TW521522B

TW521522B - Portable interface for ultrasound imaging system

Info

Publication number: TW521522B
Application number: TW089114017A
Authority: TW
Inventors: Jeffrey Gilbert; Alice M Chiang; Steven R Broadstone
Original assignee: Teratech Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2003-02-21
Also published as: US5904652A; ZA9711640B; WO1998028631A2; EP1353195A3; TW447215B; DE69723578D1; WO1998028631A3; ATE245056T1; JP2001507794A; AU7097698A; AU741952B2; DE69723578T2; CA2275577A1; EP0949976A2; EP1353195A2; EP0949976B1; KR100508276B1; KR20000069707A

Description

521522 五、經濟部智慧財產局員工消費合作社印製發明說明（）〔相關的申請寨〕本申請案為1996年6月28日提出之國際申請寨第 PCT/US 9 6 / 1 1 1 6 6號的部份接續申請案，該國際申請案是為 1 9 9 6 年2月i 2日提出之美國序列號第0 8 / 5 9 9，8 1 6號之部份接續申請案，美國序列號第0 8/ 5 9 9，81 6號是為1 9 9 5年6月29 日提出之美國序列號第0 8/4 9 6,80 4號及0 8/ 4 9 6, 8 0 5號之部份接續案，此處结合Μ上申請寨的全部内容Μ供參考。〔發明之背景〕傳統的超音波影像系統典型地包括一手持掃描頭，該手持掃描頭藉由一電線連接到一大的Μ支架安裝的操作處理與顯示單元。該掃描頭一般包括一超音波換能器陣列’ 將超音波能量傳送到一被成像的區域，並接收由該區域返回之反射的超音波能量。該等換能器將所接收到的超音波能量轉換為於電線上傳送到處理單元的低位準電訊號°該處理單元使用適當的波束成形技術，如動態聚焦，以組合來自換能器的訊號，Μ產生所關注之區域的影像。典型的傳統式超音波条統包括換能器陣列，其具有複數個超音波換能器，如1 2 8個。各換能器是與位於操作處理簞元內其自身的處理電路条統相連。處理電路条統一般包括驅動器電路，其於傳輸模式中將準確計時的驅動脈衝發送到換能器，Μ啟動超音波訊號之傳輸。這些傳_時序脈衝由操作處理單元開始，沿著電線前進到掃描頭° Κ 接收模式中，處理電路系統的波束成形電路將適當的延遲 -3 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！訂-!! 畢· 521522 A7 B7 五、發明說明（）引入來自換能器的各低位準之電訊號，Μ動態地聚焦訊號，以隨之產生一精確的影像。對於調蝥相位的陣列或彎曲的線性掃描頭，超音波訊號Μ其本質的極座標（7，Θ )形式被接收及數位化。對顯示器而言，此種表示十分不方便，因此其被轉化為一直角座標（X，y)的表示Κ供進一步處理。該直角表示的動態範圍及各種顯示器與硬拷貝裝置的亮度被數位校正。亦可儲存資料並恢複之Μ供再次顯示。於作出極坐標與直角坐標間的轉換中，（X，y)值必須由（7，Θ )值中計算出，因為（7 ，Θ )陣列與直角（X，y)座標方格上的點並不佔用同一個位置。於先前的掃描轉換系統中，訪問（X，y)座標方格上的各點並且藉由線性內插法由兩最接近的Θ值中計算出其值，或者藉由雙線性内插法由（7，Θ )陣列上四個最接近的位置值中計算出其值。此是藉由使用一有限的狀態機器產生 U，y)橫斷型態、使用一雙向移位暫存器將（7， Θ )資料樣本保存於大量數位邏輯中、Μ及使用記憶單元控制過程並確保用於各點之（7，Θ )資料之正確的異步接收樣本於正確的時機到達Μ供內插而達成。此先前的實施既不靈活，又存在不必要的複雜。雖然具有大量的控制硬體，但僅有單一路徑可經過（X，y)陣列。〔發明之概要〕於本發明之一較佳實施例中，於波束成形之後，掃描 -4 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 Α7 _ Β7 五、發明說明（）資料被指向一計算機，並進行掃描轉換，Μ將掃描資料轉換為一顯示格式。於一較佳實施例中，可完全地使用個入電腦上的一軟體模組執行掃描轉換。或者，可插入一具有附加硬體的板Μ提供選定的掃描轉換功能或進行全部的掃描轉換過程。對於許多應用而言，最好使用軟體条統，因為附加的硬體縮小到最小限度，因此個人電腦可為一小型的手持式平台，如一膝上型電腦或掌上型電腦。最好使用一空間混色過程（將於下文中詳綑描述）來執行掃描轉換。空間混色簡化了對於掃描轉換之計算需要，同時保持影像的解析度與品質。因此，掃描轉換可於一個入電腦上進行，而無需使用更為複雜的内插法技術，並仍可Μ適用於即時超音波成像的幀率下提供轉換。掃描轉換程序最好包括一輸入陣列、一重映射陣列、與一輸出陣列。重映射陣列是為一指標或指標器陣列，其是用Κ判斷自輸入陣列中何處取得各像素之輸出影像的尺寸。重映射陣列內各位置中的數目表示攜帶各像素之輸人資料內何處將進入同一位置内的輸出陣列。因此，重映射陣列與輸出陣列可被視為具有相同的幾何形狀，同時輸入陣列與輸出陣列具有相同類型的資料，即實際的影像資料 0 輸入陣列具有用於各超音波幀的新資料，此意味著其處理資料並將資料置於每幀上的輸出陣列內。依據本發明之一較佳實施例，大約每1/3 G秒具有一幅新的超音波幀。 - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --I--I I 訂-11!---\ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（）因此，可相對緩慢地產生重映射陣列資料（但在一秒以下仍為較佳），只要自一新輸入資料集中計算一新輸入影像的例行程式操作是以每秒約3 0幀的幀率進行。此擧令一一般用途之個人電腦得Μ執行產生重映射陣列之資料的工作’而不必危害性能，亦不必令附加的硬體作用於該項工作◊於一具有一數位訊號處理器（d S Ρ )之計算系統内，D S Ρ可執行重映射陣列之計算。或者’某一掃描轉換功能可藉由插入到個人電腦內之一電路板上的硬體來進行。此電路板或卡片可插入並用作為-一界面’ W將適當形式的資料遞送到p C匯流排控制器 Ο 〔附_簡要說明〕由本發明之較佳實施例的Μ下更特別描述中可清楚地見及本發明之前逑與其他的目的、特黴及優點，該等較佳實施例如附圖中所示者，其中類似參考符號指的是不同視圖中相同的部件。圖式並不必按一定尺度製作，相反，圖式是於說明本發明之原理之際所設。第一圖是為超音波成像条統中所用的一種傳統式成像陣列的方塊圆。第二Α圖是為依據本發明之一線性超音波換能器陣列與一直角掃描區域之間之關係的示意性說明。第二B圖是為依據本發明之一彎曲的線性超音波換能 »陣列與一彎曲的掃描區域之間之關係的示意性說明。 -6 - 本紙倀尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 i I-------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___JB7____ 五、發明說明（）第二C圖是為依據本發明之一線性超音波換能器陣列與一梯形掃描區域之間之關係的示意性說明。第二D _是為一調整相位之陣列掃描區域的示意性說明。第三圖是為本發明之超音波成像条統之一較佳實施例的示意性圖式。第四A圖是為本發明之超音波成像系統之一較佳實施例的示意性功能方塊圖。第四B圓是為本發明之超音波成像系統之另一較佳實施例的示意性功能方塊圖。第五A圖是為依據本發明之一波束成形與濾波電路的示意圖。第五B圆是為依據本發明之一波束成形與濾波電路之另一較佳實施例的示意圖。第五C圖是為依據本發明之一波束成形與濾波電路之另一較佳實施例的示意圖。第五D圏是為依據本發明之一低通滤波器的示意圖。第五E圓是為依據本發明之一界面電路板的實例C1 第五F圖是為依據本發明之一整合的波束成形電路的較佳實施例。第六圓是為依據本發明之一濾波器之通頻帶的_解說明0

第七A圖是為覆蓋於一顯示器上之輸入點的示意圖Q -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) "-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂-------I . ^1522 五、發明說明（經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第七B圖是為具有轉換為像素之輸入資料的第六圖之顯示器的示意圖。第八圆是為重映射結構之一個一般用途影像的一較佳實施例示意圖。第九A ·、九B画是為流程圖，說明依據本發明之一重映射陣列計算技術。第十圖是為一輸出幀計算引擎的流程圖。第十一 A、十一 B圖是為用於本發明之超音波成像系統之兩種使用者可選擇顯示表達格式的示意性圖式。第十二圖是為一種較佳的画解性使用者界面的功能方塊示意圖。第十三圖擧例說明用於超音波影像控制之一對話框。第十四A至十四D圖舉例說明用於輸入系統信息之顯示框。第十五A至十五C圖舉例說明用於輸入探頭或是F 0 V資料之附加的對話框。第十五D至十五J圓擧例說明用於本發明之一較佳實施例的附加顯示與對話框。第十六_擧例說明本發明之一較佳實施例的成像與顯示操作。第十t A至十七C圖舉例說明依據本發明之整合的探頭系統的較佳實施例。第十八圖舉例說明用於一超音波系統之一傳輸/接收一8一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ^1 1- ^1 ^1 11 IBB_i i·— emmmm ι 521522 A7 〜^ --B7____ 五、發明說明（）電路的6 4通道積體控制器。第十九圖舉例說明一傳輸與接收電路的另〜較佳實施 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 例。第二十圖擧例說明依據本發明之一都普勒_納圖糸統〇第一十一 _擧例說明依據本發明之一快速傅立葉變換之脈衝都普勒處理糸統基礎上的一彩色流動映射。第一十一圖擧例說明依據本發明之處理系統之―波形的產生。第二十三圆是為依據本發明之用於產生一彩色、流動缺射条統。第二十四圖是為依據本發明之用於計算一彩色流動映射之過程流動順序。第二十五圖是為使用交叉_係法用於產生一彩色流線圖的過程流動順序。〔發明之詳細描逑〕經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第一圖中顯示了超音波成像系統中所用之一壓電超音波換能器1 8 (1) - 1 8 ( N )之成像陣列1 8的示意性方塊圖◊該壓電換能器元件1 8 (1)_ 1 8 ( N )的陣列產生聲音脈衝’聲音脈衝是K 一窄波束1 8 0傳播至影像目標（一般為人體組:織區）或是傳輸媒介中。該等脈衝作為一具有®為®定之速率的球面波1 8 5來傳播。Μ自影像點1 p或反射g返回之訊號形式的聲音反射波是由換能器元件的同—陣^ 1 8 - 9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 Α7 Β7 五、發明說明（）或其他接敉陣列偵測到，並且其可Μ指示反射結構之位置的方式顯示岀。於各種傳播時間之後，來自傳輸媒介内之影像點I Ρ的聲音反射波到達接收陣列之各個換能器元件1 8 (1卜1 8 (Ν)。各換能器元件之傳播時間各不相同，並且是取決於各換能器元件與影像點I Ρ之間的距離。此對於典型超音波傳輸媒介，即柔軟的身體組織亦為真，其中聲音速率至少為相對恆定。隨後，所接收到的信息Μ指示反射結構之位置的方式顯示出。於二維Β模式掃描中，脈衝可沿著第一圖所示之多條視線傳輸。若對反射波取樣且將其幅值譯碼為亮度，則陰極射線管（C R Τ )或監視器上可顯示一灰度影像。一影像一般包含1 2 8絛該等掃描線，K Q . 7 5 °角為間隔，形成一 9 0 °的扇形影像。由於水中的聲音速率為1 · 5 4 X 1 0 5 cm / sec，因此至深度的往返時間將為2 0 8 ^ s。是Κ ，沿著1 2 8條視線獲取資料所需的全部時間（對一幀影像而言）為2 6 . 8 ffl s 。若系統中其他訊號處理器快得足K保持此資料獲取率，則可K對應於標準電視視頻的速率產生二維影像。例如，若超音波成像器是用於透過一對肋骨之間的胸腔壁觀視反射的或回散的聲音波，則可K即時地製作心贜泵送的影像。超音波傳輸器一般為一用於操控陣列之壓電換能器 1 8 { 1) ~ 1 8 ( N ) 的線性陣列（一般Μ隔開半個波長），該操本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂-------!線^^~ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 Α7 Β7 五、發明說明（）控陣列的高度型態為固定，且其方位形態主要是由延遲操控來控制。一種傳統式陣列的賴射（方位）波束型態主要是藉由將延遲的傳輸脈衝Μ來自加在一起的所有換能器之能量於影像點I Ρ處產生一所需波束形狀的方式施加於各換能器1 8 (1) - 1 8 (Ν)來控制。因此，需要一時間延遲電路與各換能器元件1 8 (1) - 1 8 ( Ν )相連，Μ沿著預定方向產生所需的傳輸福射型態ϋ 如前所述，換能器元件1 8 (1) - 1 8 U )之相同陣列1 8可用於接收返回訊號。於一時間延遲（相等於影像點至換能器元件的間距除Μ媒介内波傳播之假設為恆定的速度）之後，於影像點處創造出的反射或回應的波束能量波形到達各換能器元件。類似於傳輸模式，此時間延《對各換能器元件而言各不相同。於各接收換能器元件處，這些路徑長度的差異應當藉由自任一指定深度的特殊影像點處聚焦各接收器處所反射的能量來補償◊各接收元件處的延遲是為自該元件到陣列中心所測出之間距Μ及對陣列測出之正常觀視角方向的函數。波束成形與聚焦操作包括形成由所有換能器所觀察到之發散波形的總數，但是於該總數中，必須各不相同地延邐各波形Κ使其可全部達到同相，並且必須於該總數中適當地加權波形。因此，需要一波束成形電路，Μ將一不同的延遲加諸於各通道，並且隨著時間改變該延遲。沿著指定的方向，Ρ«著反射波由較深的組織返回，接收陣列隨著 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I I I I I I 訂-!!!· 521522 A7 Β7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 深度不斷地改變其焦點。此過程稱為動態聚焦。於接收波束形成之後’其Μ傳統的方式數位化。各接收脈衝之數位表示是為對應於由一場點返回之超音波能量之一回散剖面的時間序列’作為由波束形成之方位的範圍函數。連續的脈衝是在不同的方向上指出，覆蓋了 - 4 5。至 + 4 5。的視域。於某些糸統中’來自相同點之連續觀察的資料的時間平均（稱為持久加權）是用Κ提升影像品質。第二Α至二D圖是為示意圖，說明本發明中所用之各種換能器陣列結構；與其對應的掃描影像區域之間的關係。第二A圖顯示一線性陣列1 8 A，其產生一矩形的掃描影像區1 8 Ο A。該一陣列一般包括1 2 8個換能器。第二B圓是為一示意圖，顯示了一；彎曲的線性換能器陣列1 8 B與所獲得之剖視的彎曲影像掃描區1 8 Ο B 之間的關係。同樣地，陣列1 8 B —般包括1 2 8個栢鄰的換能器。第二C圖顯示了一線性換能器陣列1 8 C與一梯形影像區1 8 0 C之間的關係°於此實施例中，陣列180一般是由1 9 2個相鄰的換能器構成，而不是1 2 8個。線性陣列是藉由組合第二A圖中所示之線性掃描與相位調整之陣列掃描來產生梯形的掃描區1 8 0 C °於一貫施例中，陣列1 8 C相反端上的64個換能器是用在相位調整陣列構成中，Μ於其端部達成區域1 8 0 c之彎曲的角度部分。中間的6 4個換能器是用於線性掃描模式內’以完成 - 1 2 - 297公釐） (請先閱讀背面之注咅3事項再填寫本頁) 裝--------訂----------線惠 521522 A7 _-_____ B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 矩形區域1 8 0 C的部分。因此，梯形區1 8 0 C是藉由使用次孔掃描方法來達成，其中於任一時間僅有6 4個換能器為現用者。於一實施例中，栢鄰組的6 4個換能器交替地被觸發。意即，首先，換能器1 一 6 4變為現用。隨後，換能器6 4 — 1 2 8變為琨用。於下一步驟中，換能器2 - 8 5被觸發，隨後換能器6 5 — 1 2 9被觸發。此型態一直持續到換能器1 2 8 — 1 9 2被觸發為止。隨後，換能器1 一 6 4再度開始掃描過程。第二D圏顯示依據本發明之用Μ執行相位調整陣列成像之換能器1 8 D的一短的線性陣列。線性陣列1 8 D是經由相位調整陣列波束操控過程而使用，Μ產生一角度片區 1 8 0 D。第三圖是為本發明之一超音波成像系統1 〇的一示意性圖式。該条統包括一手持式掃描頭1 2，該手持式掃描頭是耦連到一可攜式資料處理與顯示單元1 4 (其可為一經濟部智慧財產局員工消費合作社印製膝上型電腦）。或者，資料處理與顯示單元1 4可包括一個人電腦或者交界到一 C R Τ Μ提供超音波影像顯示的其他電腦。資料處理顯示單元1 4又可為一小巧、輕便的單片單元，其小得可Μ為手持式或為使用者穿用或攜帶。雖然第三圖顯示了一外部掃描頭，但本發明的掃描頭亦可為内部掃描頭，透過一流明插入到體内Μ供內部成像。例如，掃描頭可為用於心臟成像的一 transesophogeal探頭。掃描頭1 2是藉由一電線1 6連接到資料處理器1 4 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 。於另一實施例中，系統1 0包括一界面單元1 3 (虛線所示），該界面單元1 3是連接於掃描頭1 2與資料處理與顯示簞元1 4之間。界面單元1 3最好包含控制器K及具有一數位訊號處理器（D S P )的處理電路系統。該界面單元可執行所需的訊號處理工作並可提供訊號輸出至資料處理單元1 4及/或掃描頭1 2。對於具有一掌上型電腦的使用者而言，界面單元1 3最好為一內部卡，Η或晶片組。當與一桌上型電腦或膝上型電腦共同使用時，界面單元1 3可代之Μ —外部裝置。手持式外殼i 2包括一換能器部分1 5 Α與一把手部分1 5 B。換能器部分1 5 A是保持在4 1 °C K下的溫度，以使與病人皮虜接觸的外殼部分不超過該一溫度。把手部分1 5 B最好不超過5 0 °C的次高溫度。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第四A圖是為本發明之超音波成像系統1 0之一實施例的示意性功能方塊圖。如圖所示，掃描頭1 2包括一超音波換能器陣列1 8，其將超音波訊號傳輸到所關注的區域或影像目標1 1 ，如人體組纖區，並接收自影像目標返回的反射超音波訊號。掃描頭1 2又包括換能器驅動器電路系統2 0與脈衝同步化電路系統2 2。脈衝同步器2 2 將一系列的精確計時且延遲的脈衝送達驅動器2 0内之高電壓驅動器電路。由於各脈衝是由驅動器2 0所接收，故高電壓驅動器電路被觸發，Μ將一高電壓驅動訊號送達換能器陣列1 8內的各換能器，Μ觸發換能器，Κ將一超音 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐了經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 ___— _ _ B7 五、發明說明（）波訊號傳輸到影像目標1 1 。由影像目標1 1反射出的超音波反射波是由陣列1 8 內之超音波換能器偵測出。各換能器將所接收的超音波訊號轉換為送達預放大電路2 4與時間變化增益控制（丁 G C )電路系統2 5的代表性電訊號。該預放大電路糸統2 4將來自換能器陣列1 8的電訊號位準設置在一適用於後續處理的位準，且T G C電路系統2 5是用Μ補償聲音脈衝的衰減，因為其穿過人體組織並驅動波束成形電路2 6 (下文中描逑）Μ產生一線影像。調節電訊號是被送達波束成形電路系統2 6，該波束成形電路糸統2 6是將適當的微分延遲引入到各接收到的訊號，Κ動態地聚焦訊號， Μ產生出一精確的影像。用Μ將微分延遲引入所接收之訊號Μ及由脈衝同步器2 2所產生之脈衝的波束成形系統的進一·步細節描逑於所結合之國際專利PCT/US 9 6 / 1 1 1 6 6。於一較佳實施例中，動態聚焦與總和的訊號是送達一 A / D轉換器2 7，Μ對總和的訊號數位化。隨後，數位訊號資料於電線1 6上由該A / D轉換器2 7遞送到一彩色都普勒處理電路3 6。應當注意，A / D轉換器2 7並非是用於另一實施例，該實旛例中模擬的總和訊號是直接於系統電線1 6上發送。數位訊號又可在一解調電路28 中解調，並在資料處理器Μ及顯示蜇元1 4內遞送到一掃描轉換電路3 7。又如圖所示，一掃描頭記憶2 9儲存來自一控制器2 -15- 一—1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）裝-----.---訂--------：線 (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 1 Μ及資料處理與顯示單元1 4的資料。該掃描頭記億體 2 9將所儲存的資料提供到脈衝同步器2 2、T G C 2 5 Κ及波束成形器2 6 ° 掃描轉換電路:系統3 7將來自波束成型電路糸統2 6 之數位化的訊號自極座標（7，Θ )轉換為直角座標（X，y)。於轉換之後，直角座標資料可送達一選擇性的後訊號處理級3 0，其中直角座標被格式化Μ供在顯示器3 2上顯示出，或者供於一視頻壓縮電路3 4中壓縮之甩。該後處理級3 0亦可使用此後所逑的掃描轉換軟體來執行。來自A / D連接器2 7之數位訊號資料是被資料處理器單元1 4内之一脈衝化或連續的都普勒處理器3 6所接收。該脈衝化或連績的都普勒處理器3 6產生用於成像移動目標組纖1 1 (如流動的血液）的資料°於一較佳實施例中，在脈衝化都普勒處理之倩形下，可產生一彩色的流動圖。脈衝化的都普勒處理器3 6將其所處理的資料送達掃描轉換電路系統2 8，其中資料的極座標被翻譯為適用於顯示或視頻壓縮的直角座標。一控制電路，最好是為一個人電腦（如桌上型、膝上型、掌上型電腦）內部之微處理器3 8的形式’其控制著超音波成像条統1 0的高位準操作。微處理器38或一 D S P初始化延遲並與掃描轉換記憶體。控制電路3 8控制著經由掃描頭記憶體2 7而引入到脈衝同步器2 2與波束成形電路系統2 6的微分延遲。 - 16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------·裝--------訂--------；線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）微處理器3 8亦控制著一儲存資料的記憶體4 0，該些資料是為掃描轉換電路系統2 8所使用。可Μ理解，記憶體4 0可為一蜇記憶體或多記憶體電路。微處理器3 8 又與後訊號處理電路系統3 Ο Μ及視頻壓縮電路糸統3 4 交界，Μ控制其各自的功能。視頻壓縮電路糸統3 4壓縮資料，Μ允許影像資料經由一傳輸通道傳輸到遠端站，Κ 供顯示與分析。此傳輸通道可為一數據機（MODEM)或無線蜂窩式通信頻道或其他習知的通信方法。本發明之可攜式超音波成像糸統1 0最好由一電池4 4供電。電池4 4外新的電池電壓驅動一穩壓電源4 6，該穩壓電源提供穩定的電力至成像系統1 0中的所有子糸統（包括位於掃描頭1 2內的子系統）。因此，供應掃描頭的電力可在電線1 6上由資料處理與顯示單元1 4所提供。第四B圖是為本發明之超音波成像糸統之另一較佳實施例的示意性功能方塊圖。於一變化的掃描頭1 2 '中，解調電路糸統由一位於變更之賣料處理與顯示單元1 4 / 內的微處理器3 8所執行的軟體所取代。特別地，來自A / D轉換器2 7的數位資料串由一 F I F 0記億體3 7進行緩衝。微處理器執行軟體指令，K解調、進行掃描轉換、彩色都普勒處理、後訊號處理與視頻壓縮。因此第四A 圖中的許多硬體功能由第四B _中記憶體4 0所儲存的軟體所替代，因此減小了系統1 0 '所需的硬體尺寸與重量 -17- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) "" '" -----------裝--------訂--------；線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 A7 __ B7 五、發明說明（） 0 第五A、五B與五c圖中顯示了超音波系統之波束成形電路系統的其他較佳實施例。這些實施例均要求取樣的模擬資料被下轉換、或混合到來自一中頻（I F )的基帶頻率。此下轉換或混合是藉由首先令取樣資料乘M 一複數值（由複數值的指數輸入到乘數階來表示），隨後濾波資料Μ剔除已混合到附近頻率之影像，來達成。此處理的輸出可Μ —最小輸出取樣率來獲得並可用於後續的顯示或都普勒處理。於第五Α圖中，一組取樣電路5 6是用Μ獲取一資料 5 4，該資料5 4是由製造於積體電路5 0上之一 C C D 架構之處理電路內的一束電荷來表示。資料是設置於一或多條延遲線內，並且使用記憶體與控制電路系統6 2、可程式延遲電路5 8，於適當的時間輸出到一選擇性內插濾波器6 0。該內插濾波器可用以提供一聲音波之往返時間的精確估算值，藉此提供來自一感測器陣列之返回訊號的較佳焦點。於第五Α圖中描繪了一處理器陣列的兩條處理裳--------訂--------，— 線^^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製結資之出 6 輸 6 之點形節成計束總波比供類提於位陣，該器自波 Μ 濾，插合內組自 Μ 來予。被 2 出 5 輸道之。 1ΙΑ料、一5 Β3^. ύΑΊ 器頻用能心使換中如由的 ί、 0 器統於能系似換比類。類料出樣資輸取的之一得寬於獲帶。而度 F 器適 I 能一於換的效波制等音調率超所頻一率徵用頻特使心或中，之率本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 ------— ^7__ 五、發明說明（） W C D )中’ ί2 - ώ π f I / f s，其中f I為中頻，且f s為取樣頻率。值n對應於取樣序列號（即，n = 〇，丨，2，3 , 4，… (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) )。乘法器6 8的輸出稱為同相（i )或9 〇。相位差（ Q )樣本。一般而言，I與Q值均不為零。然而當選定的 I P等於f s / 4時，輸出奴一重複序列I 、 q 、 -1 、 1 、 I 、 Q 、 ^僅產生I或Q值。事實上，輸入資料僅由1與一 1來度量。因此，若輸入資料a依序地隱時取樣時，a [ 0 ]、a [ 1 :丨、a [ 2 ]、a [ 3 ]、a [ 4 ]，…，a [ η ]，輸出資料為 a [ 0 ]、，j * a [ i ]、~ a [ 2 ]、j * a [ 3 ]、a [ 4 ]，…，a [ n ] 5 輸出貫料為 a[0]、~a[2]、0 I與Q輸出74、76各者被低通濾波為70、72 ’ Μ將混合到基帶內的訊號影像濾除。低通濾波器的係數可使用一最小平均平方（L M S或L 2基準）或切比雪夫 (L無線大基準）準則來設計。事實上，最好能盡可能多地減少獲取一所需濾波器特性所需的係數數目。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第五D圖舉例說明了低通濾波器之C C D實施的一個簧例。裝置9 0包括一條具有五個固定權數的乘法器9 4 的1 3狀態分接延遲線，Μ實琨該_波器係數。如第六圖中所示者，通頻帶内的漣波小於0 . 5 d Β，且阻頻帶衰減低於滿刻度-3 0 d B。隨後對低通濾波器的輸出分樣至少為2的因數（7 8 )。若超音波訊號的帶寬被限制為明顯低於取樣頻率之半數，則可保証分樣大於2。對於大多數超音波訊號而言’ ~ 1 9 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 一 B7 五、發明說明（）通常使用大於2的分樣因數，因為訊號帶寬相對於取樣頻率較窄。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 分樣與低通濾波器的次序可Μ互換以減小低通濾波器的時計頻率。藉由使用濾波器庫，可Κ選定I與Q低通濾波器的係數，Μ使各濾波器僅接收其輸入處的相隔的資料。當選定了分樣率為2時，此〃變換時鐘〃設計使配置限制得Κ放寬。若分樣因數大於2 (即，當訊號帶寬S S f / 2 )時，這些局限可進一步放寬。下轉換的輸出資料得K通過Μ供進一步處理，這些處理包括訊號包封檢波或都普勒處理。對於顯示器而言，訊號包封（又稱為訊號量值）計算為I與Q輸出的平方和的平方根。於該情形中，當I F = f s/ 4時，gp 1 = 0或Q = 0，則包封檢波所有變元均為零。I與Q資料通常為進入都普勒處理的輸入，都普勒處理亦使用訊號包封Μ在訊號的正向及/或反向頻率旁頻帶中提取信息。於第五Α圖中，僅需要有一個下轉換級緊隨在超音波波束成形之後。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製於第五B圖中，於各緊_於取樣電路5 6之後的各處理通道5 2内設置一下轉換級。此處I與Q資料8 6 、8 8的生產完全是按先前所逑來進行，但是比在系統內執行得更快。此種方法的主要優點是，在超音波訊號帶寬Μ及低通濾波器與分樣因數的選擇基礎上，可將各處理通道內的資料率減小到最低限度。於此實施例中，所有的處理通道5 2於濾波器級中均使用相同的複數值乘法器Μ及相等 - 2 0 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蓳1 "" 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）的係數與分樣因數。與前一實施一樣，其是延遲並內插複數值資料Μ提供波束成形的輸出° 第五C圈中所示之超音波前端與第五Β圔中的超音波前端幾乎相同°其中的差異是内插級8 5、8 7已經去除，並且藉由在複數值的乘法器值内選擇獨有的值而被取代 ,Μ提供處理通道延遲之更為精確的估算°此方法具有一項缺點是乘法器的輸出總是呈琨非零的1與Q值°此是於一複數平面的示意圖内改變乘法器輸入之單元循環的取樣率的結果。因此，此方法可在各通道內提供樣本延遲之更為精確的估算，但同時在各處理通道之輸出處產生完整複雑估算資料方面有所損失。此變化可能需要比前一實施例中所示之更多的包封與鄯普勒檢波之後信息處理° 一種用以在波速成形或濾波電路與電腦之間交界的糸統之較佳實施例是Μ電路板或卡片（P C M C I A )形式向電腦提供一插頭。第五E圆中的板7 0 0擧例說明了一實施例，其中數位的波束成形資料的1 6個位元是在電線上由微分接收器 7 0 2自掃描頭中接收。於暫存器7 0 4處亦可接收到一時計訊號，Μ及轉換的微分資料。第一閛極陣列7 0 8 Μ 一半的資料率將1 6個位元轉換為3 2個位元。該3 2位元資料被計時到F I F 0 7 1 2中，F I F 0 7 1 2輸出加上的資料7 1 6。第二閘極陣列7 1 0存取到達P C I 匯流排控制器的所有控制訊號與輸出7 1 4。此特殊的實 -2卜本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱Γ -----------裝--------訂--------線 (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 B7 五、發明說明（）例使用資料的1 6個位元，但此項設計亦可適用於3 2個位元或更多。或者，可使用一適於插入到一個人電腦、膝上型或掌上型電腦之卡片槽或璋的卡片◊於此實施例中，微分接收器輸入到暫存器，其將資料遞送給F I F 0，並隨後遞送到位於卡片上的一匯流排控制器。來自控制器的輸出直接連接到電腦之P C I匯流排。另一種可替代的方式是使用微分驅動器與接收器將掃描頭互連到界面板或卡，其是使用I E E E 1 3 9 4標準電線，又稱為〃火線〃。第五F圖中擧例說明一種整合的波束成形電路7 4 0 之一較佳實施例的實例。電路7 4 0包括一時序電路7 4 2，K及連接於總計電路7 5 4各側的5個延遲電路7 6 0。各電路760包括一取樣電路746、一 CCD延邐線7 5 2、一控制與記憶電路7 5 0、一解碼器7 4 8、及一時計驅動器電路7 4 4。此電路系統為觸墊7 5 6所包圜，Μ提供對晶片電路系統之存取。積體電路的面積最好小於2 0平方毫米，並可被裝設於掃描頭的單板上，如前逑所參考之申請案中所提出之各種實施例所逑。亦可使用類似的結構實施一個十六、三十二、六十四延遲線積體電路。第七Α圖是為顯示器上所覆蓋之輸入點的示意圆。如所逑者，超音波束1 8 0中接收到的輸入點I p並不恰好對準一傳統顯示器3 2之直角排列的像素點P。由於顯示器 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）僅可顯示像素化的資料，故輸入點I P必須被轉換為直角格式° 第七B圖是為具有轉換為像素之輸入資料的第六圖之顯示器的示意圖。如所逑者，各影響點I P被指派到顯示器 3 2上之一對應的像素點P，以形成一影像。掃描轉換的一個目的是進行與非平滑線性之掃描頭（如相位調整的陣列、梯形或彎曲的線性頭）一起使用而所需的座標空間變換◊為達成此目的，必須Μ —種次序讀取資料並Κ另種次序寫入輸出資料。許多現有的糸統必須在蓮行中產生變換序列，因此降低了靈活性並使梯形的掃描形態變得更加困難。由於掃描轉換重排資料，故其亦可用於旋轉、平移及圖像縮放資料。旋轉是用於觀視掃描頭所描繪的影像之頂部、左側、右側或底部的影像，或者任意角度的影像。縮放與平移通常是用Κ更近地撿查影像的不同部分。除了縮放到物體一個區域中之外，其亦可用於在屏幕的不同地方同時看到多個區域。通常，屏幕上顯示完整的影像，但某些區域可Μ由縮放到視線内來取代。此特徵通常稱為〃窗口內的窗口〃。琨時的高价位系統向一個窗口提供此能力，但影像系統最好允許有任意數目的縮放區，各縮放區具有任意的尺寸與形狀。不規則掃描型態的使用可Μ使糸統設計變得容易並且可較大程度地利用掃描頭。特別地，使用不規則掃描型態可Μ減少或隱藏與成像深度本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）裝--------訂--------r線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 521522 A7 一 ____ B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 區相關的靜止時間°於深度區成像的情形中，波束被傳輸，但是在於波有時間行進至最大深度並返回後的某一稍後時間被接收。因此，若於該靜止時間期間照亮並重建其他區，則可獲得更高的幀率或較大程度的側面取樣。此擧可令掃描型態變得不規則（雖然其是為固定且被精確地計算 )。以下所逑的靈活的掃描轉換可自動地改正該一不規則情形。第八圖是為一個一般用途之影像重映射結構之一較佳實施例的示意圔。依據本發明之一較佳實施例，資料最好是在軟體内執行波束成形與操控的剩餘步驟之後而直接帶入P C ◊如此，附加的硬體可減小到最低限度，Μ使個人電腦可為一小型的可擦式平台，如一膝上型或掌上型電_ 〇經濟部智慧財產局員工消費合作社印製最好是提供一輸入陣列1 4 2、一重_射陣列1 4 4 與一輸出陣列1 4 6。重陕射陣列1 4 4是為一指標或指點器陣列，其是為用於判定自輸入陣列1 4 2中何處獲取各像素之輸岀影像的尺寸。重映射陣列1 4 4内各位置中的數字是表示於輸入資料中何處獲取進入輸出陣列1 4 6 内同一位置的各像素。因此，重映射陣列1 4 4與輸出陣列1 4 6可視為具有相同的幾何形狀’同時輸入陣列1 4 2與輸出陣列1 4 6具有相同類型的資料，即實際的影像資料。輸入陣列1 4 2具有用於各超音波幀的新賣料，此蒽 -2 4 一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 B7 五、發明說明（）味著其處理資料並將資料設置於每幀上的輸出陣列1 4 6 內。依據本發明，提供幀率為每秒至少2 0幀的新的超音波幀，最好為每秒3 0幀。然而’重跌射陣列1 4 4僅當掃描頭類型或觀視參數（即縮放與平移）被更新時方可更新。結果，可相對緩慢地產生重映射陣列1 4 4資料（但在一秒Μ下仍為較佳），只要自一新輸入資料集中計算一新輸入影像的例行程式操作是Μ每秒約3 0幀的幀率進行。此擧不僅使一個一般用途之個人電腦得Μ執行產生重映射陣列1 4 4之資料的工作，同時不必令附加的硬體作用於該項工作。於一具有一數位訊號處理器（D S Ρ )之計算糸統内，D S Ρ可執行重映射陣列1 4 4之計算。於本發明之較佳實例中，輸入陣列1 4 2的輸入記憶體可為兩靜態陳機存取記憶體陣列（S R A Μ )或一視頻 Ρ憲機存取記憶體（V R A Μ )陣列，其中輸入為串列存取旦輸出為隨機存取。而V R A Μ陣列可能太慢且更新時過於昂貴。雖然賭機存取記憶體S R A Μ仍在工作，但重映射輝列1 4 4的重映射記憶體最好為V R A Μ或動態隨機存取記憶體（D R A Μ )內實施的順序存取記憶體。輸出陣列1 4 6的輸出記憶體可以是一個幀緩衝器或一先入先出（F I F 0 )緩衝器。基本上，掃描轉換是在被要求時於運行中進行。最好是使用P C中的軟體進行掃描轉換。若掃描轉換是在硬體中進行，則由於P C僅儲存資料，故減低了系統的複雜度。因此，依據本發明的結構最好為兩 ”25 - ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）' -----------裝--------訂--------_線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 個隨 m 存取輸入 m 衝器、小型的 ( 如果有的話） F 的位元 0 此表示 ΨΜ 出幀緩依據本發明之一較佳一種使用誤差擴散的空間飽和度範圍内進行〇依據空 am !Sj 範 \m 內而非像素飽和間混色是用 Μ 近似兩輸發生是因為僅對離散的活上的像素可落在兩個活動必須用 Μ 內插於縱向的樣回想重映射陣列 1 4 射〇輸入資料點一般是在成的座標中 0 儘管重映射 1 4 2 的指標 > 但可認 ) 值〇理論上 9 這些值具際的取樣點〇現在考慮到堅數〇整數的半徑值對懕度所限制的離散樣本 0 整為掃描角數 S 所限制的雛浮點值可映射到固定的整之離散捨入起出琨的瑕第九 A 九 B 圖為一經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 B7 五、發明說明（）一個順序存取重映射緩衝器、與 I F 0或用於輸出緩衝器之管線衝器是在P C記憶體內。實施例，超音波掃描轉換中使用混色技術。典型的混色是在像素本發明，超音波掃描轉換中是對度範圍內近似的像素使用混色。入資料點中落下的值。此現象的動範圍進行取樣，但顯示器屏幕範圍之間並需要濾波。空間混色本點之間。 4儲存各輸出點對一輸入點的映極座標内，而輸出點是在直線構陣列1 4 4僅包含進入輸入陣列為其包含半徑（r )與角度（Θ 有任意的精度，且不必對應於實這些任意精度的數字必須轉換為於被取出並為系統之徑向取樣密數的角度值對應於被掃描且因此散的徑線。若應用空間混色，則數值，而不會有與未具誤差擴散疵。流程圏，說明依據本發明之一重 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------，線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 _ B7 五、發明說明（）映射陣列的計算技術。於步驟2 0 5中，撿查掃描頭K判斷是否有任何變化。若掃描頭已改變，則處理遴程繼續至步驟2 1 0，其中規劃新的掃描頭類型。於步驟2 1 〇之後，或者若掃描頭未有變化（步驟2 0 5 )，則處理過程繼續至步驟2 1 5。於步驟2 1 5中，檢查顯示窗口以判斷是否有任何縮放、平移或新的〃窗口中窗口〃特徵。若為是，則處理繼續到步驟2 2 0，其中使用者輸入新的觀視參數。於步驟2 2 0之後，或者步驟2 1 5中窗口沒有變化，則處理繼績到步驟2 2 5，其中清除重映射陣列Μ 顯示輸入與輸出陣列中新的關係。於步驟2 3 0中，程式選定一窗口 W Κ供處理。於步驟2 3 5中，所有線誤差值L Ε與所有樣本誤差值S Ε初始化為零。於步驟2 4 0中，令一點計數器初始化，以指點到窗口 W之左上方的像素。於步驟2 4 5中，應用計算視圆V內各點的一浮點線數L F Ρ與樣本偏移量S F Ρ。對於一相位調整的陣列’此將為一半徑r與一角度Θ於步驟2 5 0中，任何先前傳播的誤差項L E、S E (下文討論）加入到點P的浮點值L FP、 5 FP。於步驟2 5 5中，浮點值L FP、S FP可四捨五入到最接近的整數LR、SR，其對應於實際的取樣點。於步驟2 6 〇中，應用計算四捨五入誤差，即： LRE=LFP - LR; S RE= S FP- S R ； - 27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ------—^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 A7 ____ 五、發明說明（）於步驟2 6 5中，誤差傳播到右側、左下方、下方、及右上方對應於琨時點P的像素點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 傳播誤差 L E(右方LE(右方）+ LREx 7 / 1 6 L E(左下方）=L· E(左下方）+ L REX 3 / 1 6 L E (下方）=L E (下方）+ L R E X 5 / 1 6 L E(右下方）=L E(右下方）+ L REx 1 / 1 6 S E(右方）=S E(右方）+ S REX 7 / 1 6 S E(左下方）=S E(左下方）+ S REx 3 / 1 6 SE(下方）=SE(下方）+ SREX 5 / 1 6 S E(右下方）=S E(右下方）+ S REX 1 / 1 6 於步驟2 7 0中，應用計算一 K掃描資料順序指標為基礎的資料指標。重映射（P )==指標（l R, S R) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製於步驟2 7 5中，進行核對Μ判斷窗口中是否有更多的點。若有更多的點需要處理，則於步驟2 8 0中，指標器Ρ加1到下一點。Ρ«後處理返回到步驟2 4 5。一旦窗口中所有的點均已被處理，則處理繼續到步驟2 8 5。於步驟2 8 5中，進行核對Μ判斷是否有更多的窗口需要被處理。如果是這樣，則處理返回到步驟2 3 0。反之，則執行處理。由於混色對各_出像素跌射一個來源，因此可使用同一重映射结構Μ進行軟體中（甚至可攜式電腦中）可能的 - 28~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 Α7 ________ Β7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 即時掃描轉換。因此，複雜的混色操作僅在初始化期間或當觀視參數變化之際進行。然而，所有影像中均呈現出混色的益處。第十圖是為一輸出幀計算引擎的流程鼷。於步驟3 0 5中，將波束成形、解調輸入資料讀入記憶體中。於步驟 3 1 0中，令輸出像素指標P初始化。於步驟3 1 5中，輸出陣列依據下式被設定為相等於依重映射陣列：輸出（P )=輸入（重映射（P )) 於步驟3 2 0中，輸出像素指標p增加1。於步驟3 2 5中，對像素指標P進行核對，Μ判斷是否成形出影像。若未成像，則處理返回到步驟3 1 5。一旦影像中所有的像素均已被計算，則處理繼績到步驟3 3 0，其中選擇性地令輸出影像平滑。最後，於步驟3 3 5中，顯示輸出影像。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製儘管混色確實移除了由簡單的四捨五入所引起的機器磁頭痕跡與波紋型態的瑕疵，但混色亦引入了高頻雜訊。正是此高頻雜訊的平均值允許此平滑的過渡效果。對於未受訓練的眼睛而言，這些瑕疵比起Μ簡單四捨五入或最近點情形下所獲得的結果更令人偏愛，但是其對超音波技術員而言可能令人討厭。藉由於重映射過程之後採用低通空間濾波器Μ平滑影像，這些瑕疵可Μ大大減少或者有可能消除。濾波器可為一箱式濾波器或者非對稱濾波器可與一所需的輸入解析度本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 — —____B7_ 五、發明說明（）特性相匹配。灌波器可應用於直線構成的範圍，該範圍與特殊位置處點座標的方位或角度相匹配。基本上，需要一匹配的濾波器，其範圍類似於或正比於所混色的點之間的距離。因此，一具有更大平滑度的大濾波器最好伴随有一高量值，然而取代取樣半徑R或角度 (Θ )較小（在一個像素順序上），可能不需要濾波。由於重映射操作基本上為兩載入與一儲存，故其可使用一標準個入電腦來進行。當Μ組合語言編碼時，重映射演算顯示為於一 166MHz的Pentium (奔騰）架構上的P C上工作，Μ獲得非常接近的即時的操作。此外，當Μ組合語言寫入時，解調已在P C上進行，，同時仍保留達到最近的即時操作。本文與圖式性標籤最好是藉由儲存緩衝器開始時的輸入固定值或彩色並且隨後自動映射欲使用色彩的地方而達成。若效果、形狀或本文顯示於重映射陣列中，其將打開並於不需計算成本下自動地疊置於所有影像上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 一窗一口勒者動器單個了窗普用手示一多示息都使者顯示有顯信一一用之顯具圖個示為使明非是Α三顯是於發並而一示 B C 便本統，十顯口口並於系)第時窗窗者琨的統。同，。用圼明糸定上像像使可發像選器影影到 I 為本成來示描描信30 是。波者顯掃掃通 _ 圖性意用中超Μ擇 Β 意超使其 Β 一選一示的由，的的令十的技可示準射命、式前其顯標映將 Α 格如，口示動其一示丨式窗顯流，十顯料格多A色口第的資示擇口彩窗上口顯選窗維息 2 窗口可。二信本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 選擇。第十一 B圖是為一簞窗口可選擇顯示，其中使用完整的顯示器僅呈現一 B掃描影像。選擇性地，藉由覆蓋兩個顯示器或藉由使用一分割屏幕特徵來並肩顯示，顯示顯示器可Μ同時顯示B模式與彩色都普勒掃描。第十二圖是為一較佳的圖式性使用者界面的功能方塊圖。一虛擬控制4 0 0包括一超音波影像控制顯示器4 1 0、一探頭模型特徵顯示器4 2 0、及一探頭特定特徵顯示器5 0 0。虛擬控制顯示器4 0 0最好在WIN DOWS環境下被編碼為數位框。第十三圖舉例說明一超音波影像控制4 1 0的數位框。透過超音波影像控制顯示器4 1 0，使用者可選擇一探頭型式4 1 2、一地區顯示器4 1 4、一解調濾波器4 1 6、及一演算選項4 1 8。WAR亦可透過此對話框啟動超音波掃描。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製探頭模型特徵顯示器4 2 0包括模型型式4 2 5、安全信息4 3 0、影像的積體脈衝幅值（I P A )資料4 3 5、都普勒I P A資料4 4 0、彩色I P A資料4 4 5、探頭幾何形狀4 5 0、影像區域資料4 5 5、都普勒區域資料4 6 0、彩色區域資料4 6 5、影像變跡4 7 0、鄯普勒變跡4 7 5、及彩色變跡4 8 0。這些資料最好編碼為數位框。透過模型特黴對話框4 2 5、使用者可輸入探頭模型的一般設置。第十四A圖擧例說明一用於輸入並觀視探頭模型特徵 -3 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公~' 521522 A7 B7 五、發明說明（）之對話框。所輸入的參數下載到超音波探頭。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第十四B _擧例說明一用於輸入並觀視安全信息4 3 0的對話框。如所逑者，使用者可輸入一般設定4 3 2及依據管理標準的波束寬度表資料4 3 4。第十四C圖擧例說明一用於輸入並觀視影像IPA資料4 3 5之對話框。該對話框顯示波束成形的輸出值，這些輸出值Μ伏特形式列表，作為各種驅動電壓之影像顯示區的函數◊類似的對話框用於輸入都普勒與彩色I Ρ Α資料 4 4 0、4 4 5。第十四D圖擧例說明一用於產生影像變跡功能4 7 0 的對話框。如所逑者，操作者可輸入並觀視一般設置4 7 2及向量信息4 7 4。使用者可選擇用於陣列開窗口（或變跡）的琨用元件。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製探頭特定特黴顯示器5 0 0包括用於輸入探頭特質5 1 0、影像視域（F Ο V )資料5 2 0、都普勒F Ο V資料5 3 0、及彩色F Ο V資料5 4 0的對話框。透過探頭特質對話框5 1 0，使用者可輸入一般設置5 1 2、成像靜態信息5 1 4、都普勒靜態信息5 1 6、及F Ο V設置 5 1 8 〇第十五A圖擧例說明用於輸入並觀視探頭特質信息的對話框。其可支持任意數目的探頭。第十五B、十五C _擧例說明用於輸入影像F Ο V資料5 2 0的對話框。如所逑者，使用者可輸入一般設置5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明說明（） 22、斷點PGC資料524、區域邊界526、及區域持續資料5 2 8。用於都普勒與彩色F Ο V資料顯示器5 3 0、5 4 0的對話框相類似並且均為一般設置5 3 2、 5 4 2、斷點T G C資料5 3 4、5 4 4、及P R F資料 5 3 6、5 4 6 的入口0 第十五D、十五J圖舉例說明依據本發明之用於控制一超音波成像系統的附加窗口與控制面板。第十五D圖顯示一所關注區域的觀視窗口及與一掃描影像並排設置的控制面板。第十五E圖顯示用於鄯普勒視域及其他可選擇設置的控制。第十五F圖顯示觀視控制的彩色區域。第十五 G圖顯示探頭特徵。第十五Η圖顯示探頭的彩色I P A資料。第十五I圖顯示一線性陣列的探頭幾何形狀設置。第十五J圖顯示用於都普勒變跡的設置。第十六圖舉例說明依據本發明之成像:系統之一較佳實施例的圓像縮放特黴。於此特別說明中，可Μ選擇屏幕3 2上所顯示之病人的一虛構或內部解剖特徵6 0 0的詳細特徵，或者在一顯示窗口內或之上放大該等詳細特黴。於此特殊實例中，使用者選定一區域6 0 2並於窗口 6 0 4 處放大該區域6 0 2。複數個該等區域可Μ同時被放大並 Μ分開的或疊置的窗口形式顯示於屏幕3 2上。若使用兩個掃描頭，則可Κ在同一時間顯示不同的視圖，或者可Κ 由記憶體中找回前一記錄影像並顯示於一即時顯示的影像旁側。 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）積體的前端探頭方法之结構是設計為提供小尺寸、低功耗與最大的掃描靈活性，包括：1 )傳輸中的多區域焦點；2 )驅動各類探頭之能力，如線性/彎曲線性、線性 /梯形、及扇形掃描；3 )提供Μ模式、B模式、彩色流勳圖、與鄯普勒聲納圖顯示器的能力；4 )多個可選擇脈衝形狀與頻率；及5 )不同的點火順序。積體的前端系統 7 0 〇的不同實施例顯示於第十t A、十七Β與十七C _ 中。本發明所獨有的模組是為對應於波束成形晶片7 0 2 、傳輸/接收晶片7 〇 4、前置放大器/ T G C晶片7 0 6的塊。標記為〃前端探頭〃（前端控制器）的塊藉由產生供給模組7 0 2、7 0 4、7 0 6及供給記憶體單元7 0 8 之時計與控制訊號來直接控制超音波掃描頭的常規程式操作。這些訊號是用K確保連續的資料輸出並指示出琨於記憶體單元輸出處的資料所設計的模組。掃描頭7 1 0之較高位準的控制，及初始化、資料處理與顯示功能是由一個一般用途的主計算機7 2 0所提供，如一桌上型P C、膝上型或掌上型P C。因此，前端控制器亦與主計算機交界，如，經由P C T匯流排或火線7 1 4，Μ允許主機將控制資料寫入掃描頭記憶單元並收回資料。此過程是在初始化時進行，無論在使用者選擇一不同掃描型態之際何時需要參數變化（如區域數字及/或位置’或者掃描頭型式）。前端控制器又提供緩衝與流程控制功能，因為來自波束一 34一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------·裝--------訂---------線· (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 __ B7 五、發明說明（）成形器的資料必須經由一帶寬限制連線送入主機，K防止資料丟失。所述的:系統允許彩色流動映射（C F Μ )與鄯普勒聲納圖（D S )功能的兩種不同的實施。第十七Α圖顯示一硬體架構7 2 2的實施，其中一專用都普勒處理晶片是裝設於一後端卡片7 2 4之上，並用作為主計算7 2 0的一 C0- 處理器，Μ完成C F Μ與D S計算。第十七B圏顯示一硬體實施，其中C F Μ與D S計算是由主計算機所提供 0

第十t C匾顯示了另一系統整合，其中換能器陣列與前端處理單元未整合於一單個外殻内，但卻是由問軸電纜所連接。前端單元包括前端控制器、記憶體與三個模組7 0 4 (傳輸/接收晶片）、7 0 6 (前置放大器/ T G C 晶片）及7 0 2 (波束成形晶片），如圆所示。〃火線〃是指I E S E標準1 3 9 4，其於一串列鍊路上提供高速資料傳輸。此〃火線〃使界面得Μ使用高容量、低成本的商業化部件。此標準支持一種可用Μ將命令與規劃資料發送至掃描頭記憶體的異步資料傳送模式◊其亦可用Μ查詢掃描頭狀態並獲得額外的信息，如任一按鍵或掃描頭上其他輸入裝置的啟動。此外，異步資料傳送模式可用Μ偵測所連接之探頭的類型。一種等式傳送模式可用Μ將來自波束成形器的資料傳回主機。這些資料可能直接來自A / D或來自解調器或某一組成物°若都普勒處理本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------«裝--------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 Α7 Β7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 是設置於探頭内部，則都普勒處理的資料可經由火線發送。或者，資料可為經由主機中之軟體或硬體進行都普勒處理。火線標準中又存在一種無線形式，其允許經由一光鍊路進行通信Μ供非限制操作°此無線形式在探頭使用無線火線連接到主機時，可用Μ提供較大自由度° 所實施的前置放大器/ T G C晶片包括積體的3 2個平行、低雑訊、低功率的前置放大器/TGC單元。各單元具有6 0 d Β的可程式增益、低於1 · 5nVl/~ Hz的雜訊電壓、及每個接收器通道之低於㈣的損耗。如第十八圖所示者，多通道傳輸/接收晶片包括全局計數器、一全局記憶體、及一排平行的雙通道傳輸/接收控制器。於各控制器7 4 0中，具有局部記憶體7 4 5、延遲比較器、頻率計數器與比較器、脈衝計數器與比較器、栢位選擇器、傳輸/接收選擇解多工（DEMM)開關（T / R開關）、及位準移位器單元。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製全局計數器7 4 2將一主時計與位元值傳播至各通道處理器7 4 C)。全局記憶體7 4 4控制傳輸頻率、脈衝數目、脈衝順序與傳輸/接收選擇。局部延遲比較器7 4 6 向各通道提供延*選擇。例如，在60/2MHz時計Μ及一 1 0 位元的全局計數器之下，可向各通道提供1 7 ^ s的延遲。局部頻率計數器7 4 8提供可程式傳輸頻率◊一具有比較器的4位元計數器提供十六種不同的頻率選擇。例如’ 使用一 6 0 Μ Η ζ的主時計，可程式一 4位元計數器Μ提供不同本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 B7 五、發明說明（）的傳輸頻率，如 6 0 / 2 = 3 Ο Μ Η z、6 0 / 3 = 2 Ο Μ Η z、6 0 / 4 = 1 5 Μ Η z 、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 Ο/5 Μ 2 ΜΗζ、6 0/6 = 10ΜΗζ等。局部脈衝計數器7 5 Ο提供不同的脈衝序列。例如，一具有比較器的6位元計數器可提供一至6 4個脈衝的可程式傳輸脈衝長度。局部可程式的相位選擇器提供次時計延邐解析度。雖然傳輸晶片的時間一般是判斷延遲解析度，但一稱之為可程式次時計延遲解析度的技術允許該延遲解析度比時計時間更為精確。於可程式次時計延遲解析度之下’頻率計數器的輸出是與在每一頻道基礎上程式之時計的相位選通。於最簡單形式中，使用一個二相時計並且頻率計數器的輸出與所斷言或者去斷言時鐘選通°或者，可使用多個斜移的時鐘。每個通道可選擇一個斜移時計，並用Μ選通來自頻率計數器之劣質的時序訊號。例如，對於一 6QMH2 的主時計，一個二合一相位選擇器提供8ns的延遲解析度，且一個四合一相位選擇器提供4 y s的延遲解析度。圖中還示出積體的傳輸/接收選擇開1 7 5 4 ·、T / 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 R開關、及用於傳輸脈衝之積體的高電壓位準移位器7 5 0。還可Μ使用一可處理6 4通道驅動器與3 2通道接收器之單晶片傳輸/接收晶片，各通道具有如第十八圖所示之一控制器。於第十九圓中所示的另一種賞施中’ T / R選擇/ Μ U X開關與高電壓位準移位器在一分離晶片7 6 2上與其他元件7 6 0分開，Μ允許使用不同的高電壓半導體技術 -37 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 ' 521522 Α7 Β7 五、發明說明（），如用於生產這些元件的高崩漬矽C Μ 0 S / J F E T或 G a A s技術。第二十圖中擧例說明脈衝都普勒超音波成像的基本方法。這些波形包括一 N脈衝串7 7 0。於各脈衝之後，集合所需的大範圍（深度）樣本。距離選通脈衝內材料之速率分佈的時間漸進顯示為聲納圖7 7 2，其為一個二維顯示，其中水平軸表示時間，而垂直軸表示速率（如都普勒移位所估算者）。藉由移動距離選通脈衝與改變其尺寸可詢加不同的區域。使用單距離選通脈衝都普勒處理可產生一都普勒聲納圓，如第二十圖中所示者。此方法的操作詳逑如下。一 N超音波脈衝之序列是在一脈衝重複頻率f prf 處沿著一指定的視角來傳輸。返回的回波被距離選通且僅有來自單距離倉的回音7 4得Μ被使用，此意味著僅處理對應於一區域（自換能器陣列開始沿著選定的視角）的返回圖供之率提到速 6 收的 |> 器器 7 散散換擴擴變由之葉算內立計域傅由區之藉定號。選訊息得域信獲間勒Μ時普可的者，至取位收提移接 M勒所，普，號都即訊的亦回音。 -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製散擴內域區注關所 ο Z : f 得位獲移中勒式普係都關的下需 Μ 所由括可包佈 , 分息率信速率的頻器 2 = d f

V C f 度速音聲的内介媒輸傳是 C 中其率頻心中的器 U.E 換是本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 B7 五、發明說明（）。例如，若扣16且i ’則以上等式可用以一顯示 1 6 ra s之都普勒資料的聲納圖7 7 2 °若每隔N / f p r f秒重複此過程，則可產生一連續的都普勒聲納_ ° 另一實施例包括用於彩色流動映射的脈衝都普勒過程。客觀而言，其可郎時地顯示一較大區域上的流率與型態。一·種使用超音波達成此工作的方法被稱為彩色流線映射 (C F Μ )。彩色流線映射技術是為上述單距離選通系統之延伸。於C F Μ中’速率不僅是沿著單一方向或線段估算，而且是沿著平移所關注區域之多個方向（多絛掃描線 )來估算。速率信息一般為編為彩色碼（如紅色表示流向換能器，藍色表示流動遠離換能器）並被疊置於一顯示襯墊骨骼之Β模式影像之上。第二十一圖顯示一建立在脈衝都普勒處理基礎上的彩色流動映射7 8 0。第二十圖的基本單距離選通脈衝倉：系統可被延伸，Μ藉由在不同溁度處取樣並保存樣本供附加處理來測量多個距離選通脈衝。請注意，此擧並不增加探測時間，因為資料是由相同的R F線中選取。於一區域上掃過波束將令其有可能收集所關注之2 D區域內速率的影像。操作時，並列地處理來自簞一方向上J距離選通脈衝倉7 8 2的資料。於處理Ν脈衝返回之後，輸出表示一 J X Ν範圍一都普勒分佈，其依次可用Μ產生一 J X Ν速率分佈圖。各深度d k ^ k. = 1，2，…J的中間速率是用Κ在彩色流動映射上產生一蜇點或格；於各格中，標準偏差是用 - 39- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 B7 五、發明說明（） Μ評定千擾。若對於所1注區域內每隔J個距離選通倉（如隔開 J/2 個距離選通倉）或每隔一條掃描線，於每隔 1/ f p r f秒時重複一次此過程，則可產生一 2 D的彩色流動_射_ ϋ 特別應當注意的是，不使用F F Τ基礎上的計算時，亦可使用--交叉關係技術（在i 9 9 6年之大學新聞評論中由 J 〇 r g e η A · J e n s e η所發佈的〃使用超音波估算血液速率〃中有所描逑，此處結合其内容Μ供參考）Μ產生類似的流動映射。距離選通脈衝的尺寸與位置可由使用者來判斷。此選擇決定了所發射的脈衝長度與脈衝重複頻率。距離選通脈衝的尺寸是由脈衝重複頻率的長度所決定。距離選通脈衝的尺寸是由脈衝的長度所抉定。脈衝持續是為： Τ Ρ= 1 2 g/C = M fg 若選通長度為1 g，且M是為周期的數目。選通的深度決定了可Μ多快地獲得脈衝回波。最大比率是為： f p r f = c / 2 d.〇其中d 〇是為到選通門的距離。第二十二圖顯示了脈衝都普勒超音波成像的一般波形，其中該波形包括一個η脈衝串8 0 〇。所需的最大範圍深度的樣本是跟隨在脈衝串內的各脈衝之後收集。第二十二圓亦顯示了用於此成像技術的一種傳統式訊號處理器8 1 0的方塊圖，其中對由各換能器接收到的返回回波進行 - 4 0 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） "" -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 2 2 5 1X 2 5 A7B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 取樣，並於同相與9 0 °相位差解調之前相干地總計之。解調的返回被轉換為一數位表示，P憲後被儲存於一緩衝記憶體内’直至接收到包括一相干區間的所有脈衝回波。各深度所收集的η脈衝回波隱後從記憶體中讀出，施加一加權序列ν ( η ) Μ控制都普勒側波瓣，並且計算一 ^點f F Τ。於透過都普勒濾波器處理來自一相干區間之深度樣本的時間內’透過都普勒濾波器處理來自下一相干區間的回波、來自下一相干區間的回波到達並儲存於一第二輸入緩衝器内。F F Τ 8 1 8的輸出傳給一顯示單元或藉由時間平均鄯普勒樣本傳送給後續的顯示器。此處所逑的C D Ρ裝置執行第二十二圖之虛線框內所示的所有功能，除了 A / D轉換，由於C D Ρ裝置提供類比取樣的資料功能，故不需要A / D轉換。此C D P脈衝都普勒處理器（P D P )裝置具有可計算一矩陣一矩陣產品的能力，且因此具有比實_虛線內所示之功能所需之能力更大範圍的能力。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 P D P裝置藉由總計外部產品來計算二個實數值的矩陣，該等外部產品是藉由將第一矩陣之行與對應之第二矩陣列配對而形成。為了描逑P D P對都普勒濾波問題之應用，我們首先將都普勒濾波等式安排在實數值的矩陣操作總數內。都普勒濾波是藉由計算所關注之各個深度的加權脈衝返回之離散傅立葉變換（D F T )來完成。若將深度都普勒樣本表本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）示為g ( k j )，其中k是都普勒指數，o S k S N — 1 ，且j是為深度指數，貝ϋ Ν - 1 g ( k , j ) - Σ v (π) f ( π , j) e x p ( - j 2 π k π / N ) n = 0 加權函數可與D F T核心組合，M獲得一都普勒滤波器變換係數的矩陣，其各項是由下式指定： w (k,n} = w k,n= v (n)exp(-j2^ kn/N) 都普勒濾波訊號之實數與虛數部份可表示為： N - 1 g r,kj = Σ (w r,knf r,nj— w l,knf l,nf} n = 0 N- 1 g i,kj= Σ (w i,knf i,nj + w l,knf r,nf) n = 0 於上述等式中，雙指標變量均可被視為矩陣指標。因此，於矩陣表示中，都普勒濾波可表達為矩陣產品操作。可Μ見及，P D P裝置可用Μ執行四個矩陣乘法中的各個乘法，藉此實施都普勒濾波操作。第二十二圖中顯示本發明所逑的p D Ρ裝置的方塊圔。該裝置包括一 J級C C D分接延邐線、J C C D乘法D / Α轉換器（M D A C ) 、J x K個累加器、一 J χ κ都普勒樣本媛衝器、及一*並一串列輸出（Ρ I S Q )輸出移位暫存本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 ^ B7 五、發明說明（）器。M D A C分享一共用的8位元數位輸入，該數位輸入上提供有來自係數矩陣之元素。分接的延遲線執行一樣本與保持功能，將連續時間的類比輸人訊號轉換為一取樣的類比訊號ϋ 第二十三圖中顯示一用於超音波成像系統内彩色流動硤射之兩P D Ρ實施8 4 0。於此裝置中，於一脈衝返回區間內，頂部的P D Ρ成分計算W k f r及W i f r形式的所有項，如上所示，而底部成分計算W i f i及W k f i形式的所有項。隨後將各成分之輸出相加，以交替地取得g r與g i 。都普勒與彩色流動映射處理包括大量計算。此處理可使用一個一般用途微處理器在軟體內完成。為矩陣一矩陣操作而最佳化的指令存在，如英代爾Μ Μ X特徵集，可大致提升性能。第二十四圖顯示一 F F Τ計算算法基礎上之彩色流動映射計算的軟體流程圖。於初始化9 0 0之後，獲得下轉換資料（9 〇 2 )，且指標器Ρ是位於掃描線之起始處 (9 0 4)，對資料求平均值並儲存之（9 0 6 )、應用一加權函數（9 0 8 )，計算F F Τ (910)、計算各頻率之量值（（12)，繼之Μ計算第一與第二時刻（9 14)，並Μ彩色顯示其計算結果（916)。指標器加 1 ( 9 1 8 )並按需處理各掃描線。第二十五匾顯示一交叉鼷係計算基礎上的彩色流動映射計算的軟體流程圖。於初始化940之後，獲得掃描線賣料（942)， - 43 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------#裝--------訂---------線· (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 521522 Α7 Β7 五、發明說明（）隨後獲得距離選通脈衝倉責料（944)。計算交叉關係 (9 4 6 )並對其求平均值（9 4 8 )，找岀速率分佈（ 9 5 0)，獲得第一與第二時刻（9 5 2 )並顯示之（9 5 4)。距離選通脈衝倉資料加1 ( 9 5 6 )並重複此過程。雖然本發明已經參考較佳實施例而被特別地顯示並描逑，但熟悉此項技藝之人士應當理解，未脫離由隨附之申請專利範圍所界定之本發明精神與範圍的各種形式的變化與細節可Μ被作出。主要部份代表符號之簡要說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0 1 0 / 超音波成像条統 1 1 影像巨標 1 2 、 1 2 / 手持式掃描頭 1 3 界面單元 1 4 、 4 / 可攜式資料處理與顯示單元 1 5 A 換办卜 ME 器部分 I 5 B 把手部分 1 6 電線 1 8 成像陣列 8 ( 1 ) — 1 8 ( N ) 換能器 1 8 A 線性陣列 1 8 B 彎曲的線性換能器陣列 1 8 c 線性換能器陣列 _ 4 4 一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 B7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8 D 線性陣列 2 0 換能器驅動器電路系統 2 1 控制器 2 2 脈衝同步化電路糸統 2 4 預放大電路 2 5 T G Ky 電路 :系統 2 6 波束成形電路系統 2 7 Δ / D 轉換器 2 8 解調電路 2 9 掃描頭記憶 3 0 後訊號處理級 3 2 顯示器 3 4 視頻壓縮電路 3 色都普勒處理電路 3 7 掃 m 轉換電路 3 8 微處理器 4 0 記憶體 4 4 電池 4 6 穩壓電源 5 0 m 體 m 路 5 Ό 處理通道 5 4 貝料 5 6 取樣電路 -45- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 B7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 8 可程式延遲 m 路 6 0 内插濾波器 6 2 記憶體與控制電路系統 6 6 類比總計節點 6 8 乘法器 7 0 、 7 2 低通濾波器 7 4 I 輸出 7 8 Q 輸出 8 5 、 8 7 內插級 8 6 I 資料 8 8 Q 資料 9 0 裝置 9 4 乘法 1 4 2 輸入陣列 1 4 4 重映射陣列 1 4 6 輸出陣列 .1 8 0 窄波束 1 8 0 A 矩形的掃描影像區 1 8 0 B 彎曲影像掃描區 1 8 0 C 梯形影像區 1 8 0 D 角度片區 1 8 5 球面波 4 0 0 虛擬控制 -4 6 一 -----------#裳------：丨丨訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A7 B7 五、發明說明（） 410 超音波影像控制顯示器 4 12 探頭型式 4 14 地區顯示器 4 16 解調濾波器 4 18 演算選項 4 2 0 探頭模型特徵顯示器 4 2 5 模型型式 4 3 0 安全信息 4 3 2 —*般設定 4 3 4 波束寬度表資料 4 3 5 積體脈衝幅值（I P A )資料 4 4 0 都普勒I P A資料 4 4 5 彩色I P A資料 4 5 0 探頭幾何形狀 4 5 5 影像區域資料 4 6 0 都普勒區域資料 4 6 5 彩色區域資料 4 7 0 影像變跡 4 7 2 一般設置 4 7 4 向量信息 4 7 5 都普勒變跡 4 8 0 彩色變跡 5 0 0 探頭特定特徵顯示器一 47- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂---------線4^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 A7 B7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 I 0 探頭特質 5 1 2 — 般設置 5 1 4 成像靜態信息 5 1 8 都普勒靜態信息 5 1 8 F 0 V 設置 5 2 0 影像視域 ( F 0 V ) 資料 5 2 2 般設置 5 2 4 斷點 P G C 資料 5 2 6 區域邊界 5 2 8 區域持績貝料 5 3 0 鄯普勒 F 0 V 資料 5 3 2 、5 4 2 一般設置 5 3 4 、5 4 4 斷點 T G C 貝料 5 3 8 ' 、5 4 6 P R F 資料 5 4 0 色 F 0 V 貝料 6 0 0 虛構或內部解剖特徵 6 0 2 區域 6 0 4 窗 P 7 0 0 板 0 2 微分接收器 7 0 4 暫存器 7 0 6 刖置放大器 / T G C 晶片 7 0 8 第 —▲ 閛極陣列 -48- ------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 B7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 1 0 掃佃頭 7 1 2 F I F 0 1 4 P C T 匯流排或火線 1 厂* D 資料 7 2 0 主計算機 7 2 2 硬體架構 2 4 後 m 卡片 7 4 0 波束成形電路 4 2 時序電路 4 4 時計驅動器電路 7 4 5 局部記憶 jatiS 體 4 6 取樣電路 7 4 8 解器 7 5 0 控制與記憶電路 7 5 2 C D 延 m 線 7 5 4 總計電路 5 6 觸墊 f-p 6 0 延遲電路 7 6 2 分離晶片 7 7 0 N 脈衝串 7 7 2 聲納圆 7 8 0 彩色流動映射 7 8 2 選通脈衝倉 -43- ------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521522 A7 _B7 五、發明說明（） 8 0 0 Γ1脈衝串 8 1 0 訊號處理器 8 1 8 F F T 8 4 0 P D P實施 ------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1♦一種用Μ成像一個所關注的區域之可攜式超音波成像系統，其係包括：一個其中安裝一換能器陣列的手持式探頭殼體； •一個Μ --第一纜線界面連接至該手持式探頭殼體之界面S元，該界面單元係包含一個波束成形裝置；κ及一個連接至該界面單元的資料處理系統。 2 ♦如串請專利範圍第1項所逑之条統，其更包括---個連接至該資料處理系統並且顯示該所關注的區域之影像的平板顯示器。 3 *如申請專利範圍第1項所逑之系統，其中該探頭殼體更包括一個具有可程式的延遲裝置之波束成形電路。 4，如申請專利範圍第1項所逑之系統，其更包括一個電路板在該探頭殼體之中，該電路板係具有一個波束成形的積體電路安裝於其上。 5 *如申請專利範圍第1項所逑之糸統，其更包括一個顯示器與一個電池於該資料處理系統中，使得該電池係提供電能給該探頭殼體。 6 ♦如申請專利範圍第1項所逑之条統，其更包括一個數位信號處理器於該界面單元中。 7 ♦如申請專利範圍第1項所逑之系統，其中該資料處理条統係包括一個具有圖形使用者界面之個人電腦。 8 ♦如Φ請專利範圍第1項所逑之系統，其更包括一個從該界面單元提供等時資料給該資料處理單元之資料傳本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍輸器ϋ 9 ♦如申請專利範圍第1項所逑之系統，其中該纜線係在介於該界面翬元與該資料處理系統之間提供一種I Ε ΕΕ 1394的標準連接。 1 〇 ♦如申請專利範圍第1項所逑之条統，其中非同步的信號係從該資料處理單元傳輸至該界面單元。 1 1 ♦如申請專利範圍第1項所逑之条統，其中該換能器陣列係包括一個調整相位之陣列裝置。 1 2 *如申請專利範圍第1項所逑之系統，其中該波束成形裝置係包括3 2個通道或更多。 1 3 ♦如申請專利範圍第1項所逑之糸統，其中該界面單元更包括一個傳輸/接收器電路Μ及一個前置放大器電路。 1 4 *如申請專利範圍第1項所逑之条銃，其中該界面單元更包括一個記憶體Μ及一個系統控制器。 1 5 ♦如申請專利範圍第1項所逑之系統，其中該波束成形裝置係包括一個CD Ρ波束成形器。 1 6 *如申請專利範圍第1項所逑之:系統，其中該資料處理器係包含一個掃描轉換系統Μ及一個標準的高速通訊涛。 1 7 * —種用以成像一個所關注的區域之可攜式超音波成像条銃，其係包括： --個内含一換能器陣列以、及一波束成形裝置的超音波 - 2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍探頭；Μ及一個—種標準的高速傳輸鐽結連接至該超音波探頭的資料處理系統，使得該資料處理系統接收該所關注的區域之波束成形的表示。 1 8 ♦如申請專利範圍第1 7項所述之糸統，其更包括一個連接至該資料處理系統並且顯示該所關注的區域之影像的平板顯示器ϋ 1 9，如申請專利範圍第1 7項所逑之：系統，其中該探頭殼體更包括一個具有可程式的延遲裝置之波束成形電路。 20 ♦如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其更包括一個電路板在該探頭殼體之中，該電路板係具有一個波束成形的積體電路安裝於其上。 2 1 ♦節申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其更包括一個顯示器與一個電池於該資料處理条銃中，使得該電池係提供電能給該探頭殻體。 2 2 ♦如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其更包括一個數位信號處理器於該界面單元中。 23 *如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其中該資料處理系統係包括一個具有圖形使用者界面之個人電腦 Ο 2 4 *如申請專利範圍第1 7項所逑之：系統，其更包括一個從該探頭單元提供等時資料給該資料處理單元之資本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 IAW. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍料傳輸器。 2 5 ♦如申請專利範圍第1 7項所逑之条統，其中該傳輸鐽結係在介於該界面單元與該資料處理系統之間提供一種IEEE 1394的標準連接。 2 6 *如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其中非同步的信號係從該資料處理單元傳輸至該探頭。 27 ·如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其中該第一界面係包括一個無線的界面。 2 8 ♦如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其中該換能器_列係包括一個調整相位之陣列裝置。 2 9 ♦如申請專利範圍第1 7項所逑之系統，其中該探頭係包括一個具有一換能器陣列以、及一界面單元之手持式殼體。 3 0 ·如申請專利範圍第1 7項所逑之糸統，其中該探頭係包括一個波束成形器裝置。 3 1 ♦如申請專利範圍第2 9項所逑之条統，其中該界面單元係包括一個波束成形裝置。 32 *如申請專利範圍第1 7項所逑之条統，其中該傳輸鐽結係包括一個無線的界面。 3 3 +如申請專利範圍第1 7項所逑之条統，其更包括一個將該探頭連接至一個界面單元之第一纜線Μ及一個用於該界面單元與該資料處理器之間的傳輸鏈結之第二纜線° -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂—〆丨乂—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521522 A8 B8 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 3 4 ♦—種Μ超音波能量成像一個所關注的區域之方法，其係包括：提供一個可攜式超音波成像条統，其係包含一換能器 _列在一手持式探頭之中、一個Μ 一纜線界面連接至該手持式ί本頭之界面單兀’該界面單兀丨糸具有一個波束成形裝置並且連接至一資料處理系統； Μ該第一囊線界面從該手持式探頭傳送資料至該界面 - 单兀； K在該界面蜇元中的波束成形裝置執行波束成形的動作；從該界面單元傳送資料至該資料處理系統。 3 5 ·如申請專利範圍第3 4項所逑之方法，其中該資料處理条統更包括一具有平板顯示器之可攜式電腦。 3 6 *如申請專利範圍第3 4項所逑之方法，其更包括產生該所關注的區域之彩色的影像。 ’ 3 7 ♦如申請專利範圍第3 4項所逑之方法，其更包括提供一個包含一可程式的延遲裝置之波束成形電路。 3 8，如申請專利範圍第3 4項所述之方法，其更包括提供一個具有一電路板之手持式探頭，電路元件係被安裝在該電路板之上，該些電路元件係包含一個連接至一類比至數位轉換器之電荷耦合元件的積體電路。 3 9 ·如申請專利範圍第3 4項所逑之方法，其中該提供一個資料處理系統之步驟更包括提供一個具有圖形使 - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---;| 1^----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521522 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍用者界面之電池供電的可攜式電腦。 40 *如申請專利範圍第34項所逑之方法，其更包括在一個連接至該資料處理：系統的顯示器上之複數個視窗的其中之一視窗內顯示該影像。 --------------------訂—-—W—線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）