KR100238787B1 - 퍼스널 컴퓨터 구성을 갖는 초음파 영상화 시스템 - Google Patents

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브린턴 요크스 더블유. 주니어
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Abstract

초음파 진단 영상화 시스템은 디지털 에코신호를 처리하며 디스플레이용 초음파 영상 신호를 내는 퍼스널 컴퓨터 플랫폼을 갖추고 있다. 퍼스널 컴퓨터 플랫폼의 확장버스구조는 초음파 시스템에 필요하거나 요망되는 빔형성기카드, 디지털 신호처리카드, 비디오카드 및 네트웍카드와 같은 보조 프로세서를 수용한다. 바람직한 실시예에서 확장버스에 연결된 빔형성기에 의해 생긴 디지털 신호샘플은 퍼스널 컴퓨터 플랫폼의 CPU에 의해 실행된 소프트웨어에 의한 디스플레이를 위해 처리된다. 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 시스템을 위한 바람직한 소프트웨어 구성은 실시간 하에 실행되는 다수의 목적 지향된 소프트웨어 타스크들로 구성되며, 효율적이고도 강한 다중작업 작동시스템이다. 전체 초음파 시스템의 성능 업그레이드는 고성능 CPU로 CPU의 간단한 교체에 의해 실행되며, 따라서 퍼스널 컴퓨터 CPU 기술의 진보와 조화하여 연속적인 초음파 시스템 성능 개선점을 제공한다.

Description

퍼스널 컴퓨터 구성을 갖는 초음파 영상화 시스템{ULTRASONIC DIAGNOSTIC IMAGING SYSTEM WITH PERSONAL COMPUTER ARCHITECTURE}
본발명은 초음파 진단 영상화 시스템에 관한 것이며, 특히 퍼스널 컴퓨터 플랫폼을 위해 설계된 초음파 진단 영상화 시스템에 관한 것이다.
초기 초음파 시스템은 간단한 실험실용 장치이었다. 압전변환기 결정은 변환기를 구동하기 위해 파형 발생기회로에 및 결정에 의해 수신된 에코를 수신 및 증폭하게되는 증폭기회로에 와이어드될 것이다. 수신된 에코는 오실로스코프의 스크린을 가로질러 에코의 단일선의 스위프(sweep)를 시동하여 연구자로 하여금 에코가 나온 깊이를 결정할수 있게 해줄 것이다.
그러나, 에코의 단일선은 극히 제한적인 디스플레이였으며, 2개의 2차원 영상화 시스템의 개발을 가져왔다. 많은 인접선들을 갖는 영역을 주사하는 가장 간단한 방법은 결정을 제거하는 것이었기 때문에, 기계적 주사를 제어하고 선의 디스플레이를 위해 주사운동을 위치좌표로 번역하기 위한 기계적 섹터 주사장치가 곧 개발되었다. 연속적으로 나오는 선들을 동시에 디스플레이하기 위해 장기 지속성 형광체(phosphors)를 갖는 저장관이 사용되었다.
기계적 주사장치에 고유한 신뢰성 문제는 이러한 메카니즘을 제거하려는 욕구를 가져왔고 선형 배열의 변환기가 출현하기 시작하였다. 선형 배열은 시스템에 다른 회로, 배열의 다른 소자들을 증폭기에 잇달아 연결하기 위한 스위칭 회로나 아니면 각 변환기 소자에 대한 개개 증폭기의 증식을 도입하였다. 후자의 접근은 작동 증폭기와 같은 초소형 전자기술에서의 진보에 의해 크게 도움을 받았다. 2차원 디스플레이를 위한 저장관은 원하는 디스플레이 포맷에서 영상을 만들 수 있고 디스플레이를 위해 영상을 저장할수 있는 디지털 주사변환기의 개발로 쓸모없게 되었다.
초음파 기기를 위한 새로운 회로의 이 부단한 발전과 새로운 다른 회로의 증식의 기대되는 연속편은 초음파 시스템: 모듈성을 제조하는 회사들에 의한 두드러진 응답을 가져왔다. 별도의 모듈로서 패키지된 회로로, 모듈은 그것들이 유용해짐에 따라 새롭고 더 진보된 모듈로 쉽게 대체될수 있고, 새롭고 다른 기능을 갖는 모듈들이 현존하는 시스템의 모듈에 연결될수 있다. 1970년대 중반에 대부분의 회사들은 그들의 제품을 모듈성으로 하였는데, 대표적인 회사는 Mark III Echocardiography System of Advanced Technology Laboratories , Inc. 이다. Mark III 초음파 시스템은 바퀴달린 19인치 랙에서 서로의 정상에 장치된 3 또는 4개의 모듈로 구성되었다. 전형적인 구조에서 Mark III 시스템은 펄스에코모듈, DSC(디지털 주사 변환기) 모듈, 비디오 디스플레이모듈, 및 스트립 차트 기록기 모듈을 포함하였다. Mark III 시스템은 여전히 오늘날의 초음파 시스템에 전형적인 기능들의 배치를 나타내었다. 펄스에코모듈은, 전송을 조절하였고 여러 유형의 주사(예를들면, M-모드, A-모드 또는 섹터주사)를 위한 초음파 프로브에 의한 인식에 응답한 "전위(front end)" 모듈이었다. DSC 모듈은 신호 후처리와, M-모드, A-모드, 도플러, 또는 2차원 영상화를 위한 디지털 주사 변환을 수행한 "백엔드(back end)" 모듈이었다. 결과된 영상은 비디오 디스플레이 모듈에 실시간 디스플레이되거나 스트립 차트 기록기 모듈에 기록될 것이다. 각 모듈은 모듈의 기능을 조절 또는 변화시킬수 있는 모듈의 앞에서의 자체의 제어장치 및 손잡이를 가지고 있었다. 시스템은 모듈을 19인치 랙에 부가 또는 대체시킴으로써 새롭거나 다른 기능성을 업그레이드시킬수 있었다.
1980년대에는 모듈성, 즉 독특한 인쇄회로판으로서의 모듈의 구성에 더 이상의 발달을 보았는데, 이들은 모두 통상의 백플레인 보드를 갖는 카드 케이지에 밀어넣게된다. 백플레인 보드는 모듈의 필요한 상호 연결을 제공하였고 모든 모듈을 위한 단일 제어판에 케이블에 의해 연결될 것이다. 디지털 전자공학에서의 진보는 모듈에 다수의 마이크로 프로세서들이 상주하기 시작하고, 각 모듈이 독특한 특수 목적의 프로세서의 특징을 취하기 시작했기 때문에 모듈의 증가된 복잡성과 정교함을 가져왔다.
본발명자는 이 발달을 관찰하였고 이 하드웨어 구성의 본질인 모듈성은 실제로 크게 감소되었음을 주목하였다. 모듈성 인쇄회로판이 쉽게 제거되고 동일한 새로운 회로판으로 교체될수 있는 이러한 시스템을 제공할 때, 설계 및 업그레이딩의 목적을 위한 모듈성은 종종 많은 모듈들에 그것들이 마치 제공된 시스템의 설정된 구성요소들인 것처럼 변화를 요한다. 특히, 여러 모듈들의 소프트웨어는 종종 복잡한 방식으로 서로 얽혀져 있고 주의깊게 제어되어야 한다. 예를들어서, 다른수의 변환기소자를 갖는 새로운 프로브를 부가하는 것은 소자들로부터 신호를 구동 및 수신하고 소자의 새로운 수로부터 빔을 형성하기 위해 빔형성기에의 수정을 요하고, 프로브로부터의 새로운 수의 빔을 처리하고 주사선의 새로운 수를 디스플레이를 위한 영상으로 주사변환하기 위해 다른 모듈들에의 수정을 요할 것이다. 각 모듈을 위한 소프트웨어는 보통 밀접하게 배위된 방식으로 수정되어야 한다. 이 하나의 프로브의 부가는 각각이 의존하는 궁극적으로 전체 시스템을 통해 변화들의 시퀀스를 요하고 이전 시스템 기능들에 한 변화들과 상호 작용하는 것이 필요하다. 그리고 만일 후속수정이 이들 변화의 한가지를 방해한다면, 새로운 프로브의 작동을 위한 전체 순서가 와해된다.
초음파 시스템 설계의 이 종래의 지혜를 무시하여, 본발명자는 초음파 시스템이 이러한 강도의 특수화된 프로세서 및 모듈은 지니는 것을 더 이상 필요하지 않게 하기로 결정하였다. 본발명자는 실시간에 현대의 초음파 영상화 시스템의 모든 기능들을 수행하는 것이 필요한 순수연산능력의 수준을 계산하였다. 본발명자는 대략 200 MIPS (millions of instructions per second)의 처리능력(또는 대역폭)을 갖는 프로세서가 전형적인 초음파 시스템에 필요한 모든 신호 및 디스플레이 처리를 수행할수 있다는 것을 발견하였다. Sun Microsystems, Digital Equipment Corporation , Hewlett-Packard 및 Silicon Graphics Inc. 와 같은 회사들로부터의 많은 현재의 독점 워크스테이션들이 이 성능수준이 가능하다. 그러나, 더 중요하게도 Intel PentiumR칩과 Motorola Power PCTM칩과 같은 고속 중앙처리장치(CPU)를 함유하는 소비자 시장을 위한 퍼스널 컴퓨터(PC)도 또한 이 성능수준에 현재 접근하고 있거나 이미 가능하다. 이것은 초음파 시스템의 모든 기능이 아니라면 대부분의 기능에 대해 프로세서로서 개방구성을 갖는 시중 구입되는 워크스테이션 또는 PC를 사용하는 가능성을 열고 있다. 현대 초음파 기계에서 시스템 제어기의 전형적인 기능인 주사가 시작되기전에 모듈을 간단히 콘디쇼닝하는 것과 주사의 동안에 사용자 제어장치를 수동 모니터링하는 대신에, 고성능 워크스테이션 또는 PC는 고품질의 초음파 영상을 형성하고 디스플레이하기 위해 필요한 에코신호의 모든 처리를 수행하는 것 뿐만아니라 모든 시스템 제어기 기능을 수행할수 있다.
본발명의 원리에 따르면, 퍼스널 컴퓨터 구성을 이용하는 초음파 시스템이 제공된다. PC 또는 워크스테이션의 CPU는 영상형성을 위한 초음파 에코의 처리를 모두는 아니라면 대부분의 처리를 위해 사용된다. 바람직한 실시예에서 PC의 확장 슬롯이 빔형성기 카드, 비디오카드, 디지털 신호 처리카드, 및 네트웍 카드와 같은 특징들을 설치하기 위해 사용된다. 확장카드는 홈 퍼스널 컴퓨터에서와 같이 CPU에 버스시킴으로써 PC의 CPU의 용량을 증대시킨다. 그리고, 홈 퍼스널 컴퓨터에서와 같이 궁극적으로 시스템의 모든 작동은 CPU의 제어시 또는 제어하에 소프트웨어에 의해 수행된다. 본발명의 바람직한 구체예에 따르면 CPU는 CPU에의 액세스에 경합하는 다수의 우선 배정된 타스크중에서 CPU의 시간을 할당 및 배분하는 다중작업 스케쥴러에 의해 작동된다. 스케쥴러는 실시간 사건이 일어남에 따라 CPU에 의한 실행을 위한 타스크들을 계획하고 타스크들이 실행되는 시간기간을 조정하여 초음파 데이터가 연속적으로 처리되고 디스플레이되도록 요구되는 기능들 중에서 유용한 처리능력을 균형잡는다. 이 소프트웨어 기초의 시스템 설계의 바람직한 구성은 목적 지향된 설계인데, 여기서 소프트웨어 타스크들은 그것들에 제공된 모든 목적 데이터 세트의 필요에 대해 융통성있게 작동하고 필요를 분별하는 능력과 그것들의 독립성을 보장하는 캡슐화된 형태로 따로따로 설계되고 수정된다. 이것은 모듈성 하드웨어 기초의 구성의 발달에서 잃게된 모듈성 및 품질보장의 이점을 제공한다.
본발명의 PC 또는 워크스테이션 기초의 소프트웨어 구성은 하드웨어 기초의 설계를 능가하는 이점 즉, 워크스테이션 및 PC의 늘 증가하는 성능을 따라가는 능력을 제공한다. 초음파 시스템의 성능은 시스템의 총 처리능력에 의해 제한된다. 본발명의 구체예에서 궁극적으로 모든 작동의 성능 수준은 단일 구성요소-CPU의 용량에 의해 결정된다. 따라서, 본발명의 초음파 시스템의 궁극적으로 모든 기능은 단일시스템 구성요소, CPU칩을 교체함으로써 향상 또는 개선될수 있다. 초음파 시스템은 이 단일 구성요소를 교체하거나 또는 기껏해야 새로운 머더보드 및 CPU에 소프트웨어 구성을 포팅하는 간단한 수단에 의해서 더 신속해지고 더 강해져서 개선된 기능성 및 변통자재를 가능하게 할 것이다. 초음파 산업에서 개선된 성능은 컴퓨터 산업에서 워크스테이션 및 PC의 자연적 발달에 의해 자동적으로 제공될 것이다.
도 1은 종래기술의 전형적인 모듈성 하드웨어 기초의 초음파 시스템 구성의 블록도를 예시하며,
도 2는 본발명의 퍼스널 컴퓨터 초음파 시스템 구성의 블록도를 예시하며,
도 3은 본발명의 퍼스널 컴퓨터 초음파 시스템 구성의 상세블록도이며,
도 4는 본발명의 구성된 실시예의 머더보드 및 확장카드의 평면도이며,
도 5는 본발명의 퍼스널 컴퓨터 초음파 시스템의 하드웨어구조 및 소프트웨어 구성 둘다의 블록도이며,
도 6은 본발명의 바람직한 실시예의 목적 지향된 소프트웨어 설계의 3가지 전형적인 목적을 예시하며,
도 7a 및 도 7b는 시스템 초기설정의 동안에 본발명의 바람직한 실시예의 작동을 예시하는 흐름도이며,
도 8a 및 도 8b는 초음파 영상화의 동안에 본발명의 바람직한 실시예의 작동을 예시하는 흐름도이며,
도 9는 도 8a 및 도 8b의 흐름도에 따라 수행될수 있는 색흐름 영상화를 예시하며,
도 10은 본발명의 구성된 실시예에서 빔형성기(beamformer) 순서기의 블록도를 예시하며,
도 11은 도 8a 및 도 8b의 흐름도에 따라 수행될수 있는 동시적인 2D 및 M-모드 영상화를 예시하며,
도 12는 본발명의 퍼스널 컴퓨터 초음파 시스템의 제2 실시예의 하드웨어 구조 및 소프트웨어 구성 둘다의 블록도이다.
종래기술의 전형적인 초음파 시스템에서 초음파 에코는 일련의 직결 연결된 특수 목적회로에 의해 처리된다. 에코가 수신됨에 따라, 그것들은 즉시 연속적으로 처리되고 디스플레이된다. 아날로그시스템에서 주사 및 처리는 동기적으로 작동되며, 아날로그 에코신호들은 수신 즉시 연속적으로 처리되어야 하기 때문이다. 수신기에 대한 보조항목은 송신기인데, 초음파 펄스가 일단 송신되면 수신기는 에코신호들이 수신됨에 따라 그것들을 충분히 연속해서 처리함으로써 즉시 응답해야 하기 때문이다. 전형적인 종래기술 시스템에서, 초음파 시스템의 특수화된 기능들을 수행하는 모듈들은 초음파 에코를 처리하기 위해 중앙제어기의 지시하에 함께 연결되어 있다.
도 1을 참조하면, 전형적인 모듈성 하드웨어 기초의 초음파 시스템 구성이 나타나있다. 선형배열 변환기(10)와 같은 초음파 프로브는 프로브에 의한 송신 및 수신을 제어하는 빔형성기 모듈(20)의 콘넥터(12)에 밀어넣어져 있다. 빔형성기 모듈(20)은 증폭 및 대역 여파와 같은 신호 전처리를 위한 RF(라디오 주파수)신호 처리모듈(30)에 결합되어 있는 수신된 초음파 에코의 빔(또는 주사선 또는 레이라인(raylines))을 형성한다. 그 다음 RF 신호는 버스(14)에 의해 에코 검출모듈(24), 도플러모듈(26), 및 색흐름모듈(28)에 결합된다. 에코가 2차원(2D 또는 B 모드 또는 그레이 스케일) 영상을 형성하도록 처리되어야 한다면, 에코 검출모듈(24)은 에코를 검출 및 처리하기 위해 가동되어 2D 에코신호를 형성한다. 만일 에코가 스펙트럼 또는 오디오 도플러 디스플레이를 형성하도록 처리되어야 한다면, 그것들은 처리되어 도플러 신호 추정치와 스피커(52)를 위한 변조된 오디오 신호를 형성한다. 만일 에코가 색흐름 도플러 디스플레이의 색구성요소들을 형성하도록 처리되여야 한다면, 그것들은 색흐름 모듈(28)에 의해 도플러 처리된다. 모듈(24,26 또는 28)에 의해 처리된 신호들은 적당한 상형성 모듈에 의한 영상처리를 위해 버스(16)를 통해 결합된다. 에코검출모듈(24)로부터 2D신호는 주사변환기 모듈(30)에 의해 원하는 영상 포맷으로 변환될수도 있고 또는 M-모드 모듈(32)에 의해 M-모드 디스플레이로 변환될수도 있다. M-모드 모듈은 또한 도플러모듈(26)에 의해 일어난 신호의 스펙트럼 디스플레이를 형성하기 위해 사용될수 있고, 또는 별도의 특수화된 스펙트럼 디스플레이 모듈이 제공될수도 있다. 색흐름 모듈(28)과 에코 검출모듈(24)로부터의 신호들은 주사변환기 모듈(30)에 제공될수 있고 여기에서 신호들은 원하는 포맷으로 색흐름 영상을 형성하도록 결합된다. CineloopR메모리(34)는 비디오 루프 또는 실시간 또는 슬로우 모션 영상 순서들로서 후속재생을 위해 사전주사 변환되거나 후주사 변환된 영상의 순서들을 저장한다.
주사변환기 모듈, M-모드모듈, 또는 Cineloop 메모리에 의해서 나온 영상은 버스(18)를 통해 비디오 프로세서 모듈에 결합되는데, 이것은 영상 디스플레이(50)에 의해 요구된 형태의 비디오 출력신호를 낸다. 초음파 영상은 조작원에 의해 영상위에 그려진 환자의 이름 또는 스케일 마커 또는 측정치와 같은 문자 및 숫자 또는 도해 정보와 결합될수도 있다. 이 도해 정보는 버스(18)를 통해 그래픽 모듈(18)에 의해 비디오 프로세서 모듈(40)에 제공되는데, 여기서 그 정보는 디스플레이(50)에서 초음파 영상과 디스플레이를 위해 결합된다.
도 1의 시스템의 모듈은 제어버스(64)에 의해 각 모듈에 연결되어 있는 시스템 제어기(60)의 제어하에 작동된다. 용어 시스템 제어기는 실제 경우보다 더큰 목적을 암시하는데 시스템 제어기는 일반적으로는 사용자 제어장치(62)와 시스템 모듈사이의 계면에 지나지 않기 때문이다. 조작원이 프로브와 특정유형의 영상화 과정을 선택하기 위해 제어장치를 조작함에 따라 예를들어서, 시스템 제어기가 응답하고 프로브를 작동하기 위한 필요한 데이터를 로딩하도록 빔형성기를 명령하고, 조작원이 요구하는 대로 초음파 정보를 처리 및 디스플레이하도록 준비되도록 다른 모듈들을 명령한다. 일단 모듈들이 적당히 초기 설정되었으면, 시스템 제어기는 일반적으로 사용자 제어장치로부터의 새로운 명령을 기다리기 때문에 비활동 상태에 빠진다. 이것은 모듈의 각각이 모듈의 기능에 전용인 자체의 마이크로 프로세서와 독립적으로 작동하는 장치이기 때문이다. 보통 각 모듈은 하나 또는 그 이상의 별도의 인쇄회로판으로 구성된다. 실제로는 사용자 제어장치를 모니터링하고 경우에 따라서 모듈에의 새로운 셋업 명령을 중재하는 전용의 시스템 제어기(60)는 그 자체가 단일 초음파 에코신호를 결코 처리하지 않는다.
모듈성 하드웨어 구성의 한가지 제한점은 모듈의 순서의 작동이 순서에서 가장 느린 모듈만큼만 효율적이라는 것이다. 따라서, 각 모듈을 가능한 최고 속도로 그것의 전용기능을 수행하도록 설계하기 위한 늘 존재하는 필요가 있다. 특히, 각각의 잇따른 모듈에 대해 그것의 기능을 이전의 모듈보다 더 신속하거나 또는 적어도 이전의 모듈만큼 신속하게 수행하도록 하여 모듈이 들어오는 데이터에 의해 압도될 가능성이 없도록 하는 것이 바람직하다. 순서에서 중간 또는 나중 모듈이 데이터 흐름에 뒤지지 않을수 없게 될 때, 그것과 선행모듈들이 데이터로 정체되거나, 흘러넘치거나 데이터 세트들이 불완전해지거나 비동기적이되거나 또는 시스템이 "붕괴(crash)"된다. 이들 요인들은 각 모듈이 다수의 아마도 수다스의 고속 마이크로프로세서로 설계되는 결과를 가져온다. 전형적인 고성능 초음파 시스템은 일반적으로 다른 모듈기능들에 전용인 20개 단위는 아니라도 수다스의 마이크로프로세서에 상주하는 막대한 계산능력을 포함한다. 이 막대한 계산능력은 한번에 모두 사용되는 일은 거의 없다. 왜냐하면 다수의 연산방식이 유용한 처리모듈의 서브세트와 그것들의 용량만을 사용하기 때문이다.
본발명의 원리에 따라 구성된 초음파 시스템의 블록도를 도 2에 나타내었다. 이 도면이 나타내는 바와같이 초음파 시스템의 중심구성요소는 퍼스널 컴퓨터 플랫폼(70)이다. 여기서 사용된바, 용어 퍼스널 컴퓨터는 개방 및 독점구성을 모두 갖는 워크스테이션 및 퍼스널 컴퓨터 플랫폼을 말한다. 도 1에 나타낸 바와같이, 초음파 프로브는 초음파를 송신하고 초음파 에코를 수신하는데 이것은 빔형성기(20)에 의해 레이라인으로 형성된다. 레이라인은 메모리(72)에 저장되고 여기서 그것들은 퍼스널 컴퓨터(70)에 의해 액세스된다. 주사선은 사용자 제어판(62)의 세팅에 의해 명령된대로 퍼스널 컴퓨터에 의해 처리되고, 결과된 영상은 디스플레이(50)에서 디스플레이를 위해 송신된다. 따라서, 빔형성기에 의해 일어난 레이라인 신호들을 처리하고 비디오 영상신호로 변환하기 위해 요구된 모든 처리는 퍼스널 컴퓨터(70)에 의해 수행된다.
디스크 드라이브, 프린터, VCR, 모뎀 및 네트웍 링크를 포함하는 많은 보조 주변장치들은 표준 퍼스널 컴퓨터 버스 및 콘넥터들에 연결된다. 가청 도플러 신호들은, 보통은 PC의 익숙한 음과 음질을 내는 퍼스널 컴퓨터의 표준스피커(52)를 구동하는 빌트인(buit-in) 오디오 회로에 의해 나온다.
퍼스널 컴퓨터(70)에서 빔형성을 수행하는 것도 또한 본발명의 범위내이다. 본발명의 바람직한 실시예는 PC의 표준 확장기능으로서 빔형성기를 포함함을 알수 있을 것이다. 퍼스널 컴퓨터칩이 발달하고 더 강해지기까지 함에 따라, PC에 대한 소프트웨어에 의해 전적으로 빔형성을 수행하는 것이 선호될 것이다. 그러나, 크게 다양한 오늘날의 현 PC 플랫폼은 빔형성이 도 2에 표시된 대로 비동기적 확장기능으로서 수행될 때 본발명에 적합하다. 비동기적 확장기능으로서 작용함으로써 빔형성기는 PC의 CPU에의 액세스를 얻기까지 기다릴 필요없이 실시간에 작동하도록 정밀하게 타이밍될수 있다. 이 구성은, 또한 편리하게는 많은 현재의 초음파 프로브들에 의해 요구되는 고전압원을 포함하는 퍼스널 컴퓨터 초음파 시스템 구성에 오늘날의 빔형성기의 적합화를 또한 허용한다.
도 3은 본발명의 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 시스템의 더 상세한 블록도이다. 도면은 퍼스널 컴퓨터의 확장버스의 분별있는 사용을 통해서 초음파 시스템의 모든 기능들이 오늘날의 표준 퍼스널 컴퓨터 구성에 의해 수행됨을 나타낸다.
시스템의 중앙에 CPU(82)를 갖는 퍼스널 컴퓨터의 머더보드(80)가 있다. 머더보드(80)에는 초음파 시스템이 실시간에 기능을 수행할수 있게하는 고속 RAM인 시스템 메모리(84)가 위치되어 있다. 초음파 시스템 제어판(62)은 "KB In"으로 표지된 PC의 표준 키보드 입력에 연결되어 있다. 하드 디스크 드라이브(102)는 PC의 SCSI 버스(106)에 연결되어있고, 프린터(104)는 PC의 평행한 포트(108)에 연결되어 있다.
퍼스널 컴퓨터는 공통 확장버스에 연결되어 있는 머더보드에 많은 확장 슬롯이 장치되어 있다. 잘 공지되어 있는 바와같이 인쇄회로확장카드는 PC의 구성과 직접 호환성인 PC에 대한 추가 또는 향상된 용량을 제공하기 위해 이들 슬롯에 밀어넣어질수 있다. 비디오카드, 음성카드, 모뎀카드, 네트웍카드, 및 기타와 같은 확장카드들이 확장슬롯에 밀어넣어질수 있고 모니터, 스피커, 전화선 등에 연결을 위해 PC의 케이스에 개구를 통해 액세스될수도 있다. 도3의 실시예는 초음파 시스템에 요구되는 표준 PC에 용량을 부가함으로써 PC의 이 구성을 이용한다. 확장버스를 통해 이들 용량을 연결시킴으로써, 부가된 기능들은 PC 및 초음파 시스템 구성과 직접 호환성이 되게한다. 도 3의 실시예에서, 디지털 빔형성기(90), DSP (디지털신호 프로세서) 카드(92), 비디오카드(94) 및 네트웍카드(96)가 머더보드(80)의 확장버스에 연결되어 있다. 이들 카드는 초음파시스템의 PC구성과 직접 호환성인 추가의 초음파 기능을 제공한다.
따라서 도 3의 초음파 시스템은 오피스 데스크 또는 집에서 쓰는 전형적인 퍼스널 컴퓨터의 구성과 실질적으로 같은 것으로 보인다. 도 3의 구조는 표준 데스크톱 케이스를 갖는 PC와 유사한 데스크톱 초음파 기계에 이상적으로 들어맞는다. 그러나 본발명은 도 4의 평면도와 같은 다수의 물리적 구조에 적합가능한데, 이 도면에서는 배치의 인쇄회로판이 위에서부터 가장자리에서 보인다. 이 배치는 현재의 전형적인 초음파 시스템의 형성요인에 적합하고 현재 유용한 초음파 빔형성기 보드를 사용하는 것이 유리하다. PC머더보드(80)는 도면에서 오른쪽에 CPU(82) 및 시스템 메모리(84)와 함께 나타내었다. 플로피디스크 드라이브(110)는 머더보드의 표준디스크 제어기 콘넥터(105)에 연결되어 있고 하드 디스크 드라이브(102) 및 광 디스크 드라이브(112)는 머더보드의 SCSI 버스(106)에 연결되어 있다. 하드 디스크 드라이브(102)는 초음파 이용분야, 다른 프로브들(주사헤드)을 위한 데이터 테이블, 그리고 분석 및 리포트 프로그램과 같은 소프트웨어를 보유하며, 광 디스크 드라이브는 초음파 영상의 라이브러리를 저장하기 위해 사용되는데, 이것은 그 다음 다른 시스템 및 워크스테이션으로 이동될수도 있다. 초음파 시스템의 제어판(62)은 머더보드(80)의 키보드 입력에 케이블(114)에 의해 연결되고 트랙볼 제어장치(66)는 케이블(116)에 의해 머더보드의 마우스 입력에 연결된다.
확장버스보드(120)는 머더보드의 확장버스소켓(86)중 하나에 밀어넣어진다. 확장버스보드(120)는 머더보드의 확장버스를 증가된 수의 확장버스 소켓(122)에 확장시키는 작용을 하는데, 이것은 현존하는 빔 형성기 보드에의 연결을 수신하도록 간격져 있다. 이 실시예의 빔형성기는 확장버스보드(120)에 밀어 넣어진 세 개의 보드, 즉 빔형성기 제어기 보드(130)와 두 개의 빔형성기 채널보드(132)를 갖는다. 확장 버스보드 반대편의 빔형성기 보드의 단부에서 주사헤드를 초음파 기계에 연결시키는 두 개의 주사헤드 콘넥터(142)를 장착하는 주사헤드 콘넥터보드(140)가 연결되어 있다. 고전압 조정기보드(134)는 주사헤드 콘넥터보드(140)에 밀어넣어져 주사헤드의 압전 요소를 구동하는데 필요한 전압을 제공한다. 주사헤드 콘넥터 보드는 확장버스 보드위에 두 개의 소켓을 대립시키는 두 개의 빈소켓(136)을 함유하는데 이것들은 추가의 채널보드를 가진 비형성기의 팽창을 위해 이용가능하다.
확장버스보드의 확장버스에는 또한 DSP카드(92), 네트웍카드(96), 및 비디오카드(94)가 연결되어 있다. 비디오카드(94)는 시스템의 디스플레이(50)와 VCR (52)을 위해 케이블(54)을 통해 비디오출력신호를 제공한다. 이들 유형의 일반목적 확장카드는 현재 시중구입 가능하고 이들 목적에 적합하다. 그러나, 시스템 설계자는 대안으로서 초음파 이용분야를 위해 특정적으로 재단한 특수목적 카드를 설계하고자 원할수도 있다. 예를들면, 초음파 시스템은 세계적으로 판매될수도 있고 여러 가지 비디오 표준의 장비와 함께 작용하는 것이 필요할수도 있기 때문에 본발명자는 NTSC, PAL, SECAM, 인터레이스, 비인터레이스 또는 VHS 및 SVHS, VCR 과 같은 여러 포맷의 비디오 신호들을 내도록 특수설계된 비디오 카드를 사용하도록 정하였다. 특수 설계된 비디오카드는 이들 포맷의 각각에서 비디오 신호를 제공하는 콘넥터를 갖는다.
도 4의 배치는 전형적인 초음파 시스템 카드에 쉽게 장치될수 있고 현존하는 빔형성기 보드설계를 이용한다.
종래 기술의 전형적인 하드웨어 기초의 초음파 시스템 구성과는 달리 본발명의 PC 기초의 초음파 시스템은 초음파 기계에 의해 요구되는 작동 및 처리를 수행하기 위한 소프트웨어에 크게 의존한다. 시스템의 소프트웨어는 초음파 영상 데이터를 처리 및 디스플레이하기 위해 CPU에서 실행되는 여러 가지 "타스크(task)"들로 편성된다.
도 5는 본발명의 제1실시예의 하드웨어와 소프트웨어의 상호작용을 예시한다. 머더보드 및 CPU (180)는 도면의 저부에 나타나 있으며, 제어판(62)에 연결되고 확장버스(86)에 의해 확장카드(90-96)에 연결된다. 도면의 중앙에는 여러 메모리 영역들로 논리적으로 분할된 시스템 메모리(184)가 있다. 오른쪽에는 5개의 주 소프트웨어 타스크가 나타나있고, 모두 다중작업 스케쥴러(200)를 통해 작동한다. 다중작업 스케쥴러는 초음파시스템의 실시간 작동능력을 가능하게 한다.
다중작업 스케쥴러(200)는 어느 타스크가 CPU를 사용하게 할지와 언제일지를 결정하는 소프트웨어 프로그램이다. 소프트웨어타스크는 사건과 데이터 구동이며, 사건이 일어나거나 데이터를 처리하는 것이 필요할 때 CPU에의 액세스를 요구한다. 바람직한 실시예에서 시스템의 하드웨어 구성요소들은 일반적으로 사건이 일어날 때 인터럽트를 발생시킨다. 소프트웨어 타스크는 일반적으로 그것들이 데이터 처리를 필요로할 때 다중작업 스케쥴러에 신호를 보낸다. 다중작업 스케쥴러는 우선 순위 기준으로 이들 요구에 응답한다. 구성된 실시예에서 다중작업 스케쥴러(200)는 -128의 가장 낮은 우선 순위로부터 +128의 가장 높은 우선순위에 이르는 256개의 우선순위 수준을 갖는다. 중간 우선순위 값은 0이다. 타스크가 CPU에의 액세스를 요구할 때 다중작업 스케쥴러는 요구의 우선순위와 현재 진행중인 타스크의 우선순위와 CPU에의 액세스를 현재 기다리고 있는 것들을 고려하여 요구를 들어준다. CPU에의 액세스는 할당량(quantum)이라 부르는 시간 간격에 대한 다중작업 스케쥴러에 의해 부여된다.
타스크는 시스템에서 세가지 가능한 상태를 갖는다. 휴면타스크는 현재 진행하고 있지 않으며 일어날 사건을 기다리는 타스크이다. 다른 가능한 상태들중 한가지에 있지 않은 모든 타스크들은 어떤 사건이 일어나기를 기다리면서 휴면중에 있다. 준비가된 타스크는 현재 실행하고 있지 않으나, CPU를 사용하기를 기다리고 있는 것이다. 처리를 위한 새로운 데이터의 도착과 같은 기다리고 있던 사건이 일어났을 때 타스크는 준비가 되어 있다. 사건이 일어날 때, 타스크는 이제 CPU에서 실행할 준비가 되어 있다. 준비된 타스크는 아직 CPU로의 액세스를 얻지 못했거나 또는 현사건을 위한 액세스를 이미 얻었다면 타스크가 아직 마무리되지 않은 것일수도 있다.
실행타스크는 현재 CPU를 사용하고 있다. 그것은 3가지중 한가지가 일어날때까지 실행하기를 계속할 것이다. 먼저, 더 높은 우선순위의 타스크가 준비된다. 이것이 일어날 때, 다중작업 스케쥴러는 현타스크를 선취하고 더 높은 우선순위의 타스크를 실행하기 시작한다. 두 번째의 가능성은 실행타스크가 사건으로부터 입력을 필요로 하는 시점에 이르렀을때이다. 실행타스크가 이 시점에 이를 때 휴면상태로 가고 사건을 기다린다. 세번째 가능성은 실행타스크가 완전한 할당량의 시간동안 CPU의 제어를 가졌다는 것이다. 다중작업 스케쥴러는 CPU에 대한 타임키퍼이고 각시간 할당량이 만기된 후 자체의 인터럽트를 자동적으로 발생시킨다. 실행작업이 이 시점에서 끝나지 않으면, 다중작업 스케쥴러는 타스크를 인터럽트하고 같은 우선순위의 또다른 타스크가 CPU에의 액세스를 기다리고 있는지 알아본다. 만일 하나가 있다면, 다중작업 스케쥴러는 다른 타스크에 CPU에의 액세스를 부여하고 타스크는 준비상태로의 드롭을 인터럽트한다. CPU는 같은 우선순위의 타스크를 그들 각각에 의해 요구되는 처리가 완결될때까지 하나에서 다른 것으로 순환하면서 라운드-보빈방식으로 서비스를 계속할 것이다. 다중작업 스케쥴러는 휴면하고 있는 이들 타스크와, 실행중이거나 준비중인 것들의 리스트를 유지한다. 다중작업 스케쥴러는 이들 리스트에 따라서와 여러타스크들의 우선순위와 시간할당량의 만기에 따라서 CPU에 의한 실행을 위한 타스크들을 계획할 것이다.
같은 우선순위의 타스크의 이 시간 인터리브 처리는 본발명의 또다른 관점을 조명하는데, 이것은 가능한한 많은 타스크에 같은 우선순위를 할당하는 것의 바람직함이다. 제로 우선순위의 많은 타스크들(이 실시예에서 중간 우선순위)이 준비되어있을 때, 그것들은 모든 타스크들이 서비스될때까지 라운드로빈 방식으로 실행될 것이다. 또다른 제로 우선순위타스크가 준비되게하는 이 시간동안에 사건이 일어나면, 다중작업 스케쥴러는 현재 실행하고 있는 타스크의 실행을 즉시 중지하고 다음 타스크으로서 새로 준비된 타스크를 CPU에의 액세스를 얻도록 계획한다. 이 동작에 의해 새로이 준비된 타스크는 CPU에의 즉각적인 액세스를 얻으며 최근 일어나는 사건에 대한 응답을 실행한다.
간단한 예는 이 설계철학이 초음파시스템의 실시간 용량을 유지하는 방법을 예시한다. 구성된 실시예에서 머더보드는 시간의 경과를 측정하는 실시간 클록을 함유한다. 시스템 디스플레이는 일, 시간, 분 및 초로 시간을 디스플레이한다. 자연히, 이 시간 디스플레이 변화는 불규칙한 간격이 아닌 초의 균일한 증분으로 갖는 것이 바람직하다. 이것은 이 구성 실시예에서 1초의 시간이 경과할 때마다 주석타스크에 인터럽트를 보내는 실시간 클록을 가짐으로써 달성된다. 그 다음 주석타스크를 이 사건을 처리할 준비가 되고, 다중작업 스케쥴러는 다음 타스크로서 주석타스크를 CPU에의 액세스를 갖도록 계획한다. 주석타스크는 디스플레이 스크린에 디스플레이 문자를 갱신하기 위해 작동하고, 새로운 시간이 다음 디스플레이 프레임을 가지고 스크린 위에 나타난다. 조작원에게 디스플레이 시간은 1초의 증분이라도 시간을 재는 것으로 나타난다.
주석타스크가 디스플레이 문자를 갱신한후 그것의 작동은 끝난다. 다중작업 스케쥴러는 리스트에서 다음준비타스크에 CPU액세스를 부여하고, 주석타스크는 또다른 사건을 기다리기 위해 휴면으로 돌아간다.
도 5에 예시된 타스크는 이 실시예에서 초음파 신호, 영상 및 디스플레이 처리에 중심인 것들이다. 제어초음파 타스크(210)은 제어판을 조정하고 전체 시스템 작동을 지시한다. 제어 초음파 타스크는 시스템 제어에 대한 조작원 변화에 응답하고 조작원 명령에 응답하여 시스템에 의해 새롭거나 수정된 작동을 셋업한다. 이하 논의된 바와같이 제어초음파 타스크는 시스템 작동에서의 변화들이 효과적으로 구현되었고, 시스템의 다른 타스크들중에서 어떤 디스퓨트 또는 콘플릭트도 중재함을 입증한다.
획득타스크(212)은 RF 메모리에서 저장을 위해 초음파 데이터를 얻기위해 작동한다. 획득타스크는 이 기능을 일반적으로 그것의 지시와, 시스템 메모리(184)의 RF 메모리 영역에서 지정된 위치에 저장된 레이라인 데이터를 내는 디지털 빔형성기(90)의 제어를 통해 수행한다. 획득타스크는 그것의 기능을 네트웍카드(96)를 통해 네트웍에 초음파 데이터를 획득하고 RF메모리에 데이터를 저장함으로써와 같은 다른 방법으로도 수행할수 있다.
신호처리타스크(214)는 획득타스크에 의해 획득된 초음파 데이터를 처리하는 CPU에 의해 실행된다. 이것은 필터링, 증폭, 검출 및 도플러 주파수 추정과 같은 기능을 포함한다. 도 5의 실시예에서, 신호처리타스크는 퍼스널 컴퓨터의 CPU에서 데이터를 처리할수 있거나, 또는 부작업으로서 처리를 위해 DSP 카드(92)에 데이터를 전송할수 있다. 처리를 위해 CPU를 사용할 때, 신호처리타스크는 RF 메모리로부터의 데이터를 액세스하고 데이터를 적당히 처리하여 처리된 데이터(여기서 추정데이터라고 함)를 Cineloop 메모리에 저장한다. DSP 카드에서 데이터를 처리할 때, 신호처리타스크는 데이터를 DSP 메모리 영역으로 이동하고 이로부터 데이터를 DSP 카드에 의해 액세스하고 처리하고 DSP 메모리영역으로 복귀시킨다. 신호처리 타스크는 그 다음 추정 데이터를 Cineloop 메모리에 이동시킨다.
디스플레이 타스크(216)는 CPU에 의해 실행되어 신호처리 타스크에 의해 나온 추정 데이터를 비디오 디스플레이를 위한 라스터 데이터로 변환시킨다. 디스플레이 타스크는 Cineloop 메모리로부터 R-θ데이터를 액세스하고 처리된 데이터를 원하는 영상 포맷으로 변환시킴으로써 섹터 영상을 위한 주사변환을 수행한다. 추정데이터는 섹터, 선형 또는 스크롤링 또는 스위프된 잠정 디스플레이를 포함하는 디스플레이 타스크에 의해 어떤 원하는 영상으로 디스플레이될 수 있다. 디스플레이 타스크는 Cineloop 메모리에 저장된 추정 데이터에 대해 작동하고 그것의 처리결과를 시스템 메모리의 디스플레이 메모리 영역에 저장한다. 디스플레이 메모리 영역에 저장된 라스터 데이터는 그 다음 다양한 비디오 표준에서 비디오 출력신호의 개발을 위해 비디오카드(94)에 의해 자동으로 연속해서 판독된다.
상기 예시한 바와같이 주석타스크(202)는 초음파 디스플레이에 환자이름, 시간, 날짜, 시스템정보, 커서, 포인터, 깊이 마커, TGC 커브 및 측정치들과 같은 영문자, 숫자 및 도형정보의 디스플레이를 제어한다. 퍼스널 컴퓨터는 특히 이러한 디스플레이 정보를 위해 설계되기 때문에, 본발명의 구성된 실시예는 영문자, 숫자, 도형 정보를 위한 PC의 본래의 디스플레이 능력을 사용함으로써 이 사실을 이용한다. 이 본래의 디스플레이는 불투명한 디스플레이 영역에서 영문자, 숫자 및 도형 디스플레이 정보를 함유하는 디스플레이 오버레이를 발생시키고 나머지 영역은 투명한 영역으로서 디스플레이된다. 디스플레이 오버레이는 비디오카드(94)에 송신되고 여기서 그것은 디스플레이 메모리로부터의 초음파 영상을 오버레이하여 초음파영상과 그것의 관련 도형 및 영문자, 숫자 정보를 모두 갖는 복합 디스플레이를 형성시킨다. 조작원에게 시스템은 단일의 총합 화상 디스플레이만을 제공하고 있다. 원한다면, 초음파영상이 PC 들 본래의 디스플레이에서 또한 만들어 질수 있고, 허용가능한 진단영상품질을 위해 충분한 수의 색과 그레이 음영이 주어질수 있다.
여러 가지 타스크들은 데이터 구동이며, 타스크는 타스크를 위해 필요한 데이터가 이용가능하게 되었을 때, 단지 수행됨을 의미한다. 모든 다른 시간들에서 타스크들은 휴면중이고, 다중작업 스케쥴러에 의해 CPU에서 실행을 위해 준비되고 계획되도록할 사건 또는 데이터를 기다린다. 도시하지 않은 다른 타스크들도 시스템에 의해 실행된다. 도플러 오디오 타스크는 예를들면 머더보드의 본래의 음성 포트를 통해 재생을 위한 도플러 사운드를 발생하도록 도플러 추정데이터에서 작동할 것이다. 여러 가지 분석 및 리포트 타스크는 OB/GYN 측정 및 분석과 같은 기능들과 예를들어서, 심장병 전문의를 위한 진단용 보고서의 작성을 수행한다.
시스템 메모리(184)는 머더보드에 물리적으로 위치되거나, 시스템의 다른 영역들에 물리적으로 분할 및 위치된다. 바람직한 실시예에서 도 5에서 점선으로 확장카드에 연결된 3개의 메모리 영역들은 속도 및 효율을 위한 이중 포트메모리이고 관련 확장카드에 물리적으로 위치된다. 이것은 디지털 빔형성기(90)를, 예를들어서 RF 초음파 데이터를 메모리에 그것이 실시간에 수신됨에 따라 연속 기입하는 것을 가능하게 하고 신호처리타스크로 하여금 RF 초음파 데이터를 동시에 주기적으로 비동기적으로 판독 및 처리하게 한다. 마찬가지로, 신호처리타스크는 새로운 RF 데이터를 DSP 메모리 영역에 전송할수 있는 한편, DSP 카드는 데이터를 처리하고 추정데이터를 DSP 메모리에 복귀시킨다. 이중 포트 디스플레이 메모리는 디스플레이 메모리의 한분할에서 디스플레이를 위한 영상을 발달시키는 한편, 비디오카드는 디스플레이 메모리의 또다른 분할에서 앞서 발달시킨 영상을 판독 및 디스플레이한다. 이 메모리의 물리적 분할은 PC 구성의 어떠한 제한에 의해서도 필요하게 되지 않는다. 본발명의 구성된 실시예는 쉽게는 현 퍼스널 컴퓨터 및 워크스테이션의 RAM 확장을 위한 128Mbyte 또는 그 이상의 용량내에서 단지 40Mbytes 의 시스템 메모리를 요한다. 구성된 실시예는 32비트 메모리 주소지정을 이용한다. 이것은 시스템 메모리의 상당한 확장(2 Gbytes 까지)을 허용한다. 시스템에서 각 메모리 위치는 자체의 독특한 주소를 가지며, 모든 시스템 메모리가 원한다면 여러 작동타스크중에서 재분할되도록 허용한다.
본발명의 실시예를 위한 바람직한 소프트웨어 구조는 "목적 지향된 설계"로 공지되어 있는 것을 기초로 한다. 초음파에 있어서 종래의 소프트웨어 접근은 일반적으로 절차적 프로그래밍을 사용하는데, 여기서 소프트웨어 기능은 일정한 명시된 작동을 수행하기 위해 필요할 때 호출되는 루틴 및 서브루틴으로 분류된다. 처리는 초음파 데이터상에서 수행됨에 따라 처리의 결과와 다음 프로세스를 위한 명령은 시스템을 통해 전송된다. 하드웨어 모듈은 그것들이 위해서 설계된 처리를 수행하며, 만일 모듈이 또다른 프로세스를 할수 있다면, 수행되는 프로세스에 관해 명령된다.
목적 지향된 설계는 개념적으로 및 작동적으로 다른 접근이다. 목적 지향된 설계에서, 소프트웨어 기능은 "목적(object)" 들로 분류되고 정의된다. 이들 목적은 독립적이고 자체 함유되어 있다. 각 목적은 캡슐화되어 있으며, 그것이 자체내에 의무를 수행하도록 요구하는 모든 능력을 함유하고 있음을 의미한다. 각 목적은 목적 외적인 어떤것에도 의존함이 없이 독립적으로 기능할수 있다.
바람직한 실시예에서, 각 초음파 데이터 세트는 목적으로서 정의된다. 이 설계로, 각 목적지향된 타스크는 목적 데이터를 수신하고 그것으로 행할 것을 파악하는 책임이 있다.
간단한 비교로 이들 차이점을 설명한다. 종래의 초음파 시스템에서 도플러 레이라인은 RF 신호처리 모듈에 의해 생성될수 있었고, "여기에 앙상블당 12개의 선을 가지고 10내지 17개의 선들에 대한 도플러선의 앙상블들이 있다. xyz 의 필터특성으로 이들 선을 월 필터(wall filter)하고 월 필터된 선들의 플래시 삭제를 수행하고, 그 다음 각 레이라인에 대한 50개 샘플 부피들에 대해 도플러 주파수를 추정하라" 고 하는 명령과 함께 도플러 모듈에 송신될수 있다. 본발명의 목적 지향된 설계 시스템에서, 빔형성기에 의한 도플러 레이라인 데이터의 생성은 획득 타스크로 하여금 "새로운 데이터 준비됨" 이라고 하는 신호처리 타스크에의 신호를 보내게 한다. 사실상, 이것은 어떤 종류의 레이라인데이터가 획득되었든지간에 획득타스크에 의해 보내진 유일한 신호이다. 더욱이, 이것은 시스템에 초음파 영상화의 동안에 한 타스크에 의해 어떤 다른 타스크로 보내진 유일한 메시지이다.
이 간단한 메시지 시스템은 3가지 중요한 결과들을 갖는다. 하나는 제공되는 데이터를 무엇을 하는 것이 필요한지 파악하는 것이 각 타스크에 의존한다는 것이다. 나타낼 것인바, 캡슐화의 목적 지향된 설계 특성과 목적 속성들은 이것을 가능하게 한다. 또다른 결과는 타스크가 수행할수 있는 기능에 대한 고유한 제한점이 없다는 것이다. 타스크는 처리 또는 성능 제한점을 갖지 않는 메시지, 단지 "새로운 데이터 준비됨"이라는 발표만을 수신하기 때문에, 새로운 능력으로 앞으로 타스크를 업그레이드 또는 개선하는 능력이 메시지 시스템에 의해 제한되지 않는다. 세 번째 결과는 타스크가 그 자체에 필요한 어떤 처리이든지 수행하도록 캡슐화되어야 하기 때문에, 시스템의 다른 구성요소 또는 소프트웨어에의 어떤 깨지기 쉬운 연결이나 의존성이 있을수 없다. 이와같이 자체 함유되어있기 때문에, 일단 타스크 또는 목적이 설계되고, 만들어지고 시험되면, 후일에 시스템내의 어디서도 수정 또는 변화에 의해 "붕괴(broken)" 될 수 없다. 이것은 본래적으로 더 안정하고 신뢰성있는 소프트웨어 구성을 가져온다.
도 6은 본발명의 바람직한 실시예에서 초음파 영상형성을 위해 사용된 세가지 부류의 데이터 목적, 즉 획득목적, 추정목적 및 라스터 영상목적을 예시한다. 각 목적은 그 특정목적의 많은 속성들을 함유하는데, 이것들은 각 목적 부류제목 아래에 열거되어 있다. 속성들은 목적과 관련된 데이터의 특성들을 열거하는데, 이것은 특정데이터 세트를 충분히 정의하고 기술하고 있다. 속성들에 기초하여 초음파시스템내의 타스크들은 데이터를 어떻게 처리하고 디스플레이할지를 파악할 것이다.
이 실시예에서 첫 번째 데이터 목적인 획득목적은 획득된 데이터 셀의 속성들을 열거한다. 획득목적은 일반적으로 획득 타스크에 의해 만들어지고 조정된다. 제1속성, DataType 는 2D (그레이스케일 또는 B모드)또는 도플러데이터로서 데이터세트를 정의하고 있다. FramePeriod 속성은 전체 영상 프레임이 획득되는 동안의 시간 간격을 정의한다. FrstRayAngle 속성은 영상의 제1 레이라인의 각기울기를 정의한다. 이것은 예를들면 섹터 주사의 제1 선에 대해 45。 각 또는 선형주사의 제1선에 대해 0。 일수 있다. FrstSmpleOffst 속성은 주사헤드의 표면 또는 섹터의 정점과 레이라인위의 제1 샘플위치사이의 시간 또는 거리간격을 정의한다. NumSamples 속성은 레이라인을 따르는 샘플의 수를 정의하고, NumPRI 속성은 데이터가 도플러데이터일 때 도플러 앙상블의 선의 수, 또는 데이터가 M-모드 데이터일때 M-모드 라인을 형성하도록 평균한 2D선의 수를 정의한다.
List 속성은 데이터 세트에 의해 포위된 레이라인 번호들과 같은 구체적인 데이터 세트에 독특한 정보의 기록을 가리킨다. 이들 기록은 예를들어서, 영상의 레이라인 16-32로 이루어지는 현 데이터 세트를 정의할수 있다.
TaskPtr 속성은 보통의 작동순서와 다른 타스크를 가리키기 위해 사용된다. 예를들면, 획득 목적데이터는 보통 영상처리에 있어서 다음 단계를 위한 신호처리 타스크로 송신된다. 그러나 만일 조작원이 데이터세트를 어떤 중간처리없이 하드 디스크 또는 다른 저장매체에 저장하기 위해 보내고 싶다면 TaskPtr 속성은 다음 프로세스를 위한 데이터 저장타스크를 가리킬 것이다. 마찬가지로, 추정 데이터 세트를 주사변환 또는 디스플레이없이 디스크에 직접 저장하고자 한다면, 추정목적의 TaskPtr 속성은 데이터 저장타스크를 가리킬 것이고, 이로써 디스플레이타스크를 액세스하는 것이 회피된다.
TaskPtr 속성은 목적들을 완전히 기록하기 위해서 또한 사용될수 있다. 예를들면, TaskPtr 은 획득목적으로부터 디스플레이타스크로 향할 수 있고 디스플레이 타스크로 하여금 신호처리에 앞서 RF 데이터 세트를 주사변환하게 한다. 주사변환된 RF 데이터는 신호처리 타스크에 의해 즉시 처리 및 디스플레이될수 있고, 또는 저장되고 나중에 처리 및 디스플레이될수 있다. 도 12의 실시예가 연관하여 이하 논의되는 바와같이 이 변통자재성은 다수의 방식으로 같은 데이터세트를 처리하는 것을 가능하게 할수 있다.
SamplePeriod 는 초음파 데이터 획득 및 신호처리의 속도를 통합하기 위해 사용된 속성이다. 신호처리 타스크가 획득된 데이터 세트를 처리함에 따라 그것은 획득 데이터의 한 샘플을 처리하기 위해 보낸 시간을 주기적으로 평균해서 계산한다. 이 계산은 추정목적의 SamplePeriod 속성에 놓이고 제어초음파 타스크에 의해 주기적으로 모니터링한다. 획득타스크는 획득타스크의 같은 속성에 놓이고 또한 제어초음파 타스크에 의해 검토된 초음파 데이터 샘플을 획득하기 위한 평균시간에 대해 같은 계산을 수행한다. 제어 초음파 타스크는 추정목적의 SamplePeriod 가 획득목적의 것보다 더 커지면, 제어초음파 타스크는 RF 메모리가 신호처리타스크에 의해 데이터가 처리될수 있는 것보다 더 빠른 속도로 새로운 초음파 데이터로 가득차고 있다고 결론내릴 것이다. 제어초음파 타스크는 그 다음 획득 목적에게 새로운 더 긴 SamplePeriod 값을 사용하도록 명령할 것이며, 획득타스크는 빔형성기에게 그것의 송신된 펄스(PRI)의 속도를 감소시키도록 명령함으로써 구현된다. 획득데이터 속도는 이로써 감소되어, 새로운 초음파 데이터가 RF 메모리에서 미처리된 데이터를 중복기재하는 것을 방지한다. 이것은 RF 메모리에 지정되는 것이 필요한 메모리의 양에 절약을 제공한다.
Flags 속성은 또다른 타스크에 의해 수정될수 있는 획득목적의 단지 다른 속성이다. Flags 속성은 관련 데이터 세트가 신호처리를 위해 준비되어 있을 때 설정되는 하나 또는 그 이상의 비트를 함유한다. 신호처리타스크가 획득목적을 검사할 때 그것은 이 비트 또는 비트들이 목적의 데이터 세트가 처리를 요하는지를 결정하기 위해 설정되었는지를 본다. 만일 Flags 비트가 설정되었다면 신호처리의 타스크는 데이터를 처리할 것이고 처리가 완결되었을 때 신호처리타스크는 Flags 비트를 리셋한다. 빔형성기는 새로운 데이터를 RF 메모리에 기록할 때 계속해서 이전 데이터를 중복기재한다. 빔형성기는 그렇게하기 전에 데이터가 중복기재되게하는 Flags 비트가 리셋되었는지를 알기위해 점검한다. 만일 Flags 비트가 리셋되지 않았으면 빔형성기는 데이터가 처리되지 않은 것으로 알고 RF 메모리의 그 영역이 이용가능해지기를 기다려야 한다.
이하 논의되는 바와같이 AcqObjectLink 속성은 현 영상화 작동을 위해 다수의 획득목적을 함께 연결하기 위한 수단을 제공한다.
다른 획득 목적 속성은 자기 묘사적이며 시스템 설계자가 사용할수도 있는 속성들의 단지 일부의 예로서 제공된다. 목적을 위해 사용될수 있는 속성들에는 제한이 없다.
마찬가지로, 추정목적은 신호처리 타스크에 의해 나온 추정데이터세트에 관한 속성들을 함유한다. AcqObject 속성은 하기한 바와같이 신호처리할 데이터 세트를 정의하는 획득 목적의 포인터이다. 획득목적과, 추정목적의 속성들을 사용하여 신호처리타스크는 요구되는 처리의 유형을 파악할수 있다. 획득목적의 검토가 예를들어서(DataType속성으로부터) 데이터 세트가 2D 데이터인 것으로 나타나면 신호처리타스크는 2D 처리를 수행하는 것으로 안다. 추정목적의 BPFiltering 속성에 조회하여 신호처리 타스크는 처리에 사용할 대역여파의 유형을 알게될 것이다. 신호처리 타스크는 DataType 이 도플러 데이터임을 알고 도플러 처리를 수행할 것으로 알고 NumPRI 속성은 각 앙상블을 위해 도플러 주파수 추정에서 사용될 데이터 라인의 수를 신호처리타스크에 알려준다. 추정목적의 DoppEstType 속성은 신호처리타스크로 하여금 도플러 파워 추정치 또는 도플러 주파수 추정치를 계산하도록 안내한다. BufStart 및 BufSize 속성은 추정 데이터 세트의 크기와 Cineloop 메모리에서의 그것의 위치를 정의한다. Flags, List, SamplePeriod, 및 TaskPtr 속성들은 상기 논의된 획득목적의 경우에서와 같은 목적들을 위해 쓰인다. 다른 속성들은 시스템 설계자에 의해 사용될수 있는 것들의 예시이다.
마지막으로 라스터 영상 목적은 디스플레이 타스크에 의해 표현되게 하고자하는 영상의 특성들을 정의한다. 첫 번째 속성인 EstimateObject 는 추정데이터세트가 표현되기 위한 추정목적을 다시 가리킨다. Palette 속성은 색 디스플레이를 위한 색스펙트럼 또는 2D 영상을 위한 그레이스케일 지도를 정의한다. Scale 속성은 사용할 영상 스케일링을 정의하고 Orientation 속성은 디스플레이 타스크로 하여금 예를들어서 영상을 거꾸로 하거나 또는 바로세우게 되도록 알린다. RIO-X, RIO-Y, ViewHeight 및 ViewWidth 와 같은 다른 속성들은 디스플레이 스크린상의 영상 디스플레이 윈도우의 위치와 그 디스플레이 윈도우내에서 표현된 영상의 크기 및 위치를 정의한다. 라스터 영상목적은 또한 다른 목적들의 많은 일반 목적 속성들을 사용할수도 있다. 예를들면, TaskPtr 은 3차원 데이터 세트를 3차원 영상의 표현에 있어서 반복해서 작동되도록할 때 디스플레이 타스크를 반복적으로 가리키기 위해 사용될 것이다.
도 7a 및 7b를 참고하면, 목적 지향된 소프트웨어구성이 초음파 영상화 과정을 수행하도록 셋업하는 방법을 예시하는 흐름도를 나타낸다. 도 7a은 과정의 초기설정의 동안에 소프트웨어 타스크와 목적의 상호 작용을 예시하며, 도 7b는 타스크 순서의 흐름도인데, 사건은 각 타스크의 왼쪽에 위치된 각 타스크를 초기화한다.
이 실시예는 초음파시스템 조작원이 다른 주사헤드, 3MHz 주사헤드로 영상화를 시작하기 원한다는 가정으로 시작한다. 조작원에 의한 새로운 주사헤드의 선택은 도 7b에서 단계 252에 의해 나타낸 바와같이 다중작업 스케쥴러에 의한 제어초음파 타스크의 계획 및 실행에 의해 응답되는 사건이다. 제어초음파 타스크(210)는 획득타스크(212)에 3MHz 주사헤드로부터의 데이터를 위한 획득목적을 설정하도록 통지한다. 획득타스크는 제어초음파 타스크로부터 이 메시지의 수신시에 계획되고 단계 254에 의해 나타낸 바와같이 그것의 목적 라이브러리 기능을 액세스한다. 초음파 시스템은 획득 라이브러리, 신호처리 라이브러리, 및 디스플레이 라이브러리로 분할된 도 7a에 나타낸 바와같은 데이터 목적의 소프트웨어 라이브러리(220)를 함유한다. 라이브러리는 라이브러리의 크기, 시스템 메모리의 이용가능성 및 비용, 그리고 새로운 주사과정을 셋업하는 원하는 시간을 고려하여 하드디스크(102)에 또는 시스템 메모리(84)에 저장될수도 있다. 획득타스크의 라이브러리의 기능은 획득 라이브러리로부터 3MHz 주사헤드에 대해 획득 목적 또는 목적들(이하에 논의되는 바와같음)을 선택한다. 일반화된 획득 목적은 라이브러리로부터 획득되고 특히 3MHz 주사헤드에 대한 라이브러리 기능에 의해 수정될수도 있으나, 더 큰 속도와 더 간단한 처리는 특히 3MHz 주사헤드에 대해 라이브러리에서 사전에 준비되고 저장된 획득목적을 사용함으로써 제공된다.
적당한 획득목적이 셋업된후, 획득타스크는 획득목적과 나중 디스플레이를 위해서 주사헤드 식별자의 이름으로 제어초음파 타스크에 되응답한다. 제어초음파 타스크는 단계 256에서 나타낸 바와같이, 새로운 획득목적을 위한 추정목적을 셋업하기 위해 신호처리타스크를 계획하고 통지함으로써 이 사건에 응답한다. 신호처리타스크(214)는 유사한 방법으로 신호처리 라이브러리로부터 적당한 추정목적의 선택을 위해 그것의 라이브러리 기능을 액세스하기 위해 계획되고 실행된다. 라이브러리 기능은 단계 258에 나타낸 바와같이 추정목적을 셋업하여 그것을 새로운 획득목적에 연결시키고 새로운 추정목적의 이름으로 제어초음파 타스크에 응답한다. 제어초음파 타스크는 이 응답에 응답하여 단계 260에 나타낸 바와같이 새로운 추정목적을 위해 라스터 영상목적을 셋업하도록 디스플레이 타스크에 통지하도록 다시 계획되고 실행된다. 디스플레이 타스크(216)는 마찬가지로 그것의 라이브러리 기능을 액세스하기 위해 단계 262에서 나타낸 바와같이 계획 및 실행되고 적당한 라스터 영상 목적을 셋업하여 그것을 신호처리 타스크에 의해 만들어진 추정목적에 연결시킨다. 라스터 영상목적이 셋업되었을 때, 디스플레이 타스크는 제어 초음파 타스크에 이 수행의 응답을 보낸다.
만들어진 적당히 연결된 모든 목적들을 가지고 제어초음파 타스크는 시스템 디스플레이에 3MHz 주사헤드의 동일성을 디스플레이하기 위해 주석 타스크에 메시지를 보낸다. 이것은 선택된 3MHz 주사헤드가 이제 작동가능하고 주사를 위한 준비가 되어있음을 알려준다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참고하면, 상기 선택된 3MHz 주사헤드로 영상화하는 동안 초음파 시스템이 어떻게 작동하는지를 예시하는 흐름도를 나타낸다. 두가지 실시예를 제공하는데, 그중 하나는 도 9에서 스크린 디스플레이(300)로 묘사된 바와같이 색흐름 영상화의 수행이다. 스크린 디스플레이(300)는 3MHz 곡선 배열주사헤드에 의해 획득된 혈관(306)의 2D 영상(302)을 함유한다. 색박스(304)는 2D 영상의 중앙에서 윤곽을 그렸다. 여기서 혈류속도는 혈관(306)의 어둡게된 영역으로 표시한 바와같이 색으로 나타나있다. 깊이스케일(310), 색스케일 막대(312), 환자이름("ID"), 날짜, 시간 및 주사헤드 ID 및 색 PRI와 같은 주사과정의 변수를 포함하는 많은 영문자, 숫자 및 도형 표현을 스크린에 나타내었다.
초음파 영상화 프로세스는 도 8a 및 8b에서 시작하며, 획득타스크(212)는 색흐름 영상획득을 시작하기 위해 단계 272 에서 제어초음파 타스크(210)에 의해 통지된다. 획득 타스크는 CPU에의 액세스를 얻으며, 앞서서 그렇게 행해지지 않았으면 원하는 초음파 영상 데이터의 획득을 위한 제어서열을 가지고 빔형성기 제어기(130)에서 순서기(350)를 로딩한다. 도 10에서 블록도로 예시된 빔형성기 순서기(350)는 빔형성기(90)의 작동을 제어하는 작동의 순서를 실행하는 상태기계이다. 계산을 수행하고 처리결정을 하는 컴퓨터 또는 프로세서와 반대로, 상태기계는 단순히 사전 명령된 세트의 명령들을 실행한다. 빔 형성기 제어기를 위한 명령세트는 초음파 빔을 송신하기 위해 주사헤드요소에 순서적으로 펄스를 발생시키고, 빔송신으로부터 복귀된 에코를 수신 및 샘플링하고, 집중된 스티어링된 수신 신호들을 형성하기 위해 개개요소 신호샘플들을 지연시키고 합산하고, RF 메모리의 지정된 위치에 수신된 신호를 저장하고 지정된 세트의 신호데이터의 획득후 인터럽트를 발생시킨다. 인터럽트는 바람직하게는 시스템을 통해 처리된 데이터의 원활한 흐름을 제공하기 위해 실질적으로 균일한 신호처리기간을 요하는 데이터 세트의 기억후 발생되도록 프로그래밍 하는 것이 바람직하다. 이것은 16개의 2D 레이라인의 각 그룹 후와 예를들어서 앙상블당 10개의 선의 도플러 앙상블 각쌍후 발생된 인터럽트를 가져올수도 있다.
빔형성기 제어기에 대한 명령의 원하는 순서는 시스템 메모리 또는 하드 디스크 저장으로부터 명령 데이터표로서 획득타스크에 의해 액세스되고 빔형성기 제어기의 메모리(352)에 순서적으로 로딩된다. 로딩의 동안에 주소카운터(354)위의 3-상태 제어라인(TS)은 카운터출력으로 하여금 높은 임피던스 상태를 달성하도록 하기 위해 교환되고, 3-상태 드라이버(356)는 낮은 임피던스 상태로 교환되며. 메모리(352)의 판독/기입 제어라인은 기입상태로 교환되며, 메모리위치가 Adrs 버스에 의해 주소지정되는 한편 명령데이터는 Data In 버스로부터 메모리(352)의 데이터 라인에 인가된다. 메모리위치의 순서를 주소지정하기 위한 Adrs 버스 증분으로서 Data In 버스에 대한 명령들이 주소지정된 메모리위치에 로딩된다. 명령세트가 메모리(352)에 로딩된후, 3-상태 드라이버(356)는 높은 임피던스상태로 교환되고, 주소 카운터상의 TS 제어라인은 낮은 임피던스 상태로 교환되며, 클록신호 CLK 는 명령순서를 통해 메모리(352)를 순서정하기 위해 획득의 개시 시점에서 주소카운터(354)에 인가된다. 명령들은 작동의 원하는 순서를 통해 빔형성기를 단계화하기 위해 메모리의 데이터 라인과 빔형성기 제어라인에서 순서적으로 일어난다. 순서에서 마지막 명령이 실행되어 완전영상의 레이라인들의 획득을 완결한후, 주소 카운터를 리셋하고 또다른 영상을 획득하기 위해 다시 순서를 시작한다. 따라서, 빔형성기는 CPU에 관해 연속적으로 및 비동기적으로 작동하여 실시간 초음파 데이터를 반복적으로 획득하고, 이것을 수신되는 대로 RF 메모리에 저장한다.
획득타스크가 빔형성기 순서기에 로딩되고 획득을 개시한후 빔형성기는 레이라인 데이터를 획득하고 형성하고 단계 290으로 표시된 바와같이 RF 메모리에 데이터를 저장하면서 휴면상태로 간다. 도 9를 참고하면, 본 실시예에서 빔형성기는 괄호 A-A 사이의 영상의 깊이 범위에 이르는 32개의 2D 레이라인을 획득함으로써 왼쪽으로부터 영상 영역(302)을 주사하기 시작하는 것으로 가정한다. 또한, 빔형성기 제어기는 16개의 2D 레이라인의 데이터가 얻어진후 인터럽트를 발생시키도록 프로그래밍된 것으로 가정한다. 이 인터럽트는 단계 274에 의해 나타낸 바와같이 획득 타스크를 일깨우고 타스크는 다중작업 스케쥴러에 의해 계획되고 CPU 상에서 실행되어 신호처리 타스크에 "데이터 준비됨" 신호를 보내게된다. 이 신호를 보낸후, 획득 타스크는 신호처리 타스크가 준비됨에 따라 휴면상태로 돌아가고, 계획되고 단계 276에서 CPU로의 액세스를 얻는다.
빔 형성기는 그것의 주사순서를 계속함에 따라 신호처리 타스크는 CPU상에서 실행되고 추정목적이 가리키는 획득목적의 속성들을 점검함으로써 시작된다. 데이터 세트가 2D 데이터에 대한 것이라는 사실을 포함하여 최신 발생된 획득데이터 세트의 특성에 관해 이와같이 정보를 얻은 다음 신호처리 타스크는 연결된 추정목적의 속성들에 따라 데이터를 처리하기 시작한다. 2D 목적데이터에 대해 추정목적은 스케일링, 대역여파 및 진폭검출을 제공할수도 있다. 본발명의 소프트웨어 구성에서 스케일링은 신호값들을 배가시키고, 이동시키고 또는 반복해서 합산함으로써 제공된다. 대역여파는 연속적인 데이터 샘플에 대한 배가 및 합산연산을 통해 원하는 필터특성을 제공하는 FIR 필터기능에 의해 제공된다. 진폭검출 소프트웨어는 제곱한 I 및 Q 구적(quadrature) 데이터 샘플의 제곱근을 취함으로써 연산한다. 프레임평균내기는 연속적 영상데이터 세트에서 해당 데이터값들의 평균을 계산함으로써 달성된다. 이런 방식으로 초음파 영상데이터의 처리는 소프트웨어 환경에서 쉽게 수행된다.
신호처리 타스크가 획득 데이터 세트를 처리함에 따라 BufStarT 속성에 의해 주어진 출발 주소에서 시작하여 Cineloop 메모리에 결과된 추정 데이터를 저장한다. 본 실시예에서 제1 획득데이터 세트가 완전히 처리되었을 때 Cineloop 메모리에 저장된 R-θ 추정데이터의 16개 레이라인이 있을 것이다.
신호처리타스크는 단계 276에 나타낸 바와같이 획득 목적에서 Flags 비트를 리셋할 것이며, 그것의 관련 데이터 세트가 처리되었음을 가리키며 빔형성기에 의해 중복기재될수도 있다. 신호처리타스크는 그 다음 또다른 획득목적이 첫 번째 것에 연결되어 있는지를 알기 위해 AcqObjectLink 를 점검한다. 이 경우에 영상의 도플러 데이터에 대한 두 번째 획득목적이 있다. 신호처리타스크가 이때 두 번째 획득목적에 조회할 때 Flag 비트가 설정되지 않았고 따라서 두 번째 획득 목적에 관련된 새로운 데이터가 없음을 발견한다. 그 순간 타스크가 완결되어 신호처리타스크는 다음 호출을 기다리면서 휴면상태로 간다.
이 실시예에서 다음 호출은 도 8b의 단계 274 및 276이 16개의 2D 레이라인의 다음 그룹의 데이터 세트에 대해 반복될 때 온다. 그후, 빔형성기는 영상의 중심부를 주사하기 시작하고 여기에 이 실시예에서는 폭이 64개의 레이라인인 색흐름박스(304)가 있다. 색흐름 박스 디스플레이는 도플러와 2D 정보 둘다로 형성되어 있다. 바람직한 실시예에서 도플러 처리되어야하는 레이라인들은 미국특허 제5,544,655호에 기술된 바와같이 복귀하는 에코정보의 구적 샘플링에 의해 획득된다. 구적 샘플링으로 기준 도플러 파형의 90°위상 맞춘 증분으로 디지털 빔형성기의 아날로그 대 디지털 변환기에 의해 샘플링된다. 구적 샘플링은 유한한 처리대역폭을 가진 PC 기초의 초음파시스템에 대한 이점인 어떤 후속의 위상 이동 또는 위상이동여파에 대한 필요없이 상기한 바와같이 도플러 처리 및 2D 진폭검출에 대해 원하는 I 및 Q관계로 디지털 신호샘플을 효율적으로 낸다.
빔형성기 순서기의 제어순서는 이제 시간 인터리브된 간격으로 도플러 앙상블과 2D 레이라인을 획득하기 시작할 것이다. 도플러 앙상블은 전형적으로 레이라인을 따라 샘플의 8내지 16개선으로 이루어진다. 예를들면 빔형성기는 각각 10개의 선의 두 개의 앙상블을 얻을수 있고 그 다음 두 개의 앙상블이 처리를 위한 준비가 되어 있다는 신호에 대한 인터럽트를 발생시킨다. 도플러 앙상블의 이 쌍은 그 다음 앙상블 데이터와 같은 위치로부터의 두 개의 2D 레이라인으로 이어질수도 있다. 빔형성기는 64개의 도플러 앙상블과 2D 레이라인이 얻어질때까지 색흐름 박스를 가로질러 도플러 앙상블과 2D 레이라인의 인터리브된 쌍들을 내기를 계속할수도 있다. 본 실시예에서 빔형성기는 그 다음 완전한 영상을 위해 총 128개 레이라인에 대해 16개 레이라인의 두 개의 군으로 영상의 오른쪽을 주사하도록 2D 레이라인 주사에 복귀할 것이다. 바람직한 실시예에서 도플러 데이터와 2D 데이터는 도 8a의 분할된 RF메모리(412)로 표시된 바와같이 RF 메모리의 다른 분할들에 저장되고, 각 데이터 유형은 RF 메모리(412) 위에 나타낸 바와같이 자체 획득목적과 관련된다.
바람직한 실시예에서 2D획득 데이터의 처리는 신호처리타스크에 의해 PC의 CPU에서 수행된다. 획득 데이터는 RF메모리로부터 판독되고 처리되며 결과된 추정데이터는 Cineloop 메모리에 저장된다. 획득데이터와 같이 추정데이터는 도 8a에 나타낸 바와같이 Cineloop 메모리(414)의 다른 분할들 즉, 2D 추정데이터에 대한 것과 영상의 도플러 추정데이터에 대한 또 다른 것에 저장되고, 각 데이터 세트는 자체 추정목적과 관련된다. 도플러신호처리는 예시된 실시예에서 DSP 카드(92)에서 수행된다. 신호처리 타스크가 처리를 위해 준비된 데이터가 도플러 앙상블 데이터임을 알 때, 그것은 원하는 처리를 위해 DSP 카드를 조절하고 도플러 획득데이터 세트를 DSP메모리에 이동시킨다음, 데이터 처리를 시작하도록 DSP 카드에 명령한다. DSP 카드가 데이터 처리를 끝냈을 때, 그것은 도플러 추정데이터를 DSP 메모리에 복귀시키고 인터럽트에 의해 완결을 신호처리 타스크에 통지하고, 신호처리 타스크는 Cineloop 메모리의 도플러 분할에 도플러 추정 데이터를 저장함으로써 응답한다. 바람직한 실시예에서 신호처리타스크는 2D획득 목적을 점검하기전에 도플러 획득목적의 Flags 비트를 점검한다. 이런식으로 신호처리 타스크는 신호처리타스크가 PC의 CPU상에서 준비된 2D 데이터를 획득 및 처리하는 동안 준비된 도플러 데이터를 그것의 처리가 일어날 수 있는 DSP카드에 인도할수 있다. 신호처리 타스크가 그것의 2D 신호처리를 완결하기전에 DSP카드가 도플러 신호처리를 완결하면, DSP 카드로부터의 인터럽트가 Cineloop 메모리의 적당한 위치에서 도플러 추정데이터를 저장하기 위해 타스크의 2D처리를 인터럽트할 것이다.
빔형성기에 의한 초음파 데이터의 연속획득과 신호처리타스크에 의한 그것의 처리는 프레임에 대한 최종 신호처리타스크가 단계 278에 의해 나타낸 바와같이 실행될때까지 영상에 대해 계속될 것이다. 이 단계는 타스크가 추정데이터 준비신호를 디스플레이 타스크로 보내는 것으로 종결되는 것을 제외하고는 단계 276과 같다. 디스플레이 타스크는 이제 다중작업 스케쥴러에 의해 계획되고 CPU에서 실행된다.
디스플레이 타스크는 추정목적의 속성들을 점검함으로써 시작된다. 그것이 2D 추정목적의 속성들을 점검한후, 두 번째 추정목적에의 연결을 기록하고 도플러 추정목적의 속성들을 점검한다. 이들 특성과 그것들이 연결되어 있는 라스터 영상 목적의 특성들로부터 디스플레이 타스크는 영상의 유형이 수행되게 하는 것을 결정한다. 두가지 유형의 추정데이터는 디스플레이 메모리의 다른 분할들에서 별도의 2D 및 색도플러 영상으로 표현되게 하는 한편, 본 실시예에서는 2D 및 도플러 추정 데이터 세트가 디스플레이 메모리영역(416)에서 함께 색흐름 영상을 형성하도록 표현된다.
디스플레이 타스크는 2D 추정데이터를 라스터 데이터로 변환시킴으로써 2D 영상을 표현한다. 주사변환은 계산으로 또는 대조테이블에 의해서 행해질 수 있고, 원하는 그레이 스케일 또는 색 매핑 기능을 수행하는 데이터의 스케일링을 더 포함한다. 주사변환은 일반적으로 수신된 샘플들간의 계산된 데이터값들의 계산을 포함하며 라스터 데이터의 완전히 계산된 세트의 계산으로 이루어질수도 있다. 어느 경우든지, n x m 변환 그리드가 그리드의 상부 왼쪽 구석에서의 추정 데이터 지점에 따라 각 추정데이터값에 대해 형성된다. n x m 그리드는 예를들어서 4 x 4 그리드가 될 수도 있다.
그리드의 각 스퀘어는 종속된 추정데이터값 및 이웃값들의 값에 적용할 때 그 스퀘어에 대해 라스터 데이터값을 계산하기 위해 사용된다. 변환인자는 계산된 값의 원하는 그레이스케일 매핑에 대한 스케일링 인자를 포함한다. 그리드 및 그것의 변환인자는 각 추정데이터 값에 대해 반복되고 모든 추정 데이터값에 대해 16개 까지의 계산된 값(4 x 4 그리드로)의 계산을 허용한다. 사용된 계산값들은 원하는 라스터 데이터 배열에서의 위치에 해당하는 것들이다. 디스플레이 타스크가 모든 2D 추정 데이터 값들로부터 그레이 스케일 라스터 데이터 배열을 계산하는 것이 끝날 때 그것은 추정데이터가 새로운 데이터로 중복기재되도록 허용하기 위해 2D 추정목적에서 Flags 비트를 리셋하고 어떤 연결된 데이터 세트에 대해서도 EstimateObject 속성을 점검한다.
이 실시예에서, 디스플레이 타스크는 도플러 추정데이터의 두 번째 추정목적을 가리킨다. 그 다음 디스플레이 타스크는 2D 데이터에 대해 사용된 것과 같은 표현과정을 사용하나 원하는 색 매핑에 대해 사용된 스케일링 인자를 가지고 같은 영상 영역에서 색흐름 정보를 표현한다. 디스플레이 타스크는 또한 원한다면 색흐름 데이터의 샘플부피 크기의 크기에 따라 다른 그리드를 사용할수도 있다. 예를들면 큰샘플 부피크기에 대해 2 x 2그리드가 사용될수도 있다.
디스플레이 타스크가 색영상을 표현함에 따라 그것은 사전에 형성된 2D 라스터 데이터 배열에서 2D 값을 선택적으로 교체한다. 색표현은 색흐름 박스(304)의 영역에 걸쳐서만 행해지고, 그것의 위치 및 크기는 도플러 라스터 영상 목적에 대한 속성들에 의해 명시되어 있다. 만일 디스플레이 타스크가 제로값 또는 2D 라스터 데이터 배열에서 지정된 스레스홀드 아래의 값을 발견하면, 유효 도플러값이 그 위치에 대해 일어났는지를 알아본다. 그렇다면, 디스플레이 타스크는 도플러 라스터 데이터 값을 가지고 그 위치에서 2D 값을 중복기재한다. 디스플레이 타스크는 색흐름 라스터 데이터값으로 라스터 데이터 배열의 색흐름 박스 영역에 채우기 위해 진행한다.
디스플레이 타스크가 도플러 추정 데이터를 라스터 데이터 배열로 표현하기를 마쳤을 때 그것은 도플러 추정데이터가 저장된 Cineloop 메모리의 영역의 방출을 신호하기 위해 도플러 추정목적의 Flags 비트를 리셋한다. 완결된 라스터 데이터 배열은 이제 비디오카드(94)에 의한 디스플레이를 위해 준비가 된다. 디스플레이 타스크는 단계 280의 끝에서 나타낸 바와같이 새로운 영상이 준비되어있음을 비디오 카드에 신호한다. 이때 비디오카드는 디스플레이 메모리의 또다른 영역에서 앞서 표현된 라스터 데이터의 영상을 디스플레이하고 있다. 비디오 카드가 이 이전의 영상의 마지막 라스터라인의 디스플레이를 완결할 때, 새로운 라스터 데이터를 확인하고 294에 나타낸 바와같이 새로이 완결된 영상으로부터 라스터 라인을 디스플레이하도록 교환한다. 이전의 영상의 라스터 데이터에 의해 점령된 디스플레이 메모리 영역은 이제 디스플레이 타스크에 의한 또다른 새로운 영상의 표현을 위해 이용가능하다. 디스플레이 메모리가 이중 포트메모리이기 때문에, 비디오카드는 원하는 비디오 디스플레이 속도에서 하나의 영상으로부터 라스터 데이터를 연속해서 판독할 수 있는 한편 디스플레이 타스크는 같은 메모리의 또다른 영역에서 새로운 영상을 표현한다.
이 영상획득, 처리 및 디스플레이 표현이 일어나고 있을 때 주석타스크는 도 9에 나타낸 바와같이 PATIENT ID, DATE, TIME, SCANNING PARAMETERS, PRF, 색막대(312) 및 깊이 스케일(310)의 영문자, 숫자 및 도형정보로 스크린 오버레이를 형성하고 있었다. 스크린 오버레이는 비디오카드에 의해 초음파 영상과 조합되고 완결된 영상은 원하는 매체(예를들면, 모니터, VCR, 네트웍, 프린터 등)에 전송되거나 거기서 디스플레이된다.
디스플레이 타스크가 하나의 영상을 표현하고 있기 때문에 빔형성기(90)는 획득데이터를 획득하기를 계속하고 RF 메모리에 저장하며 신호처리 타스크는 획득된 데이터를 처리하고 Cineloop 메모리에 측정데이터를 저장하기를 계속한다. 이들 주기적 타스크는 다중작업 스케쥴러에 의해 수신되고, 이것은 획득 및 신호처리 타스크를 그것들이 준비됨에 따라 CPU에서 실행하도록 계획한다. 따라서, CPU의 디스플레이 타스크 이용의 할당량은 다른 두 타스크 및 주석타스크에 할당된 CPU시간의 할당량에 대해 주기적으로 인터럽트한다. 디스플레이 타스크가 하나의 영상을 표현하기를 마쳤을 때, 추정데이터 세트는 일반적으로 또다른 새로운 영상으로서 표현될 준비가 된다. 따라서 CPU는 실시간 초음파 영상의 순서를 계속해서 내게된다.
첫 번째 실시예와 계속해서 본발명의 구성된 실시예의 제어판(62)은 주사 파라미터를 변화시키기위해 시스템 조작원에 의해 사용되는 많은 패들 스위치를 포함한다. 조작원이 패들 스위치를 한방향으로밀 때, 해당 파라미터는 한 관점에서 달라지고, 패들스위치를 다른 방향으로 밀 때 파라미터는 반대관점에서 달라진다. 이들 패들 스위치중 하나는 영상의 깊이(범위)를 다양화하기 위해 사용된다. 이 스위치가 한방향으로 밀림에 따라 범위는 지정된 증분만큼씩 감소되고, 다른 방향으로 밀릴 때 범위는 그 증분만큼씩 증가된다. 조작원이 1cm, 2cm, 5cm, 또는 어떤 다른값과 같은 원하는 값으로 증분을 사전 설정시킬수 있다. 구성된 실시예는 이러한 증분/감소분 제어를 이하 논의되는 바와같이 가능한한 최대로 충분히 이용하여 다른 기술들보다 CPU 이용에 있어서 효율을 제공하고, 시스템 속성들의 이들 속성을 소유하는 목적들에 의한 단일 지점제어를 제공한다.
조작원이 시스템을 주사하고 있고 영상의 범위를 더 깊은 깊이로 변화시키기 원한다고 가정하자. 조작원은 이것을 "증분" 방향으로 범위 패들 스위치를 밀므로써 행한다. 즉시 디스플레이 스크린상의 영상이 변한다. 영상자체는 같은 크기의 것이나 영상은 영상의 깊이가 증가했기 때문에 동체로 또한 확장하는 더 깊은 영역의 영상이다. 범위 스케일(310)은 변하며, 영상이 확장하는 새로운 깊이를 가리킨다. 초음파 시스템은 이것을 다음 순서로 일어나도록 한다.
제어초음파타스크(210)는 제어판(62)으로부터 인터럽트에 응답하고, 계획되고 CPU에의 액세스를 얻고 주사범위를 증가시키는 요구가 있었는지를 본다. 제어초음파 타스크는 도 8a에 나타낸 바와같이 획득타스크에 "범위증가"라는 메세지를 보낸다.
획득 타스크는 메시지를 수신하고 계획되고 CPU에의 액세스를 얻고, 범위가 증가될수 있는지를 보기위해 먼저 점검한다. 만일 그럴수없다면, 주사헤드는 그것의 최대범위에서 이미 주사하고 있기 때문에 제어초음파 타스크에 "실패(failed)"라는 메시지를 돌려보낸다. 제어초음파 타스크는 그 다음 아무것도 하지않고 시스템을 최대범위로 실행하도록 두거나, 또는 범위가 이미 최대에 있음을 스크린에 메시지를 보내도록 주석 타스크에 메시지를 보낼수 있다. 그러나 만일 획득 타스크가 범위가 증가될수 있음을 안다면, 획득목적의 필요한 속성(들)을 변화시키는 라이브러리 기능을 액세스한다. 라이브러리 기능은 송신 및 수신기간이 더 큰 범위를 허용하기에는 너무 좁게 간격져 있으면 송신간격을 제어하는 속성들(PRI)을 변화시켜야 할지도 모른다.
증가된 깊이로부터 에코의 수신을 위한 시간이 유용하면, 에코샘플이 더 큰 깊이로 획득됨에 따라 증가할 레이라인을 따라 취한 샘플의 수인 NumSamples 같은 단지 수신속성들이 변화되어야 할수도 있다. 적당한 변화가 획득목적(들)에 있었을 때 획득목적은 새로운 명령순서를 빔형성기 순서기(350)에 로딩함으로써 새로운 목적을 구현한다. 바람직한 실시예에서, 빔형성기 순서기는 이중 버퍼링되어 있어서 새로운 명령순서가 빔형성기 제어기에 송신될수 있게하는 한편, 빔형성기는 그것의 전류 순서에 의해 제어되기를 계속한다.
획득목적이 수정된후, 획득목적은 새로운 범위를 제어초음파 타스크에 보내고 획득목적에서 플래그(flag)를 목적이 수정되었는지를 가리키도록 설정한다. 다음에 신호처리 타스크가 계획되고 CPU에의 액세스를 얻고, 플레그가 획득목적이 변화되었음을 가리키는지 보고 그것의 추정목적의 속성들에 적당한 조절을 한다. 신호처리 타스크는 예를들어서 각 레이라인을 따라 더 많은 샘플이 있게되는지와 MmPerCol 속성의 값을 증가시킬 것인지를 볼 것이다. 그 다음 신호처리 타스크는 추정목적에서의 플래그를 목적이 수정되었는지를 가리키도록 설정하고 다른 타스크들이 제어초음파 타스크에 알리는 것을 필요로하는 어떤 속성들을 복귀시킨다.
다음에 디스플레이 타스크가 계획되고 CPU 에의 액세스를 얻고, 마찬가지로 추정목적에서 수정된 플래그를 보고 그것의 라스터 영상목적의 속성들에 적당한 변화를 만드는지를 본다. 디스플레이 타스크는 예를들면, 같은 디스플레이 영역에 걸쳐 더 큰 깊이의 영상을 표현해야하는지를 보고 MmPerPixel 속성의 값을 증가시킬 것이다. 영상이 표현될 때, 디스플레이 타스크는 새로운 MmPerPixel 과 다른 수정된 속성들을 제어초음파 타스크로 복귀시킨다.
제어초음파 타스크가 계획되고 CPU에의 액세스를 얻으며 모든 필요한 목적 변화들이 완결되었는지를 본다. 증가된 깊이 파라미터에 대해 새로운 깊이스케일(310)를 가지고 도형오버레이 스크린을 수정하기 위해 메시지가 주석타스크에 보내진다. 도 8b의 단계들은 이제 새로운 데이터목적으로 시작된다. 새로운 빔형성기 제어순서의 빔형성기 제어기의 버퍼에의 송신이 완결된후, 빔형성기 제어기(350)는 즉시 새로운 명령순서로 교환하고 새로운 순서에 따라 RF 데이터를 획득 및 저장하기 시작한다. 어떤 부분 완결된 획득데이터 세트라도 포기되고 그것들의 RF 메모리 영역은 새로운 데이터 세트에 의한 증복기재를 위해 유용해진다. 수정된 목적은 해당데이터 세트가 발달됨에 따라 제때에 사용되어 새로운 깊이를 갖는 첫 번째 영상의 라스터 데이터 배열의 표현을 가져온다. 새로운 영상으로의 변화는 상기한 바와같이 비디오 카드에 의한 낡은 영상의 디스플레이의 완결시 일어난다.
도 9는 초음파영상(302) 아래의 세 개의 "소프트키(softkeys)" (320,322 및 324)의 디스플레이를 예시한다. 소프트키는 주석타스크에 의해 디스플레이되고 제어판(62)상의 디스플레이 스크린 아래에 위치된 하드키(hardkeys)의 열과 물리적으로 일렬로 된다. 도면에서 제2 및 제3소프트키(322 및 324)는 "Persis ↑" 와 "Persis ↓" 로 표지되고 조작원이 지속성으로서 알려진 디스플레이 특성을 증가시킬수 있게 한다. 미국특허 제5,215,094호에 기술된 바와같이 지속성 파라미터는 흐름에 있어서의 신속하게 일어나는 변화들을 실시간 디스플레이에 있어서 지속시킬수 있으므로 그것들이 임상의에 의해 더 쉽게 판별될수 있도록 해준다. 본발명의 구성된 실시예에서 영상 지속성의 변화는 적당한 소프트키 아래로 하드키를 압착함으로써 실행된다. 제어판(62)에서(도 5 참조) 하드키(322')를 압착해제하면 소프트키(322)가 플래싱되게하고 영상의 지속성 특성이 증가되게 한다. 이 변화는 신호처리타스크에 의해서만 구현될수 있기 때문에, 제어초음파 타스크는 계획되고 CPU에의 액세스를 얻고 메시지 "지속성증가"를 도 8a에 나타낸 바와같이 신호처리 타스크에 보냄으로써 하드키에 응답한다. 신호처리타스크는 도플러 추정목적의 지속성속성을 증가시키고 새로운 지속성 수준을 제어초음파 타스크에 보냄으로써(또는 지속성이 이미 최대수준에 있다면 "실패"를 보냄으로써)응답한다. 그 다음 신호처리 타스크는 새로운 지속성 세팅에 따라 다음 획득데이터 세트를 처리할 것이다. 획득목적과 라스터 영상목적은 변화를 알지못하며 그것에 대해 이유가 없다. 그것들은 신호처리에 있어서의 변화는 관심없이 데이터를 획득하고 그것을 전과같이 표현하기를 계속할 것이다.
구성된 실시예에서는 양이 정해진 주사파라미터로서 스크린에 지속성을 디스플레이하기로 결정되었다. 이것은 메시지 교환의 복잡성을 증가시키는데 양이 정해진 값은 추정목적 속성으로서 저장되어야하기 때문이며, 그 값은 제어초음파 타스크로 복귀하고 주사파라미터의 스크린 디스플레이의 변화를 위해 주석 타스크에 보내져야 하기 때문이다. 이 방법은 지속성의 값, 이 실시예에서 추정목적에 대해 한 소유자를 유지하는 이점을 갖는다. 제어초음파 타스크는 현재의 값이나 지속성의 한계를 알 필요가 없는데 이 정보는 목적 속성 및 방법에서 유지되기 때문이다. 따라서 구성된 실시예는 주사 및 시스템 파라미터를 매우 상당한 정도로 변화시키기 위해 증분/감소분 접근을 사용하는 철학을 증명하며 따라서 값들과 한계들은 변화되는 속성을 소유하는 목적들에 의해 조정될 수 있다.
본발명의 실시예의 작동의 두 번째 실시예는 도 11의 디스플레이(350)에 의해 나타내었다. 이것은 M-라인의 스위핑 디스플레이(360)위에 나타낸 실시간 2D 영상(352)을 갖는 M-모드 디스플레이이다. 스위프하는 디스플레이의 M-라인은 조작원에 의해 2D 영상에 위치되는 커서(354)를 따라 시간에 걸쳐 획득된다. M-모드 디스플레이는 전술한 실시예에 대해 도 7a, 7b, 8a 및 8b 에 예시된 같은 처리순서를 따름으로써 만들어진다.
시스템 셋업(도 7a 및 7b)은 전과같이 진행한다. 2D 획득목적은 이전의 실시예에서 행해진 것과 같이 2D 영상에 대해 셋업된다. 2D 획득목적은 이때 M-모드 획득목적에 연결된다. M-모드 획득목적은 M-모드에 대한 레이라인이 획득되는 시간간격과 디스플레이를 위해 하나의 M-라인을 형성하도록 함께 평균 내어지는 획득된 레이라인의 수와 같은 특성들을 정의하는 속성들을 가질 것이다. 마찬가지로, 두 개의 추정목적이 있을 것인데, 하나는 2D 획득 데이터에 대한 것이고 또 다른 것은 M-모드획득 데이터에 대한 것이며 2개의 라스터 영상목적이 있을것인데, 하나는 상부 디스플레이 영역에서 2D 영상을 표현하기 위한 것이며 다른 것은 M-모드 디스플레이를 하부 디스플레이영역에 표현하기 위한 것이다.
목적 데이터의 실행은 도플러 목적이 M-모드목적으로 교체되는 것을 제외하고는 도 8a 및 8b 에 기재된 것과같이 진행한다. 빔형성기는 2D 라인으로 인터리브된 M-라인시간, 디스플레이 스위프 속도를 고려하여 결정된 간격, 그리고 실시간에 하나의 디스플레이 M-라인을 형성하도록 평균내어지는 획득된 라인의 수를 획득하기 위해 프로그래밍될 것이다. 전과같이 2개의 획득데이터세트가 RF메모리에 별도의 데이터 세트로서 저장될 것이다. M-모드 데이터 세트는 본질적으로 잠정 2D 데이터이기 때문에 신호처리 타스크는 DSP 카드로 보다는 CPU에서 M-모드획득 데이터를 처리할 것이나, 2D 및 M-모드 데이터를 동시에 처리하는 것이 요망된다면 전자가 유용한 대안이다. 두 개의 추정데이터세트는 Cineloop 메모리에 저장될 것이고 디스플레이 타스크에 의해 따로따로 표현될 것이다.
M-모드 데이터를 스크롤링 디스플레이로서 표현하는 것이 가능한데, 여기서 라인들은 스크린을 가로질러 오른쪽에서 왼쪽으로 행진하는 것으로 나타나고 새로운 M-라인은 왼쪽에서 오래된 라인들이 떨어짐에 따라 디스플레이의 오른쪽에 새로운 M-라인이 연속해서 첨가된다. 그러나, 본발명자는 퍼스널 컴퓨터 환경에서의 처리이점을 위해 스위핑 디스플레이를 사용하였다. M-모드 디스플레이(360)의 실시예에서, M-라인(362)은 먼저 디스플레이되었고 새로운 M-라인들이 오른쪽으로 순서적으로 디스플레이됨에 따라 스크린에서 정지되어 남게된다. M-라인들이 디스플레이의 오른쪽에 찰 때, 계속되는 M-라인들이 왼쪽에서 나타나기 시작하고 디스플레이를 오른쪽으로 채우기를 계속하고 궁극적으로 도 11에 나타낸 바와같은 지점에 이르는데, 여기서 가장 오래된 M-라인은 라인 362이고 가장 새로운 것은 라인 364이다. 새로운 M-라인들이 첨가됨에 따라 그것들은 M-라인(364)의 오른쪽에 나타나고 궁극적으로, M-라인(362)에 이른 다음 오래된 M-라인들을 중복 기재한다.
스위핑 디스플레이의 이점은 M-라인들이 스크롤링 디스플레이에서와 같이 시간에 걸쳐 다른 스크린 위치에서 나타나지 않고 영상에 정지되어있다. 이것의 결과는 새로운 M-모드라인의 표현이 디스플레이에서 가장 오래된 M-라인위에 새로운 M-라인에 간단히 표현함으로써 수행될수 있다는 것이다.이것은 모든 M-라인들을 재표현하는 것보다 인식될 정도로 더 신속하고, PC-기초의 초음파 시스템에 대해서 상당히 훨씬 더 적은 표현시간을 요하고 따라서 디스플레이 타스크에 의한 CPU 이용을 요한다. 주사가 중지되었을 때, 전체 M-모드 디스플레이는 가장 새로운 M-라인을 바로 자리맞춤하기 위해 재기입될수 있고, 따라서 저장된 또는 인쇄된 디스플레이에 어떤 불연속성도 제거한다.
본발명의 구성된 실시예에서, 다중작업처리 및 목적지향된 설계는 소프트웨어 설계자 및 프로그래머에게 소프트웨어 변화를 설계 및 구현하는데 있어서, 상당한 자유를 허용한다. 다중작업 스케쥴러는 소프트웨어가 실행되고 구별된 시간 슬라이스에서 시간 인터리브되게 하기 때문에 각 소프트웨어 타스크는 타스크의 실행시간에 거의 관계없이 새로운 처리능력에 의해 수정 또는 증가될수 있다. 이것은 다중작업 스케쥴러가 실시간 사건의 발생에 응답하여 다른 타스크들을 시간 인터리브함으로써 실시간 시스템 성능을 유지할 것이기 때문이다. 타스크의 길게하기는 타스크를 완결하기 위해 더 많은 시간의 할당량이 요구될 것이나, 변화는 시스템을 약화시키거나 부수지 않을 것인데 타스크가 그것의 기능을 완결하는 설정된 최대시간 윈도우로 제한되었다면 그럴것이기 때문임을 의미할수 있다. 본발명의 실시예에서 다중작업 스케쥴러는 타스크의 완결을 위해 더 많은 할당량을 계획함으로써 길게된 타스크에 간단히 적합시키며, 시스템은 실행을 계속한다. 적은 또는 인식가능한 수의 CPU 할당량에 의해 타스크의 길게하기는 전체시스템을 느리게 할수 있으나 조작원이 일반적으로 알아채지 못할 정도이다.
다중작업의 이 적합한 이점은 소프트웨어 설계자가 상당한 정도의 독립성을 가지고 작동하도록 허용한다. 획득 타스크 설계자는 예를들면 그들이 하고 있는 변화에 관해서와 두 그룹의 설계를 함께 타스크할 것인지에 관해서 신호처리 타스크 설계자와 항상 상담할 필요는 없다. 이 자유는 목적 지향된 설계방법에 의해 더욱 향상되는데 여기서 어느 그룹도 다른 그룹에 의해 부여된 제한점에 의해 인식할만하게 제한되지 않는다. 각 그룹은 무엇을 타스크할지와 데이터목적을 갖는 데이터세트 및 "데이터 준비됨"이라는 메시지를 알며 더 이상은 알지못한다. 각 그룹은 그것이 수신하는 데이터 세트에 응답하기 원하는 방법과 그것들을 처리하기 원하는 방법을 결정하는데 있어서 크게 자유롭다. 목적 지향된 설계 타스크와 목적들은 본래 캡슐화되어 있고, 각 그룹은 데이터 세트를 처리하라는 명령에서 자원들을 자유롭게 사용하고 다른 타스크들에 의한 그것의 자원 및 연산들에의 외부적인 부과로부터 면제되어 있다. 사건 구동된 다중작업 환경과 데이터 구동된 목적 지향된 환경은 조합하여 더 효율적이고 더 높은 품질의 연산 및 성능을 제공한다.
그러나, 자원들은 어떤 환경에서도 한계가 없지않고 퍼스널 컴퓨터 초음파 시스템에서 주의깊게 사용되어야하는 유한한 자원은 CPU의 처리능력이다. 본발명자는 PC의 "대역폭(bandwidth)"이라고하는 이 처리능력의 사용을 모니터한다. 특히, 영상화의 동안에 여러 가지 타스크에 의해 이용된 대역폭은 데이터 획득속도 및 디스플레이 프레임 속도와 같은 성능인자들을 걸기위해 모니터한다. 본발명자는 구성된 실시예에서 디스플레이 타스크는 진행방향 기준으로 유용한 대역폭의 70%-80%를 사용하고 신호처리타스크는 약 15%를 사용하고 모든 다른 타스크는 나머지를 사용한다. 획득타스크는 빔형성기를 프로그램하거나 제어변화에 응답하고 있지 않을 때 대역폭의 일부 백분율을 이용하는데 그것의 보통 기능은 단순히 획득데이터가 준비되어 있음을 신호처리타스크에 통지하는 것이기 때문이다.
시스템 대역폭은 유한한 자원이기 때문에, 본발명자는 대역폭 이용이 무리하게 사용될때는 구성된 실시예에서 우선순위의 선택을 한다. 단지 2차원 영상화가 수행되고 있을 때 시스템내 모든 타스크는 +10의 우선순위를 갖는 신호처리 타스크를 제외하고 0의 우선순위가 할당된다. 이것은 CPU액세스를 기다리는 준비된 타스크의 목록이 신호처리타스크가 새로운 획득 데이터 세트를 처리할 준비가 되어있을 때 인터럽트될것이라는 것을 의미한다. 신호처리에 대한 이 더높은 우선순위는 각 그룹의 레이라인이 처리될 것과 레이라인데이터가 빠지지 않을 것을 보장한다. 시스템이 동시적인 2차원 영상화와 M-모드 디스플레이를 수행하고 있을 때 M-모드에 대한 디스플레이 타스크의 우선순위는 0으로 설정되고 2D에 대한 디스플레이 타스크의 우선순위는 -2에 설정된다. 이것은 스크롤링 M-모드 라인들이 실시간내에 일어나야 하기 때문에 2D 주사 변환이 인터럽트되어 각각의 새로운 M-모드 라인을 그것의 데이터가 나옴에 따라 처리하는 것을 보장한다. 유사한 우선순위 결정이 스크롤링 스펙트럼 도플러 디스플레이에 대해 일어난다.
신호처리 타스크에 대한 더 높은 우선순위의 사용은 모든 획득된 데이터가 처리되고 Cineloop 메모리에 저장될 것을 보장한다. 그러나, 모든 저장된 추정 데이터 세트가 디스플레이 타스크에 의한 영상으로서 디스플레이될 것을 보장하지는 않는다. 신호처리 타스크는 더 복잡해지고 정교해지기 때문에 그것의 대역폭 요구는 디스플레이 타스크에 이용가능한 대역폭을 줄어들게 할 것이고 더 낮은 디스플레이 프레임속도와 디스플레이 타스크에 의해 빠뜨려진 추정 데이터 세트의 조장을 가져온다.
이 우발성은 추정데이터 저장을 위한 Cineloop 메모리의 사용에 의해 구성된 실시예에서 설명한다. 신호처리타스크가 디스플레이를 위해 새로운 추정 데이터 세트를 만들 때, 그것은 시스템에서 포인터를 가장 최신 추정데이터 세트로서 새로운 데이터 세트를 지정하도록 변화시킨다. 디스플레이 타스크가 추정데이터 세트의 디스플레이를 마쳤을 때, 디스플레이할 다음것으로 가장 최신 추정데이터 세트로 돌아간다. 디스플레이 타스크가 가장 최신 데이터의 디스플레이에 집중되기 때문에 당분간 전개된 어떤 추정 데이터 세트도 디스플레이되지 않고 남아있는다. 이것은 예를들면 획득속도 초당 60개 프레임에서 Cineloop 메모리에 추정데이터의 저장을 가져오나, 디스플레이속도 초당 30개 프레임에서 이들 프레임의 단지 절반의 디스플레이를 가져온다.
그러나, 디스플레이되지 않은 추정 데이터세트는 잃지 않고 나중에 궁극적으로 많은 프레임들이 중복 기재될때까지 Cineloop 메모리에서 순서적으로 남아있는다. 따라서, Cineloop 메모리는 Cineloop 메모리의 전 길이에 걸쳐 모든 디스플레이되고 디스플레이되지 않은 R-θ추정 데이터세트의 영상 순서파일을 유지한다. 이것은 조작원이 높은 프레임 속도데이터의 분석을 요하는 진단적 상황이 일어날때마다 실시간 디스플레이를 중지시키는 것을 허용한다. 조작원이 예를들어서 태아심장을 관찰하고 있으면서 신속한 심박동의 더 상세한 표현을 하고 싶다면, 조작원은 실시간 디스플레이를 동결시키고 Cineloop 메모리로부터 R-θ 프레임을 재연하는데 이것은 디스플레이 타스크의 더 느린 이동 디스플레이 프레이속도로 재연되고 디스플레이될 것이다. 실시간 동결에 있어서 디스플레이의 프레임속도는 사실상 증가할 것이며, 획득 타스크와 신호처리타스크가 더 이상 새로운 데이터가 획득 및 처리를 위해 호출되지 않기 때문이다. 대신에 디스플레이 타스크는 CPU에의 독점적인 액세스를 가질것이고 가장 높은 시스템 프레임 속도를 가능하게 한다. 실시간에 디스플레이되지 않은 것들을 포함하여 Cineloop 메모리에 저장된 모든 프레임들은 더 높은 디스플레이 프레임속도에서 또는 느린 이동에서 재연될수 있고, 초당 60프레임 속도로 획득된 영상으로부터 태아심장의 빠른 박동의 미세한 것을 임상의가 관찰하도록 허용한다. Cineloop 메모리에서 그대로 포획된 대로, 영상순서는 임상의가 명확한 진단을 하게 할수 있도록 다른 속도로 반복적으로 재연될수 있다.
도 12에 나타낸 본발명의 두 번째 실시예는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 시스템의 진단능력을 더욱 개선한다. 도 5의 실시예와 반대로 도 12의 실시예는 RF 메모리가 획득된 RF 데이터의 많은 세트를 순서적으로 저장할수 있는 이중 포트 Cineloop RF 메모리이도록 시스템 메모리(384)를 구성한다. 신호처리 타스크가 추정데이터 세트를 저장하는 메모리인 추정데이터 메모리는 추정데이터의 제한된 수의 프레임의 용량을 가지고 대응하여 더 작다. 이 실시예는 도 5의 것과 같은 방법으로 작동할 것이나, 어려운 진단적 상황의 경우에 현저한 차이를 갖는다.
방금 논의된 태아 심장예에서 실시간 영상의 동결은 Cineloop RF 메모리에 저장된 영상데이터가 순서에서 모든 영상의 디스플레이를 가지고 재연되도록 허용할 것이다. 디스플레이의 프레임속도는 Cineloop RF 메모리에 저장된 데이터가 미처리된 데이터이기 때문에 앞의 실시예만큼 높지 않을 것이며, 디스플레이 타스크는 신호처리타스크와 CPU를 공유할 것인데, 신호처리를 위한 DSP 카드와 디스플레이 처리를 위한 CPU를 사용함으로써 개선되는 상황인 Cineloop RF 영상 데이터를 두 타스크가 교대로 처리 및 디스플레이하기 때문이다. 그러나 전과같이 임상의는 Cineloop RF 메모리에서 모든 데이터 세트가 처리되고 디스플레이될 것이기 때문에 초당 60프레임의 속도에서 획득된 영상데이터를 검토할수 있을 것이다.
Cineloop RF 메모리에 저장된 RF 데이터 세트가 처리되지 않은 사실로부터 나오는 새로운 이점이 두 번째 실시예에서 존재한다. 이것은 임상의가 다른 처리기술로 매번 실시간 영상화를 동결하고 저장된 데이터를 반복해서 다시 재연할수 있게 해준다. 만일 임상의가 실시간에 태아심장의 색흐름 영상에서 혈류교란운동에 순간적인 변화를 발견했다고 생각되면 실시간 디스플레이를 동결하고 Cineloop RF 메모리에 저장된 영상 데이터를 재연할수 있으나 이때는 교란운동상태를 더 잘 나타낼수 있는 지속성 세팅으로 한다. 선택된 지속성 설정을 이용할수 없다면, 임상의는 영상데이터를 다시 재연할수 있으나, 다른 지속성 설정을 가지고 한다. 임상의는 또한 완전히 다른 처리로 영상순서를 재연할수 있다. 예를들면, 영상순서를 색흐름 영상으로가 아니라, 태아심장의 조직운동의 미묘한 변화를 두드러지게 하기 위해 미국특허 [출원 일련번호 08/655,391] 에 기술된 바와 같은 Power Motion ImageTM처리를 재연할수 있다. 또 다르게는 데이터 세트를 그레이스케일이나 도플러 영상으로서가 아니라 조직특성처리를 통해 현상된 파라미터의 맵으로서 재연될 수 있다. Cineloop RF 데이터 세트는 디스크상에, VCR에, 또는 네트웍을 통해 저장되어 앞으로 어느날에 임상의 에게 이용가능한 처리기술에 의해 수주 또는 수개월후에 재연되도록 할수도 있다.
그러나 아마도 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 시스템 구성의 가장 현저한 이점은 이 기술이 PC 칩 진보의 물결을 타고 있기 때문에 오늘날의 성능교환의 어떤것도 단지 잠정적이라는 확신이다. 초음파 시스템 설계자들은 그들에게 주어진 도구들중에서 가장 큰 성능을 얻고자 하는 자연스런 욕구를 갖는다. 100MHz 펜티엄 칩과 같은 CPU를 사용하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파시스템이 주어지면, 시스템 설계자는 앞으로의 발달을 위해 남겨둔 대역폭을 유지할 것이 아니라, 최대성능을 위해 한번에 프로세서의 완전한 대역폭을 이용할 것이다. 시스템이 진보하고 소프트웨어 타스크들이 시스템 대역폭을 더 요구하고 있고 성능이 느려짐에 따라 궁극적으로 시스템의 모든 기능을 개선할 준비된 해결책이 가까운 장래에 있다. 즉 100MHz 칩을 빼고 그것을 200MHz 칩으로 교체한다. 모든 것의 성능이 갑자기 개선되고, 프레임속도가 극적으로 빨라지고 여유있는 대역폭이 있다. 이제 더욱 더 향상되어 설계되고 구현될수 있으며, 설계자들은 PC -칩성능에 있어서 여전히 또다른 증가는 앞으로 더욱 더 대역폭을 제공할 것이라는 지식으로 안심이다.
구성된 실시예는 컴퓨터 칩 진보에 있어서 이들 진보를 이용하도록 최적으로 설계된다. CPU는 더터보드에서 소켓에 장착되고 이것은 차례로 머더보드에서 연결부에 장착되고 있다. 가까운 기간내에 더터보드위의 CPU 칩을 교체함으로써 업 그레이될 것으로 기대된다. 이것이 더 이상 실용적임이 입증되지 않으면 더터보드를 새로운 더터보드와 더 높은 수행 CPU로 교체될수 있다. 그리고 물론 전체 PC 플랫폼 - - 머더보드, 더터보드, CPU 및 작동시스템 - - 이 폐기될수 있고 작동소프트웨어는 새로운 플랫폼에 포트될수 있고 새로운 머더보드는 퍼스널 컴퓨터기술에 있어서 최신 진보를 이용하기 위해 확장버스카드(120)에 연결될수 있다.
시중구입되는 PC와 워크스테이션 CPU 칩들의 대역폭이 꾸준히 증가함에 따라 도 3의 실시예의 일정한 진보는 확실히 일어날 것이다. 도플러와 2D 신호처리가 둘다 CPU에 의해 수행됨에 따라 DSP카드(92)는 사라질 것이다. 빔형성기는 그것의 디지털 기능이 DSP 카드상에서 소프트웨어 실행함으로써와 궁극적으로 머더보드 자체에 의해 떠맡겨짐에 따라 점차 사라질 것이다. 때를 맞춰, 종래의 빔형성기의 단지 흔적은 고전압 드라이버와 수신기 구성요소에서 아날로그대 디지털 변환기까지일 것이다. 간단히 말해서, 초음파 시스템은 가능한 최대한도로 디지털 기능들을 사용할 것이며 이것들은 모두 PC에서 소프트웨어에서 수행될 것이다.

Claims (72)

  1. 초음파 에코신호를 획득하고 디지털 레이라인 신호들을 내기위해 초음파 프로브가 제거가능하게 연결되어 있는 빔형성기;
    상기 디지털 레이라인 신호의 신호처리 및 디스플레이처리 둘다를 위해 상기 빔형성기에 결합된 중앙처리장치(CPU); 그리고
    초음파영상의 디스플레이를 위해 처리된 레이라인 신호를 수신하기 위해 결합된 디스플레이로 이루어지는 초음파 진단영상화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호처리는 2차원(2D) 또는 도플러 초음파 영상신호처리를 포함하고 상기 디스플레이처리는 주사변환을 포함하며,
    상기 신호처리와 상기 디스플레이 처리는 둘다 상기 CPU의 제어하에 소프트웨어에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 2D 초음파 영상신호처리는 여파 및 진폭검출기능을 포함하고, 상기 도플러 초음파 영상신호처리는 도플러신호 추정의 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  4. 초음파 에코신호를 획득하고 디지털 레이라인 신호들을 내기위해 초음파 프로브가 제거가능하게 연결되어 있는 빔형성기;
    디스플레이를 위한 상기 디지털 레이라인 신호를 신호처리 및 디스플레이 처리하는 소프트웨어를 실행하기 위한 중앙처리장치(CPU)를 포함하며 상기 디지털 레이라인 신호를 수신하기 위해 결합된 퍼스널컴퓨터 플랫폼; 및
    초음파 영상의 디스플레이를 위해 처리된 레이라인 신호를 수신하기 위해 결합된 디스플레이로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터 구성을 갖는 초음파 진단영상화 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 소프트웨어는 2차원(2D) 또는 도플러 초음파 신호처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단영상화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 2D 초음파 영상신호 소프트웨어는 여파 및 진폭검출기능을 포함하고, 상기 도플러 초음파 영상신호 소프트웨어는 도플러신호 추정의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 디스플레이 처리 소프트웨어는 주사변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  8. 초음파 배열프로브;
    중앙처리장치(CPU)를 가지며, 상기 초음파 배열프로브에 의해 수신된 에코신호에 응답하여 디지털 레이라인 신호를 내기위한 상기 중앙처리장치에 결합된 빔형성기 수단, 상기 디지털 레이라인 신호의 2차원(2D) 또는 도플러 처리를 수행하기 위한 신호처리 소프트웨어, 상기 디지털 레이라인 신호의 디스플레이 처리를 수행하기 위한 디스플레이 처리소프트웨어, 및 라스터 디스플레이 신호를 내기 위한 수단을 포함하는 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 영상의 디스플레이를 위한 라스터 디스플레이 신호를 수신하기 위해 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 초음파 진단 영상화 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 상기 CPU 및 디지털 메모리를 포함하는 머더보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 확장버스를 포함하고, 상기 빔형성기 수단은 상기 확장버스에 결합되어있는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 신호처리 소프트웨어와 상기 디스플레이 처리소프트웨어는 상기 CPU 에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화시스템.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 확장버스를 포함하고, 상기 신호처리 소프트웨어는 상기 확장버스에 결합된 디지털 신호처리 확장카드에서 실행되는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 확장버스를 포함하고, 상기 라스터 디스플레이 신호를 내기위한 상기 수단은 상기 확장버스에 결합된 비디오 확장카드를 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  14. 초음파 배열프로브;
    중앙처리장치(CPU)와 이 CPU 에 결합된 확장버스를 가지며, 상기 초음파 배열프로브에 의해 수신된 에코신호에 응답하여 디지털 레이라인 신호를 내기위한, 상기 확장버스에 결합된 빔형성기 수단과, 상기 디지털 레이라인 신호의 신호처리와 디스플레이 처리를 수행하기 위한, 상기 CPU의 제어하에 실행된 소프트웨어를 포함하는 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파영상의 디스플레이를 위한 처리된 디지털 레이라인 신호에 응답 가능한 상기 퍼스널컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 초음파진단 영상화 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디지털 레이라인 신호를 저장하기 위한 디지털 메모리를 더 포함하며, 상기 소프트웨어는 상기 CPU의 제어하에 처리를 위한 상기 디지털 레이라인 신호를 액세스하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 소프트웨어는 메모리로부터 디지털 레이라인 신호를 액세스하고, 상기 디지털 레이라인 신호의 신호처리를 수행하고 메모리에 처리된 디지털 레이라인 신호를 저장하기 위한 수단으로 이루어지는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 신호처리 소프트웨어는 2차원(2D) 초음파 신호처리 소프트웨어 또는 초음파 도플러 신호처리 소프트웨어로 이루어지는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 디스플레이 처리 소프트웨어는 메모리로부터 상기 디지털 레이라인 신호를 액세스하고, 상기 디지털 레이라인 신호의 주사변환을 수행하고, 메모리에 주사변환된 디지털 레이라인 신호를 저장하기 위한 수단으로 이루어지며,
    상기 디스플레이는 초음파 영상의 디스플레이를 위한 상기 주사변환된 디지털 레이라인 신호에 응답 가능한 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 확장버스에 결합된 디지털 신호처리 확장카드를 더 포함하며,
    상기 소프트웨어는 상기 디지털 신호처리 확장카드에서 상기 디지털 레이라인 신호의 신호처리를 수행하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  20. 초음파 영상화 프로브;
    초음파 진단영상 신호처리 소프트웨어를 저장하기 위한 메모리수단과, 초음파 진단영상신호 처리를 위한 소프트웨어를 실행하는 교체가능한 중앙처리장치(CPU)를 포함하는, 상기 초음파 영상화 프로브에 연결가능한 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    디스플레이의 최대 프레임속도에서 초음파 진단영상을 디스플레이 하기 위한 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지며,
    디스플레이의 상기 최대 프레임속도는 상기 CPU를 교체함으로써 변화되는, 디스플레이의 최대 프레임속도에서 초음파 진단영상을 내는 퍼스널 컴퓨터 기초의 구성을 갖는 초음파 진단 영상화 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 소프트웨어는 2차원(2D) 초음파 신호처리 또는 초음파 도플러 신호처리를 수행하기 위한 수단과 주사변환을 수행하기 위한 수단으로 이루어지는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  22. 초음파 영상화 프로브;
    목적지향된 초음파 진단영상처리 소프트웨어를 저장하기 위한 메모리수단과, 상기 목적지향된 초음파 진단영상처리 소프트웨어를 실행하는 중앙처리장치(CPU)를 포함하는 상기 초음파 영상화 프로브에 연결가능한 초음파 영상신호 프로세서; 그리고
    초음파 진단 영상을 디스플레이하기 위한 상기 초음파 영상신호 프로세서에 결합된 디스플레이로 이루어지는 초음파진단 영상화 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 초음파 영상신호 프로세서는 퍼스널 컴퓨터 플랫폼으로 이루어지는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 목적 지향된 초음파 진단영상처리 소프트웨어는
    획득된 초음파 영상 데이터와 관련된 획득목적;
    신호처리된 초음파 영상 데이터와 관련된 추정목적; 그리고
    주사변환된 초음파 영상 데이터와 관련된 라스터 영상 목적으로 이루어지는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 획득목적은 빔형성된 RF 초음파 영상데이터와 관련되는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 추정목적은 2차원(2D) 또는 도플러처리된 초음파 영상데이터와 관련되는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 목적 지향된 소프트웨어는 2차원(2D) 초음파 데이터와 관련된 2D 목적과 도플러 초음파 데이터와 관련된 도플러 목적을 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 목적 지향된 초음파진단 영상처리 소프트웨어는 초음파 데이터 세트와 관련되는 다수의 데이터목적들로 이루어지며, 상기 데이터 목적들은 상기 관련된 초음파 데이터 세트의 특성들을 정의하는 속성들을 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  29. 제 24 항에 있어서, 상기 목적들은 그것들이 관련되는 초음파 영상 데이터의 특성들을 정의하는 속성들을 더 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 소프트웨어는 관련된 획득목적의 속성들에 따라 획득된 초음파 영상 데이터를 처리하기 위한 획득타스크;
    관련된 추정 목적의 속성들에 따라 초음파 영상 데이터를 처리하기 위한 신호처리 타스크; 그리고
    관련된 라스터 영상 목적의 속성들에 따라 초음파 영상데이터를 처리하기 위한 디스플레이 타스크를 더 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  31. 초음파 영상화 프로브;
    상기 프로브로부터 수신된 에코신호에 응답하여 디지털 레이라인 신호를 내는, 상기 프로브에 결합된 빔형성기;
    상기 디지털 레이라인 신호를 저장하기 위해 상기 빔형성기에 결합된 이중포트메모리;
    초음파 진단영상신호를 내도록 상기 디지털 레이라인 신호를 처리하기 위한 상기 이중 포트메모리에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파진단 영상을 디스플레이하기 위해 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 초음파진단 영상신호를 저장하기 위한, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼과 상기 디스플레이에 결합된 이중 포트메모리를 더 포함하는 것을 특징으로하는 초음파진단 영상화시스템.
  33. 초음파 영상화 프로브;
    상기 프로브로부터 수신된 에코신호에 응답하여 디지털 에코신호를 내기위해 상기 프로브에 결합된 수단;
    초음파진단 영상신호를 내기 위해 상기 디지털 에코신호를 처리하기 위한 상기 디지털 에코신호를 내기 위한 수단에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 진단영상을 디스플레이하기 위해 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 중앙처리장치(CPU), 디지털신호 프로세서, 및 상기 CPU 와 상기 디지털 신호 프로세서 둘다에 의해 액세스되는 이중 포트메모리를 포함하는 것을 특징으로하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화시스템.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 디지털 초음파 영상 데이터 세트의 순서를 저장하는 다수의 영상메모리를 포함하는 것을 특징으로하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화시스템.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 디지털 에코신호를 내기 위한 수단은 빔형성기로 이루어지고, 상기 다수의 영상메모리는 상기 빔형성기에 의해 생성된 디지털 초음파영상 데이터세트의 순서를 저장하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 디지털 에코신호처리 소프트웨어를 더 포함하고, 상기 다수의 영상메모리는 상기 소프트웨어의 제어하에 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 의해 처리된 디지털 초음파 영상 데이터세트의 순서를 저장하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  38. 제 33 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 중앙처리장치(CPU) 및 2차원(2D) 및 도플러 신호처리를 동시에 수행하기 위해 상기 CPU의 제어하에 작동된 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 확장버스를 더 포함하고, 상기 디지털 신호 프로세서는 상기 확장버스에 결합되고, 상기 디지털 신호 프로세서는 상기 CPU가 2D 신호처리를 수행하는 동안 도플러신호처리는 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 디지털 에코신호를 내기 위한 수단은 2D 및 도플러 디지털 에코데이터 세트를 내는 빔형성기로 이루어지고, 상기퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 2D 디지털 에코데이터 세트전에 도플러 디지털 에코데이터세트를 선호적으로 신호처리하기 위한 소프트웨어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 도플러 및 2D 디지털 에코데이터 세트를 주사변환하기 위한 소프트웨어를 더 포함하고, 상기 주사변환 소프트웨어는 주어진 초음파 영상을 위한 2D 디지털 에코 데이터를 선호적으로 주사변환하고 나서 상기 주어진 초음파 영상을 위한 도플러 디지털 에코 데이터를 주사변환하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  42. 제 33 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼의 키보드 입력에 결합된 사용자 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  43. 제 33 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼의 마우스 입력에 결합된 트랙볼 제어를 포함하는, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 사용자 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  44. 제 33 항에 있어서, 상기 디스플레이된 초음파 진단 영상의 파라미터를 제어하기 위한 다수의 제어장치를 포함하는, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 사용자 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 제어장치는 지정된 변화 단위로 상기 파라미터를 증가 또는 감소시키기 위한 증분/감소분 제어장치인 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 제어장치는 패들 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단 영상화 시스템.
  46. 제 44 항에 있어서, 상기 제어장치는 소프트키를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단 영상화 시스템.
  47. 초음파 영상화 프로브;
    상기 프로브로부터 수신된 에코신호의 구적샘플링에 응답하여 디지털 초음파 도플러신호를 내는, 상기 프로브에 결합된 빔형성기;
    초음파 진단영상신호를 내도록 상기 디지털 초음파 도플러 신호를 처리하기 위한 상기 빔형성기에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 진단영상을 디스플레이하기 위한 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  48. 2차원(2D) 또는 도플러 에코신호를 획득하고 함께 하나의 영상 데이터 세트로 이루어지는 디지털 2D 또는 도플러 레이라인 신호의 그룹들을 내기 위해 초음파 프로브가 제거가능하게 연결될수 있는 빔형성기;
    디스플레이를 위해 상기 디지털 레이라인 신호를 신호처리 및 디스플레이 처리하는 소프트웨어를 실행하기 위한 중앙처리장치(CPU)를 포함하며, 디지털 레이라인 신호의 상기 그룹들을 수신하기 위해 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    2D 또는 도플러 초음파 영상의 디스플레이를 위해 처리된 레이라인 신호를 수신하기 위해 결합된 디스플레이로 이루어지며,
    한 그룹의 레이라인 신호의 수는 2D 또는 도플러 레이라인 신호의 상기 그룹을 획득 및 생성하기 위해 빔형성기에 의해 요구된 시간과 2D 또는 도플러 레이라인 신호의 상기 그룹을 처리하기 위해 상기 소프트웨어에 의해 이용된 시간간의 통신을 실행하기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 구성을 갖는 초음파진단 영상화 시스템.
  49. 초음파 영상화 프로브;
    주기적인 초음파 펄스를 송신하기 위해 상기 프로브를 제어하고 상기 프로브로부터 수신된 에코신호에 응답하여 디지털 레이라인 신호를 내기 위한, 상기 프로브에 결합된 빔형성기;
    초음파 진단 영상신호를 내기 위해 상기 디지털 레이라인 신호를 처리하는 소프트웨어를 실행하는 중앙처리장치(CPU)를 포함하는 상기 빔형성기에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 진단영상을 디스플레이하기 위한 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지며,
    상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 상기 디지털 레이라인 신호를 처리하는 시간을 모니터링하는 모니터를 더 포함하며,
    상기 초음파 펄스의 주기적 송신은 상기 모니터링에 응답하여 조절되는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 진단 영상화 시스템.
  50. 초음파 영상화 프로브;
    상기 프로브로부터 수신된 에코신호에 응답하여 잠정적으로 분리된 디지털 에코신호를 내기 위한, 상기 프로브에 결합된 수단;
    잠정적으로 분리된 초음파 진단영상 신호를 내도록 상기 디지털 에코신호를 처리하기 위한, 디지털 에코신호를 내기 위해 상기 수단에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    잠정적으로 분리된 초음파 정보의 초음파 진단 영상을 디스플레이하기 위한, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지며;
    잠정적으로 분리된 초음파 정보의 상기 초음파 진단 영상은 오래된 정보가 새로운 정보로 연속해서 대체되는 스위프하는 디스플레이인 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 진단 영상화 시스템.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 스위프하는 디스플레이는 M-모드 디스플레이인 것을 특징으로 하는 초음파 진단 영상화 시스템.
  52. 제 50 항에 있어서, 상기 스위프하는 디스플레이는 스펙트럼 도플러 디스플레이인 것을 특징으로 하는 초음파 진단 영상화 시스템.
  53. 제 50 항에 있어서, 잠정적으로 분리된 디지털 에코신호를 내기 위한 상기 수단은 시간 인터리브된 디지털 2D 에코신호를 내기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 2D 초음파 진단 영상 데이터를내도록 상기 2D 에코 신호를 처리하기 위한 소프트웨어를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는 2D 초음파 진단 영상과 잠정적으로 분리된 초음파 진단 정보의 스위프하는 디스플레이를 동시에 디스플레이하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단 영상화 시스템.
  54. 초음파 영상화 프로브;
    첫 번째 속도에서, 디지털 에코신호의 각 세트가 영상 프레임을 위한 획득 데이터로 이루어지는 디지털 에코신호의 세트들을 내기 위한, 상기 프로브에 결합된 수단;
    두 번째 속도에서, 초음파 진단 영상 데이터 세트들을 내기 위해 상기 디지털 에코신호의 세트들을 디스플레이 처리하기 위한, 상기 디지털 에코신호를 내기 위한 상기 수단에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 진단 영상을 디스플레이하기 위한, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지며, 상기 첫 번째 속도는 상기 두 번째 속도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 첫 번째 속도와 상기 두 번째 속도간의 상위는 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼이 상기 디지털 에코신호의 세트의 상기 디스플레이 처리를 수행하기 위해 이용하는 시간의 함수인 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  56. 제 54 항에 있어서, 디지털 에코 신호의 세트들을 내기 위한 상기 수단에 의해 생성된 디지털 에코 신호의 상기 세트들의 순서를 저장하기 위한 영상 데이터 메모리를 더 포함하며, 초음파 영상순서로서 디스플레이를 위한 저장된 순서를 디스플레이 처리하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 영상 데이터 메모리는 디지털 에코 신호의 세트들을 내기 위한 상기 수단에 의해 생성된 획득 데이터 세트들을 저장하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  58. 제 56 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 각각 초음파 영상에 해당하는 처리된 데이터 세트를 내기 위해 상기 획득 데이터의 세트들을 초음파 신호처리하기 위한 소프트웨어를 더 포함하며,
    상기 영상 데이터 메모리는 상기 처리된 데이터세트의 순서를 저장하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 처리된 데이터 세트는 상기 두 번째 속도보다 더 큰 속도로 생성되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  60. 초음파 영상화 프로브;
    상기 프로브로부터 수신된 에코신호에 응답하여 디지털 에코신호를 내기 위한, 상기 프로브에 결합된 수단;
    초음파 진단 영상 신호를 내기 위해 디지털 에코신호를 디스플레이 처리하기 위한 소프트웨어를 포함하며, 디지털 에코신호를 내기 위한 상기 수단에 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 진단 영상을 디스플레이하기 위한, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지며,
    상기 디스플레이 처리 소프트웨어는 상기 디지털 에코신호를 원하는 영상포맷으로 주사변환하기 위한 수단과, 상기 디지털 에코신호를 원하는 범위의 디스플레이 값으로 매핑하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파진단 영상화 시스템.
  61. 초음파 영상화 프로브;
    초음파 진단 영상신호처리 소프트웨어를 저장하기 위한 메모리수단, 초음파진단 영상신호 처리를 수행하는 소프트웨어 타스크를 실행하는 중앙처리장치(CPU), 및 시간 인터리브인 방법으로 상기 CPU에 의해 상기 소프트웨어 타스크의 실행을 계획하는 다중작업 스케쥴러를 포함하는, 상기 초음파 영상화 프로브와 연결가능한, 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파 진단 영상을 디스플레이하기 위한 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터 기초의 구성을 갖는 초음파 진단 영상화 시스템.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 다중작업 스케쥴러는 상기 CPU에 의한 상기 소프트웨어 타스크의 실행을 계획하기 위한 사건의 발생에 응답 가능한 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 사건은 소프트웨어 타스크에 의한 처리를 위해 초음파 데이터의 준비됨을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  64. 제 62 항에 있어서, 상기 다중작업 스케쥴러는 현재 실행하는 소프트웨어 타스크의 실행을 인터럽트하고 사건에 응답하는 소프트웨어 타스크를 실행하기 위한 사건의 발생에 또한 응답 가능한 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  65. 제 61 항에 있어서, 상기 다중작업 스케쥴러는 지정된 할당량의 시간후에 실행하는 소프트웨어 타스크의 실행을 인터럽트하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  66. 제 62 항에 있어서, 상기 사건은 응답에 대한 지정된 우선순위들이 할당되고, 상기 다중작업 스케쥴러는 상기 우선순위를 고려하여 실행을 위한 소프트웨어 타스크는 계획하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  67. 제 66 항에 있어서, 다수의 사건들에 공통 우선순위가 할당되고, 상기 다중작업 스케쥴러는 시간 인터리브된 방법으로 공통의 우선순위의 사건에 응답하는 타스크는 실행하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  68. 제 67 항에 있어서, 상기 다중작업 스케쥴러는 상기 CPU 에 의한 실행을 기다리고 있는 공통의 우선순위의 사건에 응답하는 또다른 소프트웨어 타스크를 실행하는 지정된 양의 실행시간후의 소프트웨어 타스크의 실행을 인터럽트 하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  69. 제 68 항에 있어서, 초음파 진단 영상신호처리를 수행하는 상기 소프트웨어 타스크는 초음파 디스플레이 처리를 수행하는 소프트웨어 타스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 영상화 시스템.
  70. 초음파 영상화 프로브;
    본래의 디스플레이 프로세서를 포함하며, 초음파 진단 영상신호를 내기 위한 상기 에코신호를 디지털 처리하기 위한, 상기 영상화 프로브로부터 에코신호를 수신하기 위해 결합된 퍼스널 컴퓨터 플랫폼; 그리고
    초음파진단 영상을 디스플레이하기 위한, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼에 결합된 디스플레이로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 진단 영상화 시스템.
  71. 제 70 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 도형 또는 영문자, 숫자 디스플레이 정보를 처리하기 위한 소프트웨어를 더 포함하고,
    상기 본래의 디스플레이 프로세서는 도형 또는 영문자, 숫자 디스플레이를 발생시키기 위한, 상기 소프트웨어에 응답가능하며,
    상기 디스플레이는 초음파 진단 영상과 함께 상기 도형 또는 영문자, 숫자 디스플레이를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 진단 영상화 시스템.
  72. 제 70 항에 있어서, 상기 퍼스널 컴퓨터 플랫폼은 도형 또는 영문자, 숫자 디스플레이 정보를 처리하기 위한 소프트웨어를 더 포함하며,
    상기 본래의 디스플레이 프로세서는 초음파 진단 영상과 조합하여 도형 또는 영문자, 숫자 디스플레이를 발생시키기 위한 상기 소프트웨어에 응답 가능한 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터 기초의 초음파 진단 영상화 시스템.
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