知功能或構造會以不必要的細節模糊示例性實施例，故它們未被詳細描述。

當在一列元件之後時，諸如「……中的至少一個」的表述修飾整列元件列而不修飾列中的單個元件。

另外，當部分「包括」或者「包含」元件時，除非存在相反的特別描述，否則所述部分還包括其他元件，而不排除包括所述其它元件。在說明書中描述的諸如「單元」和「模塊」的術語表示用於執行至少一個功能或操作的元件，並可以以硬體、軟體或者硬體和軟體的組合而被實施。

所述「超聲圖像」是通過使用超聲波獲取的對象的圖像。所述「對象」可包括人、動物、人的一部分或動物的一部分。例如，對象可以包括器官，諸如肝臟、心臟、子宮、腦、乳房、腹部等，或血管。另外，術語「對象」可包括體模。所述體模表示具有非常接近組織的密度和有效原子數的體積的材料，並且體模可包括具有與物理身體相似的特徵的球形體模。

超聲圖像可按照各種方式被實施。例如，超聲圖像可以是振幅(A)模式圖像、亮度(B)模式圖像、彩色(C)模式圖像和都卜勒(D)模式圖像中的至少一個。此外，根據示例性實施例，超聲圖像可以是二維(2D)圖像或三維(3D)圖像。

這裡使用的術語「用戶」是醫學專家，也可以是醫生、護士、醫療技師、醫學圖像專家等，或者可以是維修醫療設備的工程師。然而，所述用戶不限於此。

圖1是示出根據示例性實施例的超聲診斷設備100的配置的示圖。參照圖1，根據示例性實施例的超聲診斷裝置100包括探頭20、傳感器135、超聲收發器115、操作模式控制器130、圖像處理器150、通信器170、存儲器180、輸入單元190和控制器195。上述元件可以通過總線185而被彼此連接。

超聲診斷設備100可以被實施為可攜式類型以及卡類型。可攜式診斷設備的示例可以包括圖像存檔與通信系統(PACS)查看器、智慧型電話、筆記本計算機、個人數字助理(PDA)、平板個人計算機(PC)等，但不限於此。

探頭20基於由超聲收發器115施加的驅動信號將超聲波發送到對象10，並接收由對象10反射的回波信號。探頭20包括多個換能器，並且所述多個換能器基於向其發送的電信號進行振蕩並產生聲能，即，超聲波。此外，探頭20可以通過有線或無線地連接到超聲診斷設備100的主體。根據示例性實施方式，超聲診斷設備100可以包括多個探頭20。

傳感器135的示例可以包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器、觸覺傳感器、接近傳感器和溫度傳感器。加速度傳感器是將單方向加速度變化轉換為電信號的元件，並且隨著微機電系統(MEMS)技術的進步被廣泛用使用。另外，陀螺儀傳感器是測量角速度並檢測相對於參考方向扭轉的方向的傳感器。

觸覺傳感器是感測特定對象以用戶感受到或更多的程度而進行的觸摸的傳感器。觸覺傳感器可以感測各種信息，諸如，被觸摸表面的粗糙度、被觸摸對象的硬度、被觸摸點的溫度等。

接近傳感器是通過使用沒有任何機械接觸的電磁力或者紅外光來檢測接近檢測表面的對象或者在探測面附近的對象的傳感器。

接近傳感器的示例包括透射式光電傳感器、直接反射式光電傳感器、鏡反射式光電傳感器、高頻振蕩型接近傳感器、電容接近傳感器、磁接近傳感器和紅外接近傳感器。

根據示例性實施例，傳感器135可感測探頭的運動速度、探頭針對對象移動的角度、探頭的運動範圍以及探頭是否觸摸對象。

操作模式控制器130可感測探頭10的操作狀態，並可基於感測的操作狀態來設置操作模式。

發射器110將驅動信號提供給探頭20，並包括脈衝產生器112、傳輸延遲處理器114和脈衝器116。脈衝產生器112基於預定的脈衝重複頻率(PRF)產生用於形成傳輸超聲波的脈衝，傳輸延遲處理器114將用於確定傳輸方向性的延遲時間應用於所述脈衝。應用了延遲時間的脈衝與包括在探頭20中的多個壓電振動器分別對應。脈衝器116將驅動信號(或驅動脈衝)作為與應用了延遲時間的每個脈衝相應的時序應用於探頭20。

接收單元120通過處理從探頭20接收的的回波信號產生超聲數據，並可以包括放大器122、增益控制器123、模數轉換器(ADC)124、接收延遲處理器126和求和單元128。放大器122放大每個通道中的回波信號，ADC 124對放大的回波信號進行模數轉換。考慮回波信號根據換能器和反射器之間的距離被減弱，增益控制器123通過使用時間增益補償(TGC)來調整增益。接收延遲處理器126將用於確定接收方向性的延遲時間應用於數字轉換的回波信號，求和單元128通過對由接收延遲處理器126處理的回波信號進行求和來產生超聲數據。超聲數據被傳遞到數據處理器140。

圖像處理器150通過對由超聲收發器115產生的超聲數據進行掃描轉換來產生超聲圖像，並顯示超聲圖像。

超聲圖像可包括通過以振幅(A)模式、亮度(B)模式、運動(M)模式對對象進行掃描而獲得的灰度超聲圖像、示出血液流動的血流都卜勒圖像(也被稱為彩色都卜勒圖像)、示出組織運動的組織都卜勒圖像以及將對象的運動速度示出為波形的光譜都卜勒圖像。

B模式處理器141從超聲數據提取B模式分量並處理B模式分量。圖像產生器155可基於提取的B模式分量將指示信號強度的超聲圖像作為亮度而產生。

都卜勒處理器142可從超聲數據提取都卜勒分量，圖像產生器155可基於提取的都卜勒分量將指示對象的運動的超聲圖像作為顏色或波形而產生。

根據示例性實施例的圖像產生器155可通過體數據的體渲染產生2D超聲圖像，也可以產生使由於壓力而產生的對象10的變形視覺化的彈性圖像。此外，圖像產生器155可通過使用文本和圖形在超聲圖像中顯示各種附加信息。產生的超聲圖像可被存儲在存儲器180中。

顯示器160顯示由圖像產生器155產生的超聲圖像。除了超聲圖像之外，顯示器160可以通過圖形用戶界面(GUI)在屏幕上顯示由超聲診斷裝置100處理的各種信息。超聲診斷設備100可根據實施類型而包括兩個或更多個顯示器。

顯示器160包括液晶顯示器(LCD)、薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)、有機發光二極體(OLED)、柔性顯示器、3D顯示器和電泳顯示器中的至少一種。

此外，當顯示器160和輸入單元190通過形成層結構而被實施為觸控螢幕時，除了輸出單元之外，顯示器160還可被用作使信息能夠通過用戶的觸摸而被輸入的輸入單元。

除了觸摸輸入位置和觸摸的區域之外，觸控螢幕可被配置為檢測觸摸壓力。另外，觸控螢幕可被配置為檢測接近接觸以及實際接觸。

通信器170通過有線或者無線方式連接到網絡30，以與外部裝置或伺服器進行通信。通信器170可與通過影像存檔和通信系統(PACS)連接的醫院伺服器或者醫院的醫療設備交換數據。另外，通信器170可根據醫學數字成像和通信(DICOM)標準執行數據通信。

通信器170可以發送和接收數據(諸如，與通過網絡30的對象的診斷相關聯的目標的超聲圖像、超聲數據、都卜勒數據等)，並且還可以發送和接收由醫療設備(諸如，計算機斷層掃描(CT)設備、磁共振成像(MRI)設備或X射線設備)捕捉的醫療圖像。此外，通信器170可從伺服器接收關於患者的醫療歷史或治療計劃的信息，並使用對象的診斷。此外，除了伺服器或醫院的醫療設備之外，通信器170可以與醫生或患者的移動終端執行數據通信。

通信器170可按照有線或無線方式被連接到網絡30，可與伺服器32、醫療設備34或者可攜式終端36交換數據。通信器170可包括一個或更多個能夠與外部裝置進行通信的元件，例如，包括短距離通信器171、有線通信器172和移動通信器173。

短距離通信器171是用於特定距離內的短距離通信的模塊。根據示例性實施例，短距離通信技術可以包括無線LAN、Wi-Fi、藍牙、紫蜂、WiFi直連(WFD)、超寬帶(UWB)、紅外數據聯盟(IrDA)、藍牙低功耗(BLE)和近場通信(NFC),但是短距離通信技術不限於此。

有線通信器172是使用電信號或者光信號進行通信的模塊。根據示例性實施例的有線通信可以通過雙股電纜、同軸電纜、光纖電纜或乙太網電纜實施。

移動通信器173通過移動通信網絡將射頻(RF)信號發送到基站、外部終端和伺服器並從基站、外部終端和伺服器接收射頻(RF)信號。

存儲器180儲存由超聲診斷設備100處理的各種信息。例如，存儲器180可儲存醫療數據(諸如，與對象的診斷相關聯的輸入/輸出超聲數據和超聲圖像)，並可存儲在超聲診斷設備100中執行的算法或者程序。

存儲器180可使用各種類型的存儲介質(諸如，快閃記憶體、硬碟、EEPROM等)而被配置。另外，超聲診斷設備100可操作web存儲器或者可以在web上執行存儲器180的儲存功能的雲伺服器。

輸入單元190產生由用戶輸入的用於控制超聲診斷設備100的操作的輸入數據。輸入單元190可包括硬體元件，諸如鍵區、滑鼠、觸摸板、追蹤球和滾輪開關，但不限於此。作為另一示例，輸入單元190還可以包括各種傳感器，諸如心電圖(ECG)測量模塊、呼吸測量傳感器、語音識別傳感器、手勢識別傳感器、指紋識別傳感器、虹膜識別傳感器、深度傳感器、距離傳感器等。

輸入單元190還可包括觸摸板和顯示器160形成層結構的觸控螢幕。

超聲波診斷裝置100可在觸控螢幕上顯示特定模式超聲圖像和用於超聲圖像的控制面板。此外，超聲診斷設備100可通過觸控螢幕感測用戶對超聲圖像的觸摸手勢。

根據示例性實施例的超聲診斷設備100可物理地包括在一般超聲診斷設備的控制面板中包括的多個按鈕中的頻繁被用戶使用的一些按鈕，其他按鈕可通過觸控螢幕上的GUI的類型而被提供。

控制器195控制超聲診斷設備100的操作。也就是說，控制器195可控制在圖1中示出的探頭20、超聲收發器115、圖像處理器150、通信器170、存儲器180和輸入單元190之間的操作。

探頭20、超聲收發器115、圖像處理器150、通信器170、存儲器180、輸入單元190、操作模式控制器130和控制器195中的一些或者全部可由軟體模塊操作，但不限於此。上述元件中的一些可由硬體模塊操作。此外，控制器195可包括超聲收發器115、操作模式控制器130、圖像處理器150和通信器170中的至少一些，但並不限於所述實施類型。

圖2是示出根據示例性實施例的超聲診斷設備200的詳細配置的示圖。超聲診斷設備200可包括探頭210、超聲收發器220和操作模式控制器230。例如，超聲診斷設備200可被合併在超聲診斷設備100中，和/或探頭210、超聲收發器220和操作模式控制器230中的至少一些可以與探頭20、超聲收發器115和操作模式控制器130相應。因此，將省略重複的描述。

例如，圖1的探頭210是與圖1的探頭20相應的元件，並可包括多個換能器元件。每個換能器元件可根據從超聲收發器220施加的驅動信號將超聲信號發送到對象，從對象接收反射的回波信號，並建立通道。

圖2的超聲收發器220是與圖1的超聲收發器115相應的元件，並可包括從每個換能器元件接收回波信號的模擬前端(AFE)232。AFE可包括在圖1中示出且上述參照圖1已被描述的放大器122、增益控制器123和ADC 124。AFE可放大接收到的回波信號，執行用於校正由於超聲波的深度引起的衰減的TGC，並通過使用ADC 124將回波信號轉換為數字射頻(RF)信號。

超聲收發器220包括波束形成器234。波束形成器可包括在圖1中示出並上述參照圖1已被描述的接收延遲處理器126以及求和單元128。從AFE獲得的數字RF信號被輸入到波束形成器，波束形成器可通過通道儲存數字RF信號，通過使用內插波束形成方案或者相位旋轉波束形成方案執行數字RF信號的波束形成，從而獲取通過掃描線波束形成的數據。

操作模式控制器230可獲取探頭210的操作狀態信息，並將超聲診斷設備200的操作模式設置為第一操作模式或者第二操作模式。

例如，探頭210的操作狀態信息可包括關於探頭移動的角度的信息、關於探頭210的運動的位移信息、由探頭210接收的回波信號的接收深度信息、關於探頭210是否觸摸對象的信息以及關於探頭210發送或者接收超聲信號的區域的信息。

當基於探頭210的操作狀態信息確定超聲診斷設備200需要獲取低質量超聲圖像時(當不需要精確診斷時)，操作模式控制器230可將操作模式設置為第一操作模式。第一操作模式是低功率模式，並且可以是獲取的超聲圖像的質量退化但是超聲診斷設備200消耗的功率降低的模式。

另一方面，當基於探頭210的操作狀態信息確定超聲診斷設備200需要獲取高質量超聲圖像時(當需要精確診斷時)，操作模式控制器230可將操作模式設置為第二操作模式。第二操作模是正常模式，並且可以是超聲診斷設備200消耗的功率增加但是獲得高質量超聲圖像的模式。

操作模式控制器230可包括第一復用器。復用器可基於回波信號的接收深度從多個換能器元件中選擇將被選擇為AFE的換能器元件。

例如，當接收深度小於預定深度時，第一復用器可從多個換能器元件選擇連續排列的換能器元件。而當接收深度大於預定深度時，第一復用器從多個換能器元件選擇一些換能器元件以便保持孔徑尺寸。

操作模式控制器230還可包括選擇第一操作模式和第二操作模式的第二復用器。

圖1和圖2的框圖的元件可被集成、添加或者省略。也就是說，根據情況，兩個或更多個元件可被集成為一個元件或者一個元件可被再分成兩個或者更多個元件。

圖3是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖。

參照圖3，在操作S310中，超聲診斷設備200可獲取探頭的操作狀態信息以確定探頭的操作狀態。

探頭的操作狀態信息可包括關於探頭移動的角度的信息、關於探頭的運動的位移信息、由探頭接收的回波信號的接收深度信息、關於探頭是否觸摸對象的信息、關於探頭髮送或者接收超聲信號的區域的信息。

在操作S320中，超聲診斷設備200可基於探頭的操作狀態信息設置操作模式。

例如，當基於探頭的操作狀態信息確定超聲診斷設備200需要獲取低質量超聲圖像時(當不需要精確診斷時)，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第一操作模式。第一操作模式是低功率模式，並且可以是獲取的超聲圖像的質量退化但是超聲診斷設備200消耗的功率降低的模式。

另一方面，當基於探頭210的操作狀態信息確定超聲診斷設備200需要獲取高質量超聲圖像時(當需要精確診斷時)，操作模式控制器230可將操作模式設置為第二操作模式。第二操作模是正常模式，並且可以是超聲診斷設備200消耗的功率增加但是獲得高質量超聲圖像的模式。

超聲診斷設備200可在設置的操作模式下發送或者接收超聲波。例如，當操作模式被設置為第一操作模式時，超聲診斷設備200可在低功率模式下操作。

當超聲診斷設備200在低功率模式操作時，超聲診斷設備200可以降低發送或者接收的超聲波的頻率並且降低模數轉換器(ADC)的採樣率。

超聲診斷設備200可減少通道的數量。例如，超聲診斷設備200不驅動包括在探頭中的多個換能器中的一些換能器，並可切斷波束形成器和與未被驅動的換能器元件相應的AFE的電源。這將參照圖4和圖5進行詳細描述。

超聲診斷設備200可增加獲取超聲圖像的時間間隔，以減少超聲圖像的幀率，並在回波信號不被獲取時的時間切斷AFE和波束形成器的電源。

超聲診斷設備200可在不對超聲圖像的幀率進行任何改變的情況下減少構成一幀圖像的掃描線的數量，並在回波信號不被獲取時的時間切斷AFE和波束形成器的電源。

超聲診斷設備200可通過使用平面波成像方法獲取超聲圖像。超聲診斷設備200可將幀率減小到與基於掃描線的成像方法相應的低幀率，並在回波信號不被獲取時的時間切斷AFE和波束形成器的電源。

超聲診斷設備200可減小應用于波束形成器的內插濾波器的抽頭的數量，或者使用不執行內插的波束形成方法。

超聲診斷設備200可基於回波信號降低圖像數據的解析度，並發送圖像數據。

另一方面，當超聲診斷設備200被設置為第二操作模式時，為了獲取高質量超聲圖像，超聲診斷設備200可保持或者增加幀率、構成一幀圖像的掃描線的數量、用于波束形成的內插濾波器的抽頭的數量，從而發送或接收超聲信號。

圖4A、圖4B、圖5A和圖5B是用於描述根據示例性實施例的通過驅動僅多個換能器元件中的一些來降低功率的低功率模式操作方法的示圖。超聲診斷設備200可在低功率模式下操作，並根據回波信號的接受深度改變選擇驅動換能器元件的方法，以最小化超聲圖像質量的退化。

圖4A是示出回波信號的接收深度小於預定深度的情況的示圖，圖4B是示出回波信號的接收深度等於或大於預定深度的情況的示圖。

參照圖4A,當回波信號的接收深度小於預定深度時，超聲診斷設備200可驅動一些連續排列的換能器元件236，並通過使用保持特定F數(接收深度與孔徑尺寸的比率)的孔徑增長方案以最小化圖像質量的退化。

孔徑增長方案隨著接收深度的增加來增加連續驅動的換能器元件的數量。當應用孔徑增長方案時，驅動的換能器元件的數量可被表示為以下等式(1)：

元件的數量＝近似取整(dz*F數/dx)……(1)

其中，dz是接收深度，dx是換能器元件之間的間隔。驅動的換能器元件的數量通過使用等式(1)計算，超聲診斷設備200可以僅驅動多個換能器元件820中的的連續排列的計算的數量的換能器元件。

超聲診斷設備200不驅動其他的換能器元件238，並切斷與未被驅動的換能器元件相應的AFE和波束形成器的電源。

例如，連續排列的換能器元件的數量為1到N。當接收深度小於特定深度時，由等式(1)計算的換能器元件的數量可以是8，第四掃描線的超聲信號被獲取，如圖4A所示，超聲診斷設備200可驅動連續排列的第一元件1至第八元件8，即，第一元件至第八元件開啟。超聲診斷設備200不驅動其他換能器元件238，即，第九元件到第N元件被關閉，並切斷與其他換能器元件238相應的AFE 240和波束形成器242的電源。

當連續驅動第一元件至第八元件時，F數被保持而無任何改變。相應地，獲取的超聲圖像的質量的退化被最小化，由於僅有八個元件被驅動，故功耗被最小化。

參照圖4B,當回波信號的接收深度等於或大於預定深度時，通過使用驅動一些換能器元件816而不對孔徑尺寸進行任何改變的稀疏元件方案使圖像質量的退化最小化。

當一些換能器元件通過使用不對孔徑尺寸進行任何改變的稀疏元件方案按照相同間隔被驅動時，所述一些換能器元件受柵瓣的影響。然而，當接收深度與孔徑尺寸相比為特定值或更多時，與主瓣的能量相比，在與柵瓣相應的角度接收的回波信號的能量被減小，因此超聲圖像質量的退化不受大的影響。

例如，參照圖4B,當接收深度是特定深度或更多時，超聲診斷設備200可驅動(開啟)元件1、元件3、元件5、元件7、……、元件N-3和元件N-1，不驅動(關閉)元件2、元件4、元件6……、元件N-2和元件N。因此，超聲診斷設備200切斷與元件2、元件4、元件6……、元件N-2和元件N相應的AFE和波束形成器的電源。

如上所述，與所有的換能器元件被驅動(N個數量的換能器元件)的情況相比，當驅動元件1、元件3、元件5、元件7、……、元件N-3和元件N-1時，孔徑尺寸被保持，因此，超聲圖像質量的退化被最小化。另外，由於僅一半(N/2個數量的元件)的換能器元件被驅動，故功耗被最小化。另外，如上所述，由於接收深度是特定深度或更多，柵瓣的影響小。

如圖4A和圖4B所示，選擇換能器元件的方法根據回波信號的接收深度而被不同地應用，多個換能器元件的開啟/關閉被單獨地控制。

超聲診斷設備200可將多個換能器元件分組，並按照分組控制換能器元件，從而進一步降低功耗。

圖5A和圖5B是用於描述多個換能器元件被分組並按照分組被控制的方法的示圖。

參照圖5A和圖5B，N個數量的換能器元件被劃分為G個數量的組。元件1和元件3可被設置為第一組「組1」，元件2和元件4可被設置為第二組「組2」，元件5和元件7可被設置為第三組「組3」，元件6和元件8可被設置為第四組「組4」，元件(N-7)和元件(N-5)可被設置為第(G-3)組「組G-3」，元件(N-6)和元件(N-4)可被設置為第(G-2)組「組G-2」，元件(N-3)和元件(N-1)可被設置為第(G-1)組「組G-1」，元件(N-2)和元件N可被設置為第G組「組G」。

如圖5A所示,當多個換能器元件被分組時，超聲診斷設備200可驅動第一組至第四組以驅動八個連續的元件，而不單獨控制所述八個元件。因此，控制多個換能器元件的功耗被減小。

此外，如圖5B所示，超聲診斷設備200可驅動第一組、第三組、……、第(G-3)組和第(G-1)組以驅動N/2個數量的元件，而不單獨控制所述N/2個元件。因此，控制多個換能器元件的功耗被減小。

圖6是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖。

參照圖6，在操作S410中，超聲診斷設備200可感測探頭的運動。超聲診斷設備200可包括一個傳感器或多個傳感器，所述一個傳感器或多個傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器、接近傳感器、觸覺傳感器和溫度傳感器中的至少一個。超聲診斷設備200可通過使用傳感器感測探頭的運動。

例如，超聲診斷設備200可感測探頭的運動速度、探頭針對目標運動的角度、探頭的運動範圍和探頭是否觸摸對象。

在操作S420中，超聲診斷設備200將關於探頭的運動的數據與預定值進行比較。當探頭的運動大於預定值時，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第一操作模式。另一方面，當探頭的運動小於或等於預定值時，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第二操作模式。

例如，通過使用傳感器，超聲診斷設備200可測量探頭運動的距離，並將測量的距離與預定值進行比較。此外，超聲診斷設備200可以測量探頭運動的角度，並將測量的角度與預定值進行比較。另外，超聲診斷設備200可以測量探頭運動的速度，並將測量的速度與預定值進行比較。

當探頭的運動大時(如在測量的距離、角度和速度中的至少一個大於預定值的情況中)，超聲診斷設備200可以確定運動的探頭以對將被診斷的區域進行定位。

因此，在操作S430中，超聲診斷設備200可以將操作模式設置為第一操作模式，如上參照圖3所述，超聲診斷設備200可以在低功率模式下發送或接收超聲波。

另一方面，當探頭的運動小(如在測量的距離、角度和速度中的至少一個小於或等於預定值的情況中)，超聲診斷設備200可以確定運動的探頭以用於精確診斷。因此，在操作S440中，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第二操作模式，如上參照圖3所述，超聲診斷設備200可以在正常模式下發送或接收超聲波。

圖7是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖。圖8是用於描述圖7中操作方法的示圖。

在操作S510中，超聲診斷設備200可設置感興趣的區域(ROI)。例如，通過使用滑鼠和觸控螢幕，超聲診斷設備200可基於選擇ROI的用戶輸入來設置ROI。可選擇地，超聲診斷設備200可通過使用眼球滑鼠、測量用戶的眼球位置和觀看方向的方法或探頭來設置ROI。然而，示例性實施例不限於此，超聲診斷設備200可以通過使用各種方法來設置ROI。

在操作S520中，超聲診斷設備200可以確定探頭將超聲波發送到或從其接收超聲波的區域是否是預定的ROI 620。例如，如圖8中所示，超聲診斷設備200可以確定發送或者接收超聲波的掃描線630和掃描線640是否包括在圖像610的預定的ROI 620中。

當探頭將超聲波發送到或從其接收超聲波的掃描線630包括在預定的ROI 620中時，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第二操作模式(操作S540)，如上參照圖3所述，超聲診斷設備200可在正常模式下發送或接收超聲波。

另一方面，當探頭將超聲波發送到或從其接收超聲波的掃描線640未包括在預定的ROI 620中時，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第一操作模式(操作S530)，如上參照圖3所述，超聲診斷設備300可在低功率模式下發送或接收超聲波。

此外，超聲診斷設備200可以基於獲取的超聲圖像確定探頭的操作狀態。

例如，當探頭未觸摸對象時，因為換能器元件和空氣層之間的阻抗失配大，故超聲診斷設備200可僅從對象的表面獲取超聲信號，由於不能從其他區域獲取超聲信號，所以所述超聲診斷設備200可僅顯示與表面相應的區域的超聲圖像，而不顯示其他區域的超聲圖像。因此，超聲診斷設備200可以對超聲圖像進行分析以確定探頭是否觸摸對象。

超聲診斷設備200可感測超聲圖像和幀之間的變化。當變化大時，超聲診斷設備200可以確定探頭的運動大，當變化小時，超聲診斷設備200可以確定探頭的運動小。

因此，當探頭未觸摸對象或者探頭的運動大時，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第一操作模式，如上參照圖3所述，超聲診斷設備200可以在低功率模式下發送或接收超聲波。

另一方面，當探頭觸摸對象並且探頭的運動小時，超聲診斷設備200可將操作模式設置為第二操作模式，如上參照圖3所述，超聲診斷設備200可以在正常模式下發送或接收超聲波。

圖9是示出根據示例性實施例的操作超聲診斷設備的方法的流程圖。圖10A至圖12是用於描述圖9的操作方法的示圖。

參照圖10A，根據示例性實施例的超聲診斷設備200可包括N個數量的換能器元件和M個數量的AFE。為了減小功耗，超聲診斷設備200可以選擇性地僅驅動N個換能器元件中的一些。因此，超聲診斷設備200可包括選擇N個換能器元件中的一些換能器的復用器810，並且復用器810可以是基於換能器元件的數量(N)和AFE的數量(M)的N：M復用器。

參照圖9，在操作S710中，超聲診斷設備200可以將超聲波發送到對象，並接收反射的回波信號。

超聲診斷設備200可根據超聲信號的接收深度在第一操作模式或者第二操作模式下操作。

例如，在操作S720中，超聲診斷設備可以將超聲信號的接收深度與預定深度進行比較。當接收深度小於預定深度時，復用器810可根據以上參照圖4A所述的孔徑增長方案選擇一些換能器元件812。在操作S730中，操作模式可被設置為第一操作模式。

復用器810可以選擇針對獲取超聲信號的掃描線連續排列的M個換能器元件812。另外，當從等式(1)計算的換能器元件的數量小於M時，超聲診斷設備200可切斷接收回波信號的AFE 814中的一些AFE的電源以及與所述一些AFE相應的波束形成器的電源。

如圖10B所示，當超聲波信號的接收深度大於或等於預定深度時，復用器810可根據以上參照圖4B所述的稀疏元件方案選擇一些換能器元件。在操作S740中，操作模式可被設置為第二操作模式。

在這種情況下，復用器810保持孔徑尺寸，並可從N個換能器元件820選擇M個換能器元件816。復用器810可按照相同間隔選擇M個換能器元件，例如，每隔一個換能器元件。

例如，當AFE的數量(M)是換能器元件的數量(N)的一半時，復用器810可以選擇元件1、元件3、元件5、元件7、……、元件N-3和元件N-1，或者可選擇元件2、元件4、元件6、元件8、……、元件N-2和元件N。噹噹AFE的數量(M)是換能器元件的數量(N)的三分之一時，復用器810可選擇元件1、元件4、元件7、……、和元件N-2，例如，每隔三個換能器元件。

如上所述，超聲診斷設備200可包括小於換能器元件的數量的AFE，從而降低功耗。當接收深度小於預定深度時，超聲診斷設備200可基於孔徑增長方案在第一操作模式下操作，從而使超聲圖像的質量的退化最小化。另一方面，當接收深度等於或大於預定深度時，超聲診斷設備200可基於稀疏元件方案在第二操作模式下操作，從而使超聲圖像的質量的退化最小化。

圖11A和圖11B是示出根據示例性實施例的超聲診斷設備的配置的示圖。

參照圖11A和圖11B，超聲診斷設備200可包括M個數量的2:1復用器(即，第二復用器920中的一個或更多個)以及一個N:M復用器(即，第一復用器910)。可選擇地，取代於M個數量的2:1第二復用器，可使用一個集成復用器，但這不是限制。

第一復用器910的輸入端818可被連接到N個數量的換能器元件820，第一復用器910可基於孔徑增長方案根據第一操作模式從N個換能器元件820選擇M個數量的換能器元件812。例如，如上參照圖4所述，第一復用器910可針對獲取超聲信號的掃描線來選擇M個換能器元件。

第二復用器920可選擇第一操作模式和第二操作模式中的一個。多個第二復用器920的第一輸入端921可被分別連接到N個換能器元件820中的基於孔徑增長方案根據第二操作模式選擇的M個換能器元件816，多個第二復用器920的第二輸入端922可被分別連接到第一復用器910的輸出端822。

例如，當M為N/2時，M個數量的第二復用器920的第一輸入端921可被分別連接到元件1、元件3、元件5、元件7、……、元件N-7、元件N-5、元件N-3和元件N-1，M個第二復用器920的第二輸入端922可被分別連接到第一復用器910的輸出端822。

因此，當接收深度小於預定深度時，第二復用器920可選擇第一值(對應於第一操作模式的選擇)，當接收深度等於或大於預定深度時，第二復用器920可選擇第二值(對應於第二操作模式的選擇)，並通過第一輸出端921輸出第一值或第二值。

圖12A示出了通過使用128個通道獲取的超聲圖像829。圖12B示出了通過使用針對掃描線連續的64個通道獲取的超聲波圖像830，而不管接收深度如何。圖12C示出了基於接收深度通過使用第一操作模式(基於孔徑增長方案的通道選擇)和第二操作模式(基於稀疏元件方案的通道選擇和按照三個元件間隔從128個元件中的元件的選擇)獲取的超聲圖像832。

將圖12A和圖12B進行比較，在接收深度深的區域，超聲圖像830的質量退化。然而，將圖12A和圖12C進行比較，即使在接收深度深的區域，超聲圖像832的質量也幾乎沒有退化。

如上所述，根據一個或更多個示例性實施例，低功率模式和正常模式根據探頭的操作狀態信息被自動地設置和執行，因此，由超聲診斷設備消耗的功率被降低，從而減少了產生的熱量。

根據超聲信號的接收深度，換能器元件通過孔徑增長方案或稀疏元件方案被選擇性地驅動，從而使圖像質量的退化最小化。

根據示例性實施例的超聲診斷設備的元件和操作方法可被實施為計算機可讀記錄介質上的計算機可讀代碼。計算機可讀記錄介質是可儲存其後可被計算機系統讀取的數據的任何存儲裝置。計算機可讀記錄介質的示例包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤和光數據存儲器。計算機可讀記錄介質也可以是分布於網絡的耦合計算機系統，從而計算機可讀代碼可以以分布方式被儲存和執行。

上述示例性實施例和優點僅是示例性的且不被理解為限制。本教導可容易地應用於其他類型的設備。示例性實施例的描述意於說明，不限制權利要求的範圍，並且很多替代、修改和變形將對於本領域的技術人員是顯而易見的。