CN114098798A - 用于监测超声探头健康状况的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“用于监测超声探头健康状况的方法和系统”。本发明提供了用于监测超声探头健康状况的系统和方法。该方法包括针对多个元件中的每一个元件通过从元件中的一个元件发射超声信号并且基于所发射的超声信号在两个或更多个元件上接收信号来从超声探头的多个元件采集测试数据。该方法包括自动分析来自元件的该测试数据以确定该超声探头的健康报告。该健康报告包括该超声探头的多个部件中的每一个部件的健康状态。部件中的至少一个部件不是换能器阵列的一部分。该方法包括在显示设备上自动显示该健康报告。该健康报告包括部件中的至少一个部件的信息。
Description
技术领域
某些实施方案涉及超声成像。更具体地,某些实施方案涉及用于监测超声探头的超声探头健康状况的方法和系统,该超声探头具有换能器阵列,该换能器阵列具有多个元件。
背景技术
超声成像是用于对人体内的器官和软组织成像的医学成像技术,以及用于材料的非破坏性测试的成像技术。超声成像使用实时、非侵入式高频声波来产生二维(2D)、三维(3D)和/或四维(4D)(即实时/连续3D图像)图像。
超声成像是用于诊断各种医学病症的有价值的非侵入式工具。当超声操作者注意到超声探头的严重缺陷时,通常通过手动执行探头维护测试来维护超声探头。为了在超声探头上执行维护,进入维护模式,并且手动执行用于测试超声探头的方案。用于测试超声探头的方案可能是耗时的过程,并且可能需要现场工程师的技能和经验。此外,现有的探头维护方案无法单独分析探头部件,从而使得探头评估和诊断既繁琐又复杂。此外,现有超声探头监测系统不评估探头缺陷对图像质量的影响。
通过将此类系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较,常规和传统方法的进一步限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。
发明内容
提供了一种用于监测超声探头健康状况的系统和/或方法,基本上如结合附图中的至少一个附图所示和/或所述,如权利要求中更完整地阐述。
从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征、以及其例示的实施方案的细节。
附图说明
图1是根据各种实施方案的通信地耦接到外部系统的示例性超声系统的框图,该超声系统和/或该外部系统可操作以监测超声探头健康状况。
图2是根据各种实施方案的串扰采集序列的表示的示例性显示。
图3是根据各种实施方案的为多个超声探头部件中的每一个超声探头部件提供单独的得分的健康报告的示例性显示。
图4是根据各种实施方案的为超声探头的总体健康提供全局得分的健康报告的示例性显示。
图5是根据各种实施方案的提供图像质量的估计的成像区域的图形表示的示例性显示。
图6是示出根据示例性实施方案的可用于监测超声探头健康状况的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
某些实施方案可见于用于监测超声探头的超声探头健康状况的方法和系统,该超声探头具有换能器阵列,该换能器阵列具有多个元件。各种实施方案具有每当连接或使用超声探头时在扫描模式下自动分析超声探头健康状况的技术效果。某些实施方案具有分别分析探头部件,诸如换能器元件、透镜、油、顶盖、电路、可能的多路复用器等的技术效果。各种实施方案具有分析图像质量度量,诸如分辨率、灵敏度、对比度等的技术效果,以评估探头缺陷对图像质量的影响。
当结合附图阅读时,将更好地理解前述发明内容以及某些实施方案的以下具体实施方式。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言,这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此,例如,功能块(例如,处理器或存储器)中的一个或多个功能块可在单件硬件(例如,单一用途或通用处理单元或一块随机存取存储器、硬盘等)或多件硬件中实现。类似地,程序可以是独立程序,可以作为子例程包含在操作系统中,可以是安装的软件包中的功能等。应当理解,各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解,可以组合实施方案,或者可以利用其他实施方案,并且可以在不脱离各种实施方案的范围的情况下做出结构的、逻辑的和电气的改变。因此,以下详述不应视为限制性意义,并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
如本文所用,以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤,除非明确说明此类排除。此外,对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性的实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外,除非明确地相反说明,否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。
另外,如本文所用,术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而,许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外,如本文所用,短语“图像”用于指超声模式,诸如B模式(2D模式)、M模式、三维(3D)模式、CF模式、PW多普勒、CW多普勒、MGD,和/或B模式和/或CF的子模式,诸如剪切波弹性成像(SWEI)、TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio,并且在某些情况下还包括MM、CM、TVD,其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。
此外,如本文所用,术语处理器或处理单元是指可执行各种实施方案需要的所需计算的任何类型的处理单元,诸如单核或多核:CPU、加速处理单元(APU)、图形板、DSP、FPGA、ASIC或它们的组合。
应当指出的是,本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理,该处理在一些实施方案中包括波束形成,而在其他实施方案中不包括波束形成。例如,可在不进行波束形成的情况下形成图像,诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵,使得乘积是图像,并且其中该过程不形成任何“波束”。另外,可使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如,合成孔径技术)来执行图像的形成。
在各种实施方案中,例如,在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像,包括超声波束形成,诸如接收波束形成。具有根据各种实施方案形成的软件波束形成器架构的超声系统的一个具体实施在图1中示出。
图1是根据各种实施方案的通信地耦接到外部系统200的示例性超声系统100的框图,该超声系统100和/或该外部系统200可操作以监测超声探头健康状况。参见图1,示出了通信地耦接到外部系统200的超声系统100。超声系统100包括发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、A/D转换器122、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和档案138。
发射器102可包括可操作以驱动超声探头104的合适逻辑、电路、接口和/或代码。超声探头104可包括压电、电容式微机械超声换能器(CMUT)、微机械超声换能器(MUT)元件等的二维(2D)阵列。超声探头104可包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件106和一组接收换能器元件108。超声探头104可包括外壳、顶盖、透镜、匹配层、背衬结构、挠曲件、导线、专用集成电路(ASIC)和/或一定量的油等。在某些实施方案中,超声探头104可操作以采集覆盖解剖结构,诸如心脏、血管、胎儿或任何合适的解剖结构的至少大部分的超声图像数据。例如,压电元件106的换能器阵列可各自生成指向目标诸如感兴趣的区域(ROI)的超声信号(例如,声波)。超声信号的至少一部分从目标反射回换能器元件108作为回波。换能器元件106、108可包括为换能器元件106、108提供结构支撑的外壳。例如,该外壳可以是形成超声探头104的主体的壳体。换能器元件106、108可包括声学叠堆,该声学叠堆包括耦接到接地电极和信号电极的压电层。电极可被提供为在压电层的全部或基本上全部的占有面积上方延伸的层,或者可被提供为另一种形状并且/或者在压电层的少于全部的占有面积上方延伸。电极可通过一条或多条总线、挠曲件、导线、电缆等导电地耦接到ASIC。声学叠堆还可以包括设置在压电层上的一个或多个匹配层和设置在压电层下方的背衬层组件。顶盖和/或透镜可提供超声探头104的盖子。在各种实施方案中,油可存在于声学叠堆与超声顶盖和/或透镜之间。
发射波束形成器110可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以控制发射器102,发射器102通过发射子孔径波束形成器114驱动该组发射换能器元件106以将超声发射信号发射到感兴趣区域(例如,人、动物、地下空腔、物理结构等)中。发射的超声信号可从感兴趣对象中的结构(如血细胞或组织)反向散射,以产生回波。回波由接收换能器元件108接收。
超声探头104中的这组接收换能器元件108可操作以将接收的回波转换为模拟信号,通过接收子孔径波束形成器116进行子孔径波束形成,然后传送到接收器118。接收器118可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以接收来自接收子孔径波束形成器116的信号。可将模拟信号传送至多个A/D转换器122中的一个或多个A/D转换器。
多个A/D转换器122可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以将来自接收器118的模拟信号转换为对应的数字信号。多个A/D转换器122设置在接收器118与RF处理器124之间。尽管如此,本公开在这方面并不受限制。因此,在一些实施方案中,多个A/D转换器122可被集成在接收器118内。
RF处理器124可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以解调由多个A/D转换器122输出的数字信号。根据一个实施方案,RF处理器124可包括复解调器(未示出),该复解调器可操作以解调数字信号以形成代表对应回波信号的I/Q数据对。然后可将RF或I/Q信号数据传送到RF/IQ缓冲器126。RF/IQ缓冲器126可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以提供由RF处理器124生成的RF或I/Q信号数据的临时存储。
接收波束形成器120可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以执行数字波束形成处理,以例如对经由RF/IQ缓冲器126从RF处理器124接收的延迟信道信号求和并输出波束求和信号。所得到的处理的信息可以是从接收波束形成器120输出并且传送到信号处理器132的波束求和信号。根据一些实施方案,接收器118、多个A/D转换器122、RF处理器124和波束形成器120可被集成到单个波束形成器中,该单个波束形成器可以是数字的。在各种实施方案中,超声系统100包括多个接收波束形成器120。
用户输入设备130可用于输入患者数据、扫描参数、设置、选择协议和/或模板、选择检查类型等。在示例性实施方案中,用户输入设备130可操作以配置、管理和/或控制超声系统100中的一个或多个部件和/或模块的操作。就这一点而言,用户输入设备130可操作以配置、管理和/或控制发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和/或档案138的操作。用户输入设备130可包括按钮、旋转编码器、触摸屏、触摸板、轨迹球、运动跟踪、语音识别、鼠标设备、键盘、相机和/或能够接收用户指令的任何其它设备。在某些实施方案中,例如,用户输入设备130中的一者或多者可集成到其它部件诸如显示系统134中。例如,用户输入设备130可包括触摸屏显示器。
信号处理器132可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以处理超声扫描数据(即,求和的IQ信号),以生成用于在显示系统134上呈现的超声图像。信号处理器132可操作以根据所采集的超声扫描数据上的多个可选择超声模态来执行一个或多个处理操作。在示例性实施方案中,信号处理器132可操作以执行显示处理和/或控制处理等。随着接收到回波信号,可以在扫描会话期间实时处理采集的超声扫描数据。附加地或另选地,超声扫描数据可在扫描会话期间暂时存储在RF/IQ缓冲器126中并且在在线操作或离线操作中以不太实时的方式处理。在各种实施方案中,处理的图像数据可呈现在显示系统134处和/或可存储在档案138处。档案138可以是本地档案、图像归档和通信系统(PACS)、企业档案(EA)、与供应商无关的档案(VNA),或用于存储图像和相关信息的任何合适的设备。
信号处理器132可以是一个或多个中央处理单元、微处理器、微控制器等。例如,信号处理器132可以是集成部件,或者可分布在各个位置。在示例性实施方案中,信号处理器132可包括健康分析处理器140。信号处理器132可能够从用户输入设备130和/或档案138接收输入信息、接收图像数据、生成可由显示系统134显示的输出并且响应于来自用户输入设备130的输入信息来操纵输出等。包括健康分析处理器140的信号处理器132可能够执行例如根据各种实施方案的本文所讨论的方法和/或指令集中的任一者。
超声系统100可操作以按适用于所考虑的成像情况的帧速率连续采集超声扫描数据。典型的帧速率在每秒5帧至120帧的范围内,但可以更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示系统134上。图像缓冲器136被包括以用于存储未被安排立即显示的所采集的超声扫描数据的处理的帧。优选地,图像缓冲器136具有足够的容量来存储至少几分钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器136可体现为任何已知的数据存储介质。
信号处理器132可包括健康分析处理器140,该健康分析处理器包括可操作以自动分析来自超声探头104的多个元件的测试数据以确定超声探头的健康报告的合适的逻辑、电路、接口和/或代码。测试数据可通过超声探头104从超声探头104的换能器阵列的换能器元件106中的一个换能器元件发射超声信号并且响应于所发射的超声信号在换能器元件108中的至少两个换能器元件上接收信号来采集。因此,从小孔发射超声信号,并且所接收的信号在大于发射孔的接收孔上被接收。该过程通过以下方式继续:通过从换能器元件106中的另一个换能器元件发射超声信号来对发射孔的位置进行移位,直到可以确定超声探头104的每个单独部件,诸如顶盖、透镜、匹配层、压电元件、CMUT元件、MUT元件、背衬结构、挠曲件、导线、ASIC和/或油的性能特性。
健康分析处理器140包括可操作以分析测试数据的合适的逻辑、电路、接口和/或代码。例如,健康分析处理器140可被配置为执行串扰采集序列,其中一个元件(或一组元件)被击发,并且所有元件将超声信号记录为接收元件。针对作为发射元件的所有元件(或元件组)重复该过程。图2是根据各种实施方案的串扰采集序列的表示的示例性显示300。参见图2,显示300示出了具有三个不同区的串扰采集序列的表示,这三个不同区包括串扰区302、透镜回波区304和后向散射区306。通常不显示串扰采集序列的表示。相反,串扰采集序列的原始数据可被分析并且存储在档案138或任何合适的数据存储介质处。健康分析处理器140可被配置为分析串扰采集序列的区以生成超声探头104的健康报告。例如,健康分析处理器140可分析串扰区302中的测试数据以标识与超声探头104的电路和/或叠堆结构有关的问题。又如,健康分析处理器140可分析透镜回波区304中的测试数据,以标识与透镜、发射换能器元件106和/或接收换能器元件108有关的问题。健康分析处理器140可例如分析后向散射区306中的测试数据,以标识与发射换能器元件106和/或接收换能器元件108有关的问题。
再次参见图1,健康分析处理器140包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以基于来自超声探头104的多个元件的所分析的测试数据来生成健康报告。该健康报告可以为超声探头部件中的每一个超声探头部件,诸如顶盖、透镜、匹配层、压电元件、CMUT元件、MUT元件、背衬结构、挠曲件、导线、ASIC和/或油提供由健康分析处理器140生成的单独的得分。图3是根据各种实施方案的为多个超声探头部件414、424、434中的每一个超声探头部件提供单独的得分416、426、436的健康报告的示例性显示400。参见图3,显示400呈现发射换能器元件410、414、接收换能器元件420、424和透镜区域430、434的健康报告。健康报告的发射换能器410、接收换能器420和透镜430中的每一者提供对应于每个元件414、424、434的单独的得分416、426、436。该单独的得分416、426、436可参考基线412、422、432。该基线412、422、432可针对表示峰和/或可接受的操作条件的特定部件410、420、430进行调整。健康报告在图3中表示为条形图;然而,可提供部件410、420、430和元件414、424、434得分416、426、436的列表、图示、数字得分或任何合适的视觉标识符。在各种实施方案中,健康报告可进行颜色编码以表示各种范围的操作条件,诸如理想的/良好的条件(绿色)、有关的/一般条件(黄色)和差的/临界条件(红色)、或任何合适的操作条件水平和颜色。健康报告可呈现在显示系统134的显示400处,呈现在外部系统200的显示400处,并且/或者可存储在档案138或任何合适的数据存储介质处。
再次参见图1,健康报告可以为超声探头104提供由健康分析处理器140生成的全局得分。该全局得分可由健康分析处理器140部分地基于超声探头部件中的每一个超声探头部件的单独的得分来确定。图4是根据各种实施方案的为超声探头104的总体健康提供全局得分510、520、530的健康报告的示例性显示500。参见图4,显示500呈现健康报告,该健康报告提供超声探头104的全局得分510、520、530。该全局得分可呈现为数值510、视觉图标520、全局得分随时间推移的图形表示530和/或全局得分的任何合适的视觉标识符。全局得分510、520、530可进行颜色编码以表示各种范围的操作条件,诸如理想的/良好的条件(绿色)、有关的/一般条件(黄色)和差的/临界条件(红色)、或任何合适的操作条件水平和颜色。健康报告可呈现在显示系统134的显示500处,呈现在外部系统200的显示500处,并且/或者可存储在档案138或任何合适的数据存储介质处。
再次参见图1,健康分析处理器140包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以自动确定并且呈现所分析的超声探头104的所提议的服务动作。例如,健康分析处理器140可被配置为针对超声探头部件中的每一个超声探头部件确定超声探头部件的健康状态是否在目标范围之外。健康分析处理器140可被配置为确定用于处理超声探头部件中在目标范围之外的每一个超声探头部件的所提议的服务动作。例如,所提议的服务动作可包括对超声探头104和/或具有在目标范围之外的健康得分的一个或多个超声探头部件进行修复、替换等。健康分析处理器140可在超声系统100的显示设备134或外部系统200的显示设备处呈现针对超声探头104和/或具有在目标范围之外的健康得分的超声探头部件中的每一个超声探头部件的所提议的服务动作。附加地或另选地,所提议的服务动作可存储在档案138处和/或任何合适的数据存储介质处。
健康分析处理器140可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以自动生成并且呈现具有估计图像质量下降的标记区的成像区域的图形表示。例如,该图形表示可包括多个区。区中的每一个区可包括基于超声探头部件中的每个超声探头部件的所确定的健康状态在区中的每一个区中将发生的图像质量下降的估计的标签。标签可以是文本、数字标签、颜色编码的阴影和/或估计的图像质量下降的任何合适的标识符。图5是根据各种实施方案的提供图像质量的估计的成像区域的图形表示的示例性显示600。参见图5,显示600呈现了具有多个图像区610的成像区域的图形表示。区610中的每一个区由颜色编码的阴影标记,其中图像区域的顶部、右侧区610包括对应于大于其他图像区域的区610的估计的图像质量下降的阴影612。图形表示可呈现在显示系统134的显示600处,呈现在外部系统200的显示600处,并且/或者可存储在档案138或任何合适的数据存储介质处。
再次参见图1,健康分析处理器140可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以使用超声探头部件中的每一个超声探头部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型自动生成并且呈现模拟图像。健康分析处理器140可进一步被配置为使用超声探头部件中的每一个超声探头部件的新的健康状态基于数字仿真模型自动生成并且呈现参考图像。新的健康状态可对应于与超声探头部件中的每一个超声探头部件相关联的基线,使得如果超声探头部件在新的健康状态下操作,则参考图像提供图像将如何出现的参考。健康分析处理器140可被配置为在超声系统100的显示系统134或外部系统200的显示系统处同时呈现模拟图像和参考图像,使得超声操作者或其他用户可查看由超声探头104提供的图像下降的量。模拟图像和/或参考图像可存储在档案138或任何合适的数据存储介质处。
健康分析处理器140可被配置为将健康报告导出到外部系统200。例如,外部系统200(诸如远程工作站、服务器和/或任何合适的计算设备)可通信地耦接到超声系统100。外部系统200可从超声系统100接收健康报告,以及从超声系统100或其他超声系统接收与附加的超声探头104相关的健康报告。外部系统200可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码,该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以分析超声探头104的健康报告和针对附加的超声探头获得的附加的健康报告。外部系统200可被配置为基于超声探头104的健康报告和附加的超声探头的健康报告来生成标识任何问题的报告。外部系统200可随时间的推移聚集数据和/或多个超声探头104单元,以使用人工智能算法进行一些统计分析、模式检测和/或构建预测模型。
显示系统134可以为能够将视觉信息和/或音频信息传送给用户的任何设备。例如,显示系统134可包括液晶显示器、发光二极管显示器、和/或任何合适的一种或多种显示器。显示系统134可包括被配置为提供音频反馈的扬声器。显示系统134可操作以显示信息并且/或者提供来自信号处理器132和/或档案138的音频反馈,诸如健康报告、服务动作、图像质量估计、成像区域的图形表示、基于数字仿真模型的模拟图像、使用新的健康状态的基于数字仿真模型的参考图像、动态图像均衡和/或任何合适的信息。
档案138可以是与超声系统100集成和/或(例如,通过网络)可通信地耦接到超声系统100的一个或多个计算机可读存储器,诸如图像归档和通信系统(PACS)、企业档案(EA)、与供应商无关的档案(VNA)、服务器、硬盘、软盘、CD、CD-ROM、DVD、紧凑存储装置、闪存存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦除和可编程只读存储器,和/或任何合适的存储器。档案138可包括例如由信号处理器132访问和/或结合到信号处理器132的数据库、库、信息集或其他存储器。例如,档案138能够暂时或永久地存储数据。档案138可能能够存储医学图像数据、由信号处理器132生成的数据和/或信号处理器132可读取的指令等。在各种实施方案中,档案138存储健康报告、服务动作、图像质量估计、成像区域的图形表示、基于数字仿真模型的模拟图像、使用新的健康状态的基于数字仿真模型的参考图像、基线、新的健康状态、串扰采集序列、超声图像、用于监测超声探头健康状况的指令、用于生成健康报告的指令、用于提供图像质量估计的指令和/或用于导出健康报告的指令等。
图6是根据示例性实施方案的示出可用于监测超声探头健康状况的示例性步骤702至724的流程图700。参见图6,示出了包括示例性步骤702至724的流程图700。某些实施方案可省略一个或多个步骤,和/或以与所列顺序不同的顺序执行步骤,和/或组合下文讨论的某些步骤。例如,在某些实施方案中可能不执行一些步骤。又如,某些步骤可能以与下面所列时间顺序不同的时间顺序执行,包括同时执行。
在步骤702处,超声系统100的超声探头104可以从换能器阵列的多个元件106中的一个元件(或子集)发射超声信号。例如,每当连接或使用超声探头时,超声探头104可以扫描模式发起对测试数据的采集。
在步骤704处,超声系统100的超声探头104可响应于所发射的超声信号而在多个元件108中的至少一个元件上接收信号。例如,由一个或多个元件108接收的信号可在大于发射孔的接收孔上被接收。所接收的信号响应于在步骤702处所发射的超声信号,并且作为测试数据被提供给超声系统100的信号处理器132的健康分析处理器140。
在步骤706处,超声系统100的信号处理器132自动分析来自多个元件的测试数据以确定超声探头104的健康报告。可重复步骤702至706,以采集和分析与响应于来自超声探头104的换能器阵列的多个元件中的每一个元件的超声信号的发射而接收的信号相对应的测试数据。健康报告可基本上与超声探头104上的耦合凝胶和/或其他碎片的存在或不存在无关。健康分析处理器140可分析串扰采集序列的串扰区302中的测试数据,以标识与超声探头104的电路和/或叠堆结构有关的问题。健康分析处理器140可分析串扰采集序列的透镜回波区304中的测试数据,以标识与透镜、发射换能器元件106和/或接收换能器元件108有关的问题。健康分析处理器140可例如分析串扰采集序列的后向散射区306中的测试数据,以标识与发射换能器元件106和/或接收换能器元件108有关的问题。健康分析处理器140可使用串扰采集序列的分析结果来生成健康报告。该健康报告可提供关于超声探头104的每个部件的健康状态的信息、由超声探头104产生的图像质量的信息和/或超声探头104的总体健康的全局得分。
在步骤708处,超声系统100的信号处理器132可在显示系统134处自动呈现健康报告。例如,信号处理器132的健康分析处理器140可在超声系统100的显示系统134处呈现在步骤706处生成的健康报告。健康报告可以为超声探头部件414、424、434中的每一个超声探头部件,诸如顶盖、透镜、匹配层、压电元件、CMUT元件、MUT元件、背衬结构、挠曲件、导线、ASIC和/或油提供单独的得分416、426、436,例如,如图3所示。该单独的得分416、426、436可参考基线412、422、432。健康报告可被表示为条形图、列表、图示、数字得分、或部件410、420、430和元件414、424、434得分416、426、436的任何合适的视觉标识符。在各种实施方案中,健康报告可进行颜色编码以表示各种范围的操作条件,诸如理想的/良好的条件(绿色)、有关的/一般条件(黄色)和差的/临界条件(红色)、或任何合适的操作条件水平和颜色。附加地或另选地,健康报告可以为超声探头104提供全局得分510、520、530,例如,如图4所示。全局得分510、520、530可由健康分析处理器140部分地基于超声探头部件中的每一个超声探头部件的单独的得分来确定。全局得分可呈现为数值510、视觉图标520、全局得分随时间推移的图形表示530和/或全局得分的任何合适的视觉标识符。全局得分510、520、530可进行颜色编码以表示各种范围的操作条件,诸如理想的/良好的条件(绿色)、有关的/一般条件(黄色)和差的/临界条件(红色)、或任何合适的操作条件水平和颜色。
在步骤710处,超声系统100的信号处理器132可参考目标范围自动确定每个部件的健康状态。例如,信号处理器132的健康分析处理器140可被配置为针对超声探头部件中的每一个超声探头部件确定超声探头部件的健康状态是否在目标范围之外。该目标范围可对应于超声探头104的特定部件的可接受健康得分的范围。
在步骤712处,超声系统100的信号处理器132可自动确定并且在显示系统134处呈现目标范围之外的每个部件的所提议的服务动作。例如,信号处理器132的健康分析处理器140可被配置为确定用于处理超声探头部件中在目标范围之外的每一个超声探头部件的所提议的服务动作。所提议的服务动作可包括对具有在目标范围之外的健康得分的一个或多个超声探头部件进行修复、替换等。健康分析处理器140可在超声系统100的显示设备134处呈现针对具有在目标范围之外的健康得分的超声探头部件中的每一个超声探头部件的所提议的服务动作。
在步骤714处,超声系统100的信号处理器132可自动生成并且在显示系统134处呈现具有估计图像质量下降的标记区的成像区域的图形表示。例如,该图形表示可包括例如如图5所示的多个区610。区610中的每一个区可包括基于超声探头部件中的每一个超声探头部件的所确定的健康状态在区中的每一个区中将发生的图像质量下降的估计的标签。标签可以是文本、数字标签、颜色编码的阴影和/或估计的图像质量下降的任何合适的标识符。图形表示可呈现在超声系统100的显示系统134的显示600处。
在步骤716处,超声系统100的信号处理器132可以使用超声探头104的每个部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型在显示系统134处自动呈现模拟图像。例如,信号处理器132的健康分析处理器140可生成模拟图像并且在显示系统134处呈现该模拟图像,以展示由超声探头104提供的当前估计的图像质量。
在步骤718处,超声系统100的信号处理器132可使用超声探头104的每个部件的新的健康状态基于数字仿真模型在显示系统134处自动呈现参考图像。例如,信号处理器132的健康分析处理器140可被配置为使用超声探头部件中的每一个超声探头部件的新的健康状态基于数字仿真模型自动生成并且呈现参考图像。新的健康状态可对应于与超声探头部件中的每一个超声探头部件相关联的基线,使得如果超声探头部件在新的健康状态下操作,则参考图像提供图像将如何出现的参考。健康分析处理器140可被配置为在超声系统100的显示系统134处同时呈现步骤716的模拟图像和步骤718的参考图像,使得用户可参考基于新的健康状态提供的参考图像可视化由具有当前健康状态的超声探头104提供的任何图像下降。在各种实施方案中,健康分析处理器140可自动指示模拟图像上的一个或多个区域,该一个或多个区域示出与参考图像相比的图像质量下降。
在步骤720处,超声系统的信号处理器132可将健康报告导出到外部系统200。例如,外部系统200(诸如远程工作站、服务器和/或任何合适的计算设备)可通信地耦接到超声系统100。外部系统200可从超声系统100接收健康报告,以及从超声系统100或其他超声系统接收与附加的超声探头104相关的健康报告。
在步骤722处,外部系统200可以分析超声探头104的健康报告和从附加的超声探头获得的附加的健康报告。例如,外部系统200可以分析超声探头的健康报告以确定超声探头的问题。
在步骤724处,外部系统200可基于超声探头104的健康报告和从附加的超声探头获得的附加的健康报告来提供标识任何问题的报告。
本公开的各方面监测超声探头104的超声探头健康状况,该超声探头具有包括多个元件106、108的换能器阵列。根据多个实施方案,方法700可包括针对多个元件106、108中的每一个元件,通过发射702来自多个元件106中的一个元件或子集的超声信号并且基于所发射的超声信号在多个元件108中的至少一个元件上接收704信号,从多个元件106、108采集测试数据。方法700可包括自动分析706来自多个元件106、108的测试数据以确定超声探头104的健康报告。该健康报告可包括超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的健康状态。多个部件410、420、430中的至少一个部件430可以不是换能器阵列的一部分。方法700可包括在显示设备134上自动显示708健康报告。健康报告可包括多个部件410、420、430中的至少一个部件的信息416、426、436。
在代表性的实施方案中,健康报告包括超声探头104的全局得分510、520、530。在示例性实施方案中,健康报告包括针对多个部件410、420、430中的每一个部件的单独的得分416、426、436。在各种实施方案中,方法700包括确定710多个部件410、420、430中的一个部件的健康状态在目标范围之外。方法700可包括确定712用于处理多个部件410、420、430中具有在目标范围之外的健康状态的一个部件的所提议的服务动作。方法700可包括在显示设备134上显示712所提议的服务动作。在某些实施方案中,多个部件410、420、430包括顶盖、透镜430、434、匹配层、压电元件410、414、420、424、CMUT元件、MUT元件、背衬结构、挠曲件、导线、ASIC或一定量的油中的至少一者。在代表性的实施方案中,方法700包括自动生成图像质量的估计并且在显示设备134上进行显示714。在示例性实施方案中,图像质量的估计包括成像区域600的图形表示。该成像区域600的图形表示可包括多个区610。多个区中的每一个区可基于图像质量下降的估计进行颜色编码612,基于多个部件410、420、430中的每一个部件的所确定的健康状态在多个区610中的每一个区中将发生该图像质量下降。在各种实施方案中,图像质量的估计包括使用超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型来生成模拟图像并且在显示设备134上进行显示716。在代表性的实施方案中,方法700包括使用超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的新的健康状态基于数字仿真模型来生成参考图像并且在显示设备134上进行显示718。
在某些实施方案中,方法700包括将超声探头104的健康报告导出720到远程位置200。方法700可包括分析722超声探头104的健康报告和从远程位置200处的附加的超声探头获得的多个附加的健康报告。方法700可包括提供724基于超声探头104的健康报告和从附加的超声探头获得的多个附加的健康报告来标识任何问题的报告。在示例性实施方案中,多个元件108中的至少两个或更多个元件彼此相邻或与多个元件106中的一个元件相邻。在某些实施方案中,健康报告可包括由于与基线412、422、432相比下降而对图像质量产生负面影响的多个部件410、420、430中的至少一个部件的信息416、426、436。在各种实施方案中,基线412、422、432包括超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的新的健康状态。在某些实施方案中,健康报告基本上与超声探头104上的耦合凝胶和/或其他碎片的存在或不存在无关。在代表性的实施方案中,自动分析706来自多个元件106、108的测试数据以确定超声探头104的健康报告包括分析多个元件106、108之间的串扰302。
各种实施方案监测超声探头104的超声探头健康状况,该超声探头具有包括多个元件106、108的换能器阵列。根据各种实施方案,方法700可包括针对多个元件106、108中的每一个元件,通过发射702来自多个元件106中的一个元件或子集的超声信号并且基于所发射的超声信号在多个元件108中的至少一个元件上接收704信号,从多个元件106、108采集测试数据。方法700可包括自动分析706测试数据以确定超声探头104的健康报告。该健康报告可包括超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的健康状态。多个部件410、420、430中的至少一个部件430可以不是换能器阵列的一部分。方法700可包括使用超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型在显示设备134上显示716模拟图像。方法700可包括使用超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的新的健康状态基于数字仿真模型在显示设备134上与模拟图像同时显示718参考图像。
在示例性实施方案中,至少一个部件410、420、430包括换能器阵列410、420。在各种实施方案中,自动分析706测试数据以确定健康报告包括确定透镜430、434、匹配层、压电元件410、414、420、424、CMUT元件、MUT元件、背衬结构、挠曲件、导线、ASIC或一定量的油中的两者或更多者的健康状态。在某些实施方案中,方法700包括自动指示718模拟图像上的一个或多个区域,该一个或多个区域示出与参考图像相比的图像质量下降。在代表性的实施方案中,方法700包括显示714成像区域600的图形表示。成像区域600的图形表示可包括多个区610。多个区610中的每一个区可基于图像质量下降的估计进行颜色编码612,基于超声探头104的健康报告在多个区610中的每一个区中将发生该图像质量下降。
某些实施方案提供了超声系统100,该超声系统被配置为监测超声探头104的超声探头健康状况,该超声探头具有换能器阵列,该换能器阵列具有多个元件106、108。超声系统100可包括超声探头104、显示设备134和处理器132、140。超声探头104可包括换能器阵列,该换能器阵列包括多个元件106、108。处理器132、140可与超声探头104和显示设备134进行电子通信。处理器132、140可被配置为通过对多个元件106、108中的每一个元件执行步骤来控制超声探头104以从多个元件106、108采集测试数据。这些步骤可包括从多个元件106中的一个元件或子集发射信号。这些步骤可包括基于所发射的信号在多个元件108中的至少一个元件上接收信号。处理器132、140可被配置为自动分析测试数据以确定超声探头104的健康报告。该健康报告可包括超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的健康状态。多个部件410、420、430中的至少一个部件430可以不是换能器阵列的一部分。处理器132、140可被配置为在显示设备134上自动显示健康报告,该健康报告包括超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的健康状态。健康报告可包括多个部件410、414、420、424、430、434中的至少一个部件的信息416、426、436。
在各种实施方案中,健康报告包括针对多个部件410、414、420、424、430、434中的每一个部件的单独的得分416、426、436。在代表性的实施方案中,处理器132、140可被配置为当超声探头104上存在凝胶时自动分析测试数据以确定超声探头104的健康报告。在示例性实施方案中,处理器132、140可进一步被配置为使用超声探头104的多个部件410、420、430中的每一个部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型来生成模拟图像并且在显示设备134上进行显示。在某些实施方案中,健康报告可包括由于与基线412、422、432相比下降而对图像质量产生负面影响的多个部件410、420、430中的至少一个部件的信息416、426、436。
如本文所用,术语“电路”是指物理电子部件(即,硬件)以及可配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。例如,如本文所用,当执行一条或多条第一代码时,特定处理器和存储器可包括第一“电路”,并且在执行一条或多条第二代码时,特定处理器和存储器可包括第二“电路”。如本文所用,“和/或”表示列表中的由“和/或”连结的项中的任一个或多个项。例如,“x和/或y”表示三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。作为另一个示例,“x、y和/或z”表示七元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。如本文所用,术语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或例证。如本文所用,术语“例如(e.g.)”和“例如(for example)”引出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所用,电路“用于”或“被配置为”每当该电路包括执行功能的必需硬件和代码(如果需要的话)时就执行该功能,不管是否通过某些用户可配置的设置禁用或不启用该功能的执行。
其他实施方案可提供计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质,和/或机器可读设备和/或非暂态机器可读介质,该计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质和/或该机器可读设备和/或非暂态机器可读介质上存储有机器代码和/或具有可由机器和/或计算机执行的至少一个代码段的计算机程序,从而使机器和/或计算机执行如本文所述的步骤,用于监测超声探头的超声探头健康状况,该超声探头具有换能器阵列,该换能器阵列具有多个元件。
因此,本公开可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本公开可能以集中方式在至少一个计算机系统中实现,或以分布式方式实现,其中不同的元件分布在若干互连的计算机系统上。适于执行本文所述的方法的任何种类的计算机系统或其他装置都是合适的。
各种实施方案也可嵌入计算机程序产品中,该计算机程序产品包括能够实现本文所述的方法的所有特征,并且当加载到计算机系统中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序是指以任何语言、代码或符号表示的一组指令的任何表达,这些指令旨在使具有信息处理能力的系统直接执行特定功能或在以下两项或其中一项之后执行特定功能:a)转换为另一种语言、代码或符号;b)以不同的物质形式进行复制。
虽然已经参考某些实施方案来描述了本公开,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以进行各种改变并可以替换等同物。另外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。因此,本公开不旨在限于所公开的特定实施方案,而是本公开将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。
Claims (21)
1.一种用于监测超声探头的超声探头健康状况的方法,所述超声探头具有包括多个元件的换能器阵列,所述方法包括:
通过对所述多个元件中的每一个元件执行以下步骤来从所述多个元件采集测试数据:
从所述多个元件中的一个元件或子集发射超声信号;
基于所发射的超声信号在所述多个元件中的至少一个元件上接收信号;
自动分析来自所述多个元件的所述测试数据以确定所述超声探头的健康报告,其中所述健康报告包括所述超声探头的多个部件中的每一个部件的健康状态,其中所述多个部件中的至少一个部件不是换能器阵列的一部分;以及
在显示设备上自动显示所述健康报告,其中所述健康报告包括所述多个部件中的至少一个部件的信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述健康报告包括所述超声探头的全局得分。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述健康报告包括所述多个部件中的每一个部件的单独的得分。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
确定所述多个部件中的一个部件的所述健康状态在目标范围之外;
确定用于处理所述多个部件中具有在所述目标范围之外的所述健康状态的所述一个部件的所提议的服务动作;以及
在所述显示设备上显示所述提议的服务动作。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个部件包括顶盖、透镜、匹配层、压电元件、电容式微机械超声换能器(CMUT)元件、微机械超声换能器(MUT)元件、背衬结构、挠曲件、导线、专用集成电路(ASIC)或一定量的油中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的方法,还包括自动生成图像质量的估计并且在所述显示设备上进行显示。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述图像质量的估计包括成像区域的图形表示,其中所述成像区域的所述图形表示包括多个区,其中所述多个区中的每一个区基于图像质量下降的估计进行颜色编码,基于所述多个部件中的每一个部件的所确定的健康状态在所述多个区中的每一个区中将发生所述图像质量下降。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述图像质量的估计包括使用所述超声探头的所述多个部件中的每一个部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型来生成模拟图像并且在所述显示设备上进行显示。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括使用所述超声探头的所述多个部件中的每一个部件的新的健康状态基于所述数字仿真模型来生成参考图像并且在所述显示设备上进行显示。
10.根据权利要求1所述的方法,还包括:
将所述超声探头的所述健康报告导出到远程位置;
分析所述超声探头的所述健康报告和从所述远程位置处的附加的超声探头获得的多个附加的健康报告;以及
基于所述超声探头的所述健康报告和从所述附加的超声探头获得的所述多个附加的健康报告来提供标识任何问题的报告。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个元件中的至少两个或更多个元件彼此相邻或与所述多个元件中的一个元件相邻。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述健康报告包括由于与基线相比下降而对图像质量产生负面影响的所述多个部件中的至少一个部件的信息。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述基线包括所述超声探头的所述多个部件中的每一个部件的新的健康状态。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述健康报告基本上与所述超声探头上的耦合凝胶和/或其他碎片的存在或不存在无关。
15.根据权利要求1所述的方法,其中所述自动分析来自所述多个元件的所述测试数据以确定所述超声探头的健康报告包括分析所述多个元件之间的串扰。
16.一种用于监测超声探头的超声探头健康状况的方法,所述超声探头具有包括多个元件的换能器阵列,所述方法包括:
通过对所述多个元件中的每一个元件执行以下步骤来从所述多个元件采集测试数据:
从所述多个元件中的一个元件或子集发射超声信号;
基于所发射的超声信号在所述多个元件中的至少一个元件上接收信号;
自动分析所述测试数据以确定所述超声探头的健康报告,其中所述健康报告包括所述超声探头的多个部件中的每一个部件的健康状态,其中所述多个部件中的至少一个部件不是换能器阵列的一部分;
使用所述超声探头的所述多个部件中的每一个部件的所确定的健康状态基于数字仿真模型在显示设备上显示模拟图像;以及
使用所述超声探头的所述多个部件中的每一个部件的新的健康状态基于所述数字仿真模型在所述显示设备上与所述模拟图像同时显示参考图像。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述至少一个部件包括所述换能器阵列。
18.根据权利要求16所述的方法,其中所述自动分析所述测试数据以确定所述健康报告包括确定透镜、匹配层、压电元件、CMUT元件、MUT元件、背衬结构、挠曲件、导线、ASIC或一定量的油中的两者或更多者的所述健康状态。
19.根据权利要求16所述的方法,还包括自动指示所述模拟图像上的一个或多个区域,所述一个或多个区域示出与所述参考图像相比的图像质量下降。
20.根据权利要求16所述的方法,还包括显示成像区域的图形表示,其中所述成像区域的所述图形表示包括多个区,其中所述多个区中的每一个区基于图像质量下降的估计进行颜色编码,基于所述超声探头的所述健康报告在所述多个区中的每一个区中将发生所述图像质量下降。
21.一种超声系统,所述超声系统包括:
超声探头,所述超声探头包括换能器阵列,所述换能器阵列包括多个元件;
显示设备;
处理器,所述处理器与所述超声探头和所述显示设备进行电子通信,其中所述处理器被配置为执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法。
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