TW537885B - Ultrasound probe with integrated electronics - Google Patents

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TW537885B TW091103358A TW91103358A TW537885B TW 537885 B TW537885 B TW 537885B TW 091103358 A TW091103358 A TW 091103358A TW 91103358 A TW91103358 A TW 91103358A TW 537885 B TW537885 B TW 537885B
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Alice M Chiang
Michael P Litchfield
Michael Brodsky
Eric R Kischell
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Teratech Corp
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Description

A7 537885 五、發明說明（/ ) 相關申請案之交互參考· 本申請案是2001年3月30日申請之申請案號 09/822,764的部分接續案，該申請案號09/822,764是2001 年2月22日申請之申請案號〇9/791，491的部分接續案， 申請案號09/791,491是2000年6月22日申請之國際申請 案號PCT/US00/17236的部分接續案，該國際申請案是 1999年11月26日申請之美國申請案號09/449,780的部分 接續案並且主張1999年6月22日申請之美國臨時申請案 號60/140,430的利益，以上的申請案之整個內容係整體被 納入在此作爲參考。 本發明之背景 習知的超音波成像系統典型上係包含一個手持的探針 ，該探針係藉由纜線而被耦接至一個安裝在機架上的大型 控制台處理以及顯示單元。該探針典型上係包含一個陣列 之超音波的換能器，該些換能器係傳送超音波的能量到一 個被檢查的區域之中並且接收從該區域返回之反射的超音 波能量。該些換能器係轉換所接收的超音波能量成爲低位 準的電氣信號，該電氣信號係在纜線上被傳輸至處理單元 。該處理單元係應用適當的波束形成技術以結合來自換能 器的信號來產生受關注的區域之影像。 典型的習知超音波系統包含一個換能器陣列，每個換 能器係與位在該控制.台處理單元中之其本身的處理電路相 連。該處理電路典型上係包含驅動器電路，該驅動器電路 在傳送模式中係傳送精確定時的驅動脈衝至該換能器以起 4 €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) •A_w^--------訂·--------線 A7 537885 五、發明說明（2 ) 始超音波信號的傳送。這些傳送時序的脈衝係從控制台處 理單元沿著纜線被提供給掃描頭。在接收模式中，處理電 路的波束形成電路係將適當的延遲導入來自該換能器之每 個低位準的電氣信號以動態地聚焦該等信號，使得精確的 影像可以接著被產生。 本發明之槪^ 根據本發明之一較佳實施例，其係提供進一步的改良 在被開發來與個人電腦一起使用之可攜式超音波醫療成像 系統中。在一個實施例中，該控制電路以及波束形成電路 被局部化在一個可攜式組件中。此種集成的（mtegrated)封 裝係簡化了組件的纜線需求，而不增加顯著的重量。 傳統的超音波成像系統曾經是專用的系統，其係具有 專門的硬體用於處理由超音波的換能器所產生之大量的資 料’該些換g纟益係提供輸入至此系統。這些成像系統傾向 是笨重的、昂貴的並且難以升級的。再者，由於專用的系 統具有專門的組件，因此在其它的背景中利用所收集的超 音波資料是困難的，例如，藉由下載至另一種用於在原有 的專用系統上所達不到的處理以及/或是動作的應用。於是 ，提供一種可運作在標準的、市售的使用者計算裝置之上 而不需特定的硬體修改，並且適配於與外部的應用做介面 連接，而不須對於該超音波的成像系統做修改之超音波的 成像系統是有利的。以此種方式，使用者可以在例如是PC 之標準的使用者計算裝置之上收集超音波資料，並且經由 一個獨立之外部的應用來利用如此收集到的資料，而不需 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公f ) A7 537885 五、發明說明（5’） 要訂製的（custom)系統、昂貴的硬體修改、或是系統重建 〇 一種用於在一個標準的使用者計算裝置之上收集超音 波資料並且經由一個集成的介面程式來利用該資料之系統 及方法係容許此種超音波資料藉由具有存取至該集成的介 面程式之種種外部的應用’經由一個例如是visual basic或 是C++之標準的、預先決定的平台來加以叫用。 該系統係藉由界定一個用於執行超音波的動作之超音 波的應用伺服器以提供外部的應用整合在一個超音波的成 像系統中。一個具有複數個進入該超音波的應用伺服器之 進入（entry)點之集成的介面程式係被定義。該些進入點係 可運作來存取每個超音波的動作。一個外部的應用係傳送 一個指示至少一個超音波的動作之命令。該命令係經由該 集成的介面程式被傳送至該超音波的應用伺服器。同時， 在週期性的間隔下，指示超音波的影像資訊之未處理的超 音波資料係在一個預先決定的通訊介面上被該超音波的應 用伺服器所接收。對應於該命令的結果係藉由該超音波的 應用伺服器加以計算出，並且藉由該集成的介面程式被傳 送至該外部的應用。’ 本發明之一實施例係包含一種探針，其係具有複數個 電路板或是電路面板被安裝在一個手持的殼體中之大致矩 形的腔內。該些電路面板係分別具有一或多個積體電路並 且被安裝在彼此平行的平面中。這些積體電路可以利用標 準的CMOS製程而被製造，該製程將會支援在3.3V與 6 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' ------------衣--------訂---------線*41^丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 ___B7_____ 五、發明說明（—） 200V之間的電壓位準。 本發明之一個特定的實施例係利用兩個或是三個電路 板或面板、一個具有中央系統控制器的中央面板以及一個 通訊鏈結至一個外部的處理器。該中央面板可以被安裝在 周圍的一對面板之間，每個面板係包含一個記憶體以及一 個波束形成電路。該系統係包容不同的探針元件之使用， 並且可以利用一種針對不同的探針而被調整至不同的位準 之可變的電源供應器。同時，所期望的是使用一個可變的 時脈產生器，因而可以針對不同的探針選擇不同的頻率。 本發明之另一較佳實施例係提供一種小型的探針，其 係藉由一第一纜線連接至一個介面殼體。該介面殼體可以 包含該波束形成器裝置以及相關的電路，並且其係爲一個 可以被使用者的單手握持之小型輕重量單元，而另一隻手 則操作該探針。該探針可以是藉由纜線而可替換地連接至 該介面殼體之數種習知的探針中之任一種。或者是，該介 面殼體可以用一條背帶來佩帶在使用者的身上、在前臂或 是用一條腰帶佩帶在腰部上、或例如是在使用者的口袋中 。一個利用此種介面的較佳實施例可以包含兩個或是三個 如同在此更加詳細敘述的電路板。該介面殼體係藉由標準 的firewire或是串列匯流排連線來連接至個人電腦。 在另一較佳實施例中，具備波束形成器的探針、或是 具有介面殼體的探針可以連接至一部可佩帶的個人電腦。 在此實施例中，執行掃描轉換、後端信號處理或是彩色都 卜勒(color doppler)處理的電腦係位在使用者所佩帶的殼體 7 本纸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) 訂---------線 A7 537885 五、發明說明（V) 中，例如是佩帶在前臂上、在腰部上或是在一個口袋中。 一個電源供應器板可以被插入到探針之中、在該介面殼體 之中、或是在另一個外部的容器中，並且可以包含一個直 流至直流的轉換器。該顯示器系統也可以包含一個頭戴式 顯示器。一個手持的控制器可以藉由導線或是無線的連線 來連接至該電腦或是介面。 本發明之一較佳實施例可以利用某些安全性特點，其 係包含檢查電源供應器的電壓位準、測試波束形成器的每 個通道、並且有助於設定增益位準、計數每秒鐘的脈衝、 並且自動地關閉該系統以避免過度照射病患之電路。 本發明之另一較佳實施例係利用專用的控制，使用者 可以在病患硏究的期間利用該控制來執行特定的工作。這 些控制是容易可得的，並且在使用上是可以靠直覺得知的 (mtuidve)。這些控制係提供凍結或是解除凍結在顯示器之 上的影像、記錄影像在電子記憶體中、利用在螢幕上之一 個標誌(marker)或是測徑器(caliper)以及一個固定兩個標誌 或是測徑器之“備妥的”函數來量測在二維上的距離、一個 軌跡球、觸控板或是其它手動操作的元件來控制該標誌、 一時間增益補償控制(例如8個滑動變阻器(slide pots))以校 正在身體中的聲音衰減、比例或是深度控制以提供放大特 點以及聚焦區域的選擇。 該系統可以與許多種探針系統以及成像方法一起使用 。這些系統與方法係包含彩色都卜勒、能量都卜勒以及頻 譜密度硏究之產生。在一項增進對於超音波信號的響應之 8 本紙張尺度適闬中國國家標準（CNS)A4須Γ格（210 X 297公釐) ~ --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 537885 五、發明說明u ) 硏究的期間，這些硏究可以藉助於被導入身體的對比齊II (contrast agent)之使用。此種試劑也可以包含藥物，該藥物 在被藉由探針換能器陣列所產生之特定的聲波信號活化 (activated)時，會被聲波釋放進入身體。 根據本發明之另一項特點，一種用於超音波成像的系 不充係包3 —'個探針以及一*個δ十具裝置。該探針具有一個換 能器陣列、以及一個控制電路與〜個數位通訊控制電路， 該控制電路包含一個傳送/接收模組、波束形成模組以及一 個系統控制器，該計算裝置係以〜個通訊介面連接至該探 針的數位通訊控制電路，該·電腦係處理顯示資料。 在數種實施例中，在該探針與計算裝置之間的通訊介 面是一個無線介面。在一實施例中，該無線介面是一個RF 介面。在另一實施例中，該無線介面是一個紅外線介面。 在一個替代的貫施例中，在該探針與計算裝置之間的通訊 介面是一個有線的鏈結(link)。 在一個較佳實施例中，該波束形成模組是一個電荷領 域的處理器之波束形成模組。該控制電路具有一個前置放 大器/TGL模組。 -讎_示_係麵介翻接至該 計算裝置。該獅顯示裝置是—個計_置。該些讎介 面中之至少一個通訊介面是一個無線介面。 在一實施例中，在該探針跑笛爿 ^ 一 = 以休订與α十舁裝置之間的通訊是一 個無線介面。在該補助顯gg胃 …不衣置與日十具裝置之間的第二通 口只J丨面疋無線的。在一窗施例中，兮給_ .―施奶甲，該弟二通訊介面係包含 ------------------—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^~(21〇— 297公釐） A7 537885 五、發明說明（▽) 一個集線器(hub)以連接複數個次要的補助裝置。 圖式之簡要說明 本發明以上以及其它的目的、特點以及優點將從以下 本發明之較佳實施例（如在附圖中所描繪者）之更明確的說 明而變爲明白的，其中相同的參考圖號係指在不同的圖中 之相同的部件。該圖式並非必定是照比例的，重點是被放 在描繪本發明的原理上。 圖1是一種集成的探針系統之槪要方塊圖。 圖2A至2C係描繪封裝集成的探針電子裝置之特定的 實施例。 圖3A是一種集成的探針系統之一個特定的實施例之 槪要方塊圖。 圖3B與3C係描繪傳送/接收電路之實施例。 圖3D係描繪一個替代的實施例，其中該探針殼體係 藉由一條纜線與該介面殼體間隔開。 圖4A是一個特定的一維時間域的波束形成器之方塊 圖。 圖4B係描繪根據本發明的一種波束形成器之另一較 佳貫施例。 圖5A是圖3的系統控制器之功能方塊圖。 圖5B係槪要地描繪在系統中之模組的控制之時序圖 〇 圖6係顯示適配用於如同由本案申請專利範圍所界定 之外部的應用之超音波的成像系統之方塊圖。 10 本纸張尺度適^國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐）一 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（s ) 圖7 A係顯示可運作與一個本地的外部應用一起使用 之集成的介面程式。 圖7B係顯示可運作與一個遠端的外部應用一起使用 之集成的介面程式。 圖8係顯示如在此所界定之外部的應用整合之流程圖 〇 圖9係顯示一個用於與如在此所界定之超音波的成像 系統一起使用之圖形使用者介面(GUI)。 圖10是根據本發明的可攜式超音波系統之一個較佳實 施例。 圖11係描繪根據本發明之一種可佩帶的或是可安裝於 身體的超音波系統。 圖12係描繪利用一條標準的通訊鏈結至個人電腦之介 面系統。 圖13係顯示一個用於控制超音波的成像系統之圖形使 用考介面(GUI)之最上層的畫面。 圖14係顯示用於結合圖15A至15B的GUI —起使用 之單一的控制鍵盤。 圖15A係顯示用於控制超音波的成像系統之掃描動作 的圖形使用者介面(GUI)。 圖15B係顯示用於控制超音波的成像系統之處理動作 的_形使用者介面(GUI)。 圖16係顯示對應於圖15A至15B的GUI之狀態圖。 圖17A是描繪一種具有有線以及無線通訊的超音波成 11 Μ 氏〜 ------------- 〜及適用中國國家標準（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) ,f--------訂---------線 A7 537885 五、發明說明（？） 像系統之方塊圖。 圖ΠΒ是描繪一種具有無線以及有線通訊的超音波成 像系統之方塊圖。 圖17C是描繪一種具有無線通訊的超音波成像系統之 方塊圖。 圖18是描繪一種具有一個遠端的或是次要的控制器/ 觀看器以及無線通訊之超音波成像系統的方塊圖。 圖19是描繪一種具有有線以及無線網路通訊功能之超 音波成像系統的方塊圖。 代表符號之簡要說明 1目標物體 3、3’前端探針 5主電腦(使用者計算裝置） 9補助顯示/記錄裝置(PDA) 10、10’換能器陣列 12傳送/接收模組 14前置放大器/TGC模組 15記憶體 16荷域處理器(CDP)波束形成模組 18系統控制器 20通訊晶片組 24集成的探針系統 26遠端的計算系統 3〇殼體 12 〜氏張尺國家標準(cis)A4規格（210 X 297公爱) ' - --------------------訂·--------線·β^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 _B7_ 五、發明說明（/0 ) 32換能器陣列殼體 40通訊鏈結(介面） 46通訊鏈結 48集線器 50通訊鏈結
52微處理器CPU 54通訊晶片組 56通訊埠 100A上方電路板 100B下方電路板 112A、112B傳送/接收晶片 114A、114B前置放大器/TGC晶片 115A_1、115B-1、115A-2、115B-2 記憶體晶片 Π6波束形成器 116A、116B波束形成器晶片 120A、120B纜線連接器 122A、122B接收線 124A、124B傳送線 150A、150B連接器 152A、152B信號線 154A、154B信號線 159A、159B操作匯流排 2〇〇中央電路板 215記憶體晶片 本纸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) A7 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 五、發明說明（II ) 218系統控制晶片 220 Fire Wire 晶片組 282讀出控制器 284主機控制器 286更新控制器 288仲裁器 290晶片 292緩衝器 294電晶體 296核心功能 298緩衝器 360電腦 362纜線 364探針 366纜線 368手持的單元 370顯示系統 404介面殼體 410探針殼體 412續線 450膝上型電腦 452、456控制面板 454介面殼體 458纜線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 537885 五、發明說明（θ ) 460探針 464遠端控制器 470可攜式超音波系統 472個人電腦 474殼體 476纜線 480纜線 482、490介面殼體 484、486、488 電路板 492連接器 494纜線 496換能器殼體 498換能器陣列 500系統控制器 502超音波介面 504超音波的伺服器應用 506本地的外部應用 508集成的介面程式 510a〜510η進入點 512遠端的外部應用 514遠端的計算裝置 516a...516η 連接點 517通訊鏈結(公共存取網路) 578控制列 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) A7 537885 五、發明說明（β ) 600波束形成器 610時序控制器 615記憶體 620!、...、620:波束形成處理器 621可程式延遲單元 623時脈電路 625記憶體與控制電路 627乘法器電路 630加法器 640 FIR濾波器 650類比至數位(A/D)轉換器 702選擇列 7 0 4影像區域 706病患資訊區域 708時間增益補償區域 710控制列 712上箭頭按鍵 714下箭頭按鍵 716左箭頭按鍵 718右箭頭按鍵 720控制按鍵 742、744 滑尺 746標籤1 748標籤2 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用由國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 537885 A7 —--------- B7____ 五、發明說明（#) 本發明之詳細說明 串請專利範圍不應被解釋爲限於所述的順序或是元件 ’除非被敘述爲該種結果。因此，所有落入以下的申請專 利範圍以及其均等項之範疇與精神的實施例均被主張爲本 發明。 圖1是一種集成的探針系統之槪要方塊圖。所描繪的 是一個目標物體1、一個前端探針3、以及一部主電腦5與 一個補助顯示/記錄裝置9。該前端探針3係整合一個換能 器陣列10以及控制電路到單一手持的殼體之中。該控制電 路係包含一個傳送/接收模組12、一個前置放大器/TGC模 組14、一個電荷域(domain)處理器(CDP)波束形成模組16 、以及一個系統控制器18。記憶體15係儲存程式指令以 及資料。該CDP波束形成器積體電路16係包含可以被使 用來計算在每個通道中所用的延遲係數之計算能力。該探 針3係在一條通訊鏈結40之上與主電腦5做介面連接，其 可以依循一種標準的高速的通訊協定，例如Fire Wire(IEEE P1394標準串列介面）、或是快速（例如，每秒 200 Mbits或是更快速）通用串列匯流排(USB2.0)協定。到 個人電腦之標準的通訊鏈結係至少運作在每秒100 Mbits 或是更高的速度下，最好是在每秒200 Mbits、每秒400 Mbits或是更高的速度下。或者是，該鏈結40可以是無線 的連線，例如是紅外線(IR)鏈結。該探針3係因而包含一 個通訊晶片組20。 在該可攜式超音波系統中的組件需要連續的資料來源 17 本纸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) 537885 A? _____ B7 五、發明說明（π) 以正確的動作。例如，該波束形成器16需要操縱的 (steermg)資料，該傳送電路12需要資料來指導其何處聚焦 下一個脈衝以及何時啓動，並且該TGC 14需要知道在該 特定的時間點何種增益位準是適當的。此外，同步於掃描 動作可能需要進一步的資訊以控制波束形成後的資料是如 何被傳回該主機。例如，一個DATAVALID信號可能是有 肋於降低主機5實際上必須處理的資料量。除了資料以外 ，超音波系統之各種部件係依賴共同的同步化，以供該系 統協調地工作。例如，傳送器必須在一個有關當該波束形 成器正在檢視一個特定的位置時之精確的時點被啓動。 超苜波探針的工程上之目標係包含小尺寸、熱管理、 低功率消耗、以及功能與彈性以容許有效率的高解析度成 像以及校準與實驗。小尺寸以及低功率的動作意味著密集 的儲存。該功能以及彈性需要有能力來使用不規則的啓動 順序、同時的再程式化、並且用於無縫的（seamless)適應性 波束形成模式、以及完全的彈性以執行除錯以及整組的成 像。符合人體工學的、經濟的可攜式設計也需要一種有成 本效益的、不妨礙活動的連線在掃描頭3以及PC主機5 之間。該探針系統之大略的說明可見於1996年6月28日 申請之國際申請案PCT/US96/1 1166中，現在爲1999年10 月12日公告之美國專利號5,964,709，該案係爲1996年2 月12日申請之美國序號08/599,816的部分接續申請案， 美國序號08/599,816是同時在1995年6月29日申請之美 國序號08/496,804與08/496,805之部分接續申請案，現在 18 --------------------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） A7 537885 五、發明說明（4 ) 爲美國專利號5,590,658以及5,839,442，並且進一步的實 施例係被描述在1999年7月30日申請的美國申請案號 09/364,699中（美國申請案號09/364,699係對應於1998年 2月3日申請之國際申請案號PCT/US98/02291)以及在 1999年11月23日申請之美國申請案號09/447,144中（美 國申請案號09/447,144係對應於1997年12月23日申請 之國際申請案號PCT/US97/24291)，以上的專利以及申請 案係以其整體被納入在此作爲參考。 額外受關注的因素係包含設計以及製造之簡易度、速 度與低成本。這些因素係激勵一個覌場可程式化閘陣列 (FPGA)架構的使用。此外，這些因素牽涉到一種可以輕易 地被延伸至各種應用之設計的使用。 圖2A至2C係描繪集成的探針電子裝置之一個特定的 實施例。圖2A是顯示一個換能器陣列殼體32、一個上方 電路板100A、一個下方電路板100B、以及一個中央電路 板200之立體圖。同時被顯示出的是一個下方Molex連接 器150B，其係載有資料以及信號線在中央電路板200以及 下方電路板100B之間。該換能器陣列殼體32可以是一種 市售的單元，其具有分別連接至該上方板100A以及下方 板100B之一對具有應變消除(stram relief)之可撓的纜線連 接器120A、120B(見於圖2C)。圖2B是該探針的後端視圖 ，其也顯示一個上方Molex連接器150A。圖2C是該探針 的側視圖。在利用8 mm高的Molex連接器150A、150B 之下，整個堆疊具有大約30 mm或是更小的厚度，其中此 19 本纸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) A7 537885 五、發明說明（卩） 特定的實施例是大約21 mm。 小尺寸是透過現代的製造與封裝技術的使用而達成的 。例如，藉由利用現代的半導體製造技術，許多的電路功 能可以被集成到單一的晶片上。此外，晶片可以利用節省 空間的封裝而被安裝，例如晶片在板上(chip on-board)之技 術。隨著技術的進步，可預期的是電子組件的尺寸將會進 一步減小。 更多的功能可以被內含在手持的探針之中，例如是無 線IEEE 1394的連線至個人電腦。一個顯示器可以直接被 安裝在該手持的探針之上，例如用來提供一種更有用的、 且對使用者方便的儀器。 圖3A是一種集成的探針系統之一個特定的實施例之 槪要方塊圖。該主電腦5可以是市售的個人電腦，其係具 有一個微處理器CPU 52以及一個通訊晶片組54。一條通 訊纜線40係透過一個通訊埠56而連接至該通訊晶片組54 〇 該前端探針3’係包含一個換能器頭32(可以是一種架 上販售的產品）以及一個人體工學之手持的殼體30。該換 能器頭32係容納換能器陣列10。該殼體30係提供一個熱 與電氣絕緣的把手，該把手係容納波束形成以及控制電路 〇 如圖所示，該波束形成電路可以被體現在一對類比電 路板100A、100B中。每個類比電路板100A、100B都包 含〜個別的傳送/接收晶片112A、112B ;—個前置放大器 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------> -------訂 *-------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 _ ------— —_B7___ 五、發明說明（J ) /TGC晶片U4A、114Β ; —個波束形成器晶片116Α、 116B ;所有的組件係經由一操作匯流排i59A、159B而與 一對記憶體晶片 115A-1、115Β_：1、Ί15Α-2、115B-2 相互連 接。在本發明之一個特定的實施例中，該記憶體晶片係爲 視訊隨機存取記憶體（VRAM)晶片，並且該操作匯流排是 32位元寬。此外，前置放大器/TGC晶片114以及波束形 成器晶片116係同時運作在32個通道之上。該傳送/接收 晶片112係包含一個64通道的驅動器以及一個64至32的 解多工器。 圖4A是一種特定的、一維的時域波束形成器之方塊 圖。波束形成器600以32通道的可程式不等指長的 (apodized)延遲線爲特點。此外，該波束形成器600可以包 含晶片上的輸出帶通濾波以及類比至數位的轉換。 如同在圖4A中所繪，該波束形成器600係包含複數 個單一通道的波束形成處理器620!、…、62(^。成像信號 係藉由實心的箭頭線來表示，數位資料係藉由破折的箭頭 線來表示，而時脈與控制信號係藉由交替的點與破折的箭 頭線來描繪。一個時序控制器610以及記憶體615係與該 單一通道的波束形成處理器620做介面連接。每個單一通 道的波束形成處理器係包含時脈電路623、記憶體與控制 電路625、一個具有取樣電路的可程式延遲單元621、一個 乘法器電路627。 每個可程式延遲單元621係從一個別的換能器元件接 收一個成像信號回音E。來自該單一通道的波束形成處理 21 ________ - ______ ' ι__·· - 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) A7 537885 五、發明說明（ί7 ) 器620之輸出係在一個加法器630中相加。一個FIR濾波 器640係處理所得到的成像信號，其係藉由類比至數位 (A/D)轉換器650加以數位化。在本發明之一個特定的實施 例中，FIR濾波器640以及A/D轉換器650兩者係與波束 形成處理器620 —起被製作在晶片之上。 使用現場可程式閘陣列(FPGA)實施的選擇以及容易修 改的可延伸性均指向VRAM用於記憶體模組。VRAM是一 種具有一個額外的較高速之串列存取埠之標準的動態 RAM(DRAM)。儘管DRAM具有兩個例如是讀取以及寫入 記憶體位置之基本的動作，VRAM增加了第三種動作：傳 輸區塊至串列讀出暫存器。此係傳輸一個資料區塊(典型是 128或是256個字元)至串列讀出暫存器，於是其可以在不 需要進一步束縛DRAM核心之下，以一個固定的速率被提 供時脈輸出。因此更新、隨機存取資料的讀取/寫入、以及 循序的讀出可以同時地運行。 在該探針3’中，雙埠的動作是有利的，因而藉由主機 5所進行的資料載入可以與被傳送至記憶體模組的資料分 開。一種容許增加額外的VRAM以便於獲得額外的頻寬之 模組化的架構是有用的，尤其是當精確的資料速率需求可 能改變之際更是有用的。利用寬的記憶體之下，在前往系 統中之各種目的地模組之前，資料並不必被緩衝。一個特 定的實施例係利用五個256K字元乘上16位元的VRAM， 此係產生總數80條的輸出線。若需要較少的輸出線，則可 以使用較少的VRAM。若需要較多的輸出線，則對於控制 22 1 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 一 一^ --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 B7 五、發明說明（ 器只有非常小的修改是必須被完成的。 缺點是VRAM比起其它種類的DRAM是較低密度的 。目前只有512K位元組的VRAM晶片是可得的。同步 DRAM(SDRAM)是2M位元組/晶片，但是預期會緩衝所有 來自記憶體至各種目的地模組的資料，因爲它是不連續的 。SDRAM的使用係意味著該些模組係接受資料叢發(burst) 以代替連續的資料。此外，可以使用更多的主機資料緩衝 ，否則同時的讀出與載入可能會是不可行的。在該控制器 中利用一種多個資料速率的特點可以降低使得VRAM作爲 第一實施例之儲存要求。然而，另一個較佳實施例係利用 SDRAM來提供在系統的速度以及能力上之進一步的改良 〇 如同在圖3A中所示，該控制電路係被體現在一個數 位電路板200中。該數位電路板200係包含一個Fire Wire 晶片組220、一個系統控制晶片218以控制掃描頭、以及 一個記憶體晶片215。在本發明之一個特定的實施例中， 該記憶體晶片215是一'個VRAM晶片，並且該系統控制晶 片218係在一條控制匯流排155之上相互連接至該各種的 記憶體晶片Π5、215，其在此種特定的應用中是16位元 寬的。 如圖所繪’該系統控制晶片218係在個別的信號線 152A、152B之上提供掃描頭控制信號至傳送/接收晶片 112A、112B。於傳这/接收晶片112A、112B係在傳送線 124A、124B之上激勵該換能器陣列1〇。從該換能器陣列 23 _ —______ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱1 — ' --------------------訂 *--------Αν (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（y| ) 10所收到的能量係在接收線122A、122B之上被提供至該 傳送/接收晶片112A、112B。接收到的信號係被提供至該 前置放大器/TGC晶片114A、114B。在被放大之後，信號 係被提供至該波束形成器晶片Π6Α、116B。控制信號係 在信號線154A、154B之上、在該波束形成器以及系統控 制器之間交換，以調整該掃描波束。 五個 VRAM 晶片 115A-1、115A-2、115B-1、115B-2 、215係使用作爲提供各種的操作模組所需之即時的控制 資料。該名詞“操作模組”係指該系統需要控制資料之不同 的部件，亦即該波束形成器116A、116B、傳送/接收晶片 112A、112B、以及前置放大器/TGC晶片114A、114B。該 系統控制器218係維持VRAM之適當的時脈提供與動作， 以確保連續的資料輸出。此外，其針對該系統之各種的操 作模組產生時脈與控制信號，使得操作模組知道何時出現 在DRAM串列璋輸出的資料係針對它們而來。最後，其也 經由一種PC通訊協定(例如，Fire Wire或是高速的匯流排 )與主機（PC)5做介面連接，以容許主機5寫入資料到 VRAM 中。 某些VRAM係被多個模組所共用。四個¥尺入^1151 1、115A-2、115B-1、115B-2的64位元輸出係被該傳送模 組以及波束形成器兩者所使用。此並不成問題，因爲在任 一時間點，典型上只有一個會需要資料。此外，該傳送模 組晶片係利用相對較少的資料，並且因此擁有整個專用的 VRAM用於傳送動作是浪費的。爲了容許VRAM資料被多 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------------訂·'--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（r>) 個模組所共用，碼係被內嵌在VRAM資料中，該控制器係 解碼並且使得適當的MODCLOCK線爲作用中的。 第五個VRAM 215係被用來產生不被多個模組所共用 的資料。例如，將用於TGC的控制置放於此是方便的，因 爲該資料與波束形成器資料是同時所需的。具有一個專用 的控制位元以及另一個指出幀邊界的位元也可能是有用的 ’該控制位元係指出何時有效的資料是可從該波束形成器 獲得的。因此，由於資料在該VRAM中的位置係對應於在 幀掃描順序中的位置，因此額外的位元係與系統的動作同 步。CCD時脈致能信號也可以被產生來閘控該CCD時脈 以節省電力。最後，VRAM可以被使用來產生用於d/A轉 換器的測試資料，以便用已知的波形來測試該類比電路。 隨著系統在尺寸上被縮減，VRAM的數目可以被縮減 。在一種被提供兩倍快的時脈之SDRAM系統中，四個共 用的VRAM晶片可以在一種128線系統中，例如是被合併 成爲兩個SDRAM晶片。 被傳送至波束形成器的資料以及傳送模組在一個通道 之中都是位元串列的’其中所有的通道都可以並列地加以 利用的。對於傳送模組而言’兩個傳送通道係共用每條位 元線’其中交替的時脈係選通資料供該兩個通道使用。所 有相關通道傳送模組的係數（例如開始時間）都是位元串列 地被呈現。 在VRAM中的資料係被組織成爲游程(mn)。一個游程 係由一個字元標題(header)、接著是零個或是多個被各種的 25 I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) --------訂·-------·線一 537885 A7 B7 五、發明說明（) 模組使用之實際的資料字元所組成，該標題係被該VRAM 控制器所解譯。標題(見於表1)係指明在該游程中的資料係 預定往何處、資料應該多快被提供時脈輸出、以及在該游 程中有多少個値。（應注意的是，該游程目的地只是對於從 4個VRAM出來的資料而言。從控制器VRAM出來的位元 係總是具有相同的目的地。）該些標題也被用來編碼以下所 述之“跳越”、“暫停”以及“結束”之特殊的指令。 ΆΔ VRAM指令資料格式（只有頂部的VRAM有關)
命令 位元位置 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 資料 Mod Seli2-7) 速率 長度 暫停 0 0 1 速率 (非 〇 1) 暫停計數 等待 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 跳越 0 0 0 0 0 0 跳至位址 /0x100 結束 0 0 0 0 0 1 X X X X X X X X X X 在VRAM中的資料是基本上順序地被讀出，但是根據 有關超音波系統是如何運作的幾項觀察，某些變化是被允 許來降低記憶體的要求並且有助於系統動作。 第一項觀察是最大的控制資料速率要求係遠高於所需 的平均速率。這是由於在近區域成像的期間，聚焦可以在 母個時脈被更新，以維持最大的淸晰度。然而，對於靠近 遠端場之深的區域而言，聚焦參數不需要非常快速地改變 。因此’資料可以在較低的速率下被供應。此係藉由與每 26 本纸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) 537885 A7 B7 五、發明說明（ 個游程相關之一個2位元的速率欄位的使用而被達成(見於 表2)。該速率欄位係容許所指定的游程被提供時脈來輸出 在最大的系統時脈速率(其可以是8至32 MHZ)、一半、四 分之一或是八分之一的速率下。 表2速率欄位定義 速率 資料意義 暫停長度 位元12 位元11 0 0 每個時脈均爲新資料 PauseCount 個時脈 0 1 每隔一個時脈有新資料 PauseCount*2 個時脈 1 0 每4個時脈有新資料 PauseCount* 個時脈 1 1 每8個時脈有新資料 PauseCount*8 個時脈 下一項觀察係爲通常有其間並不需要資料之大的間斷 。在一個傳送脈衝被發送進入一個深的區域之後，在其回 音被收到並且波束形成器被啓動之前，可以經過一段相對 大量的時間。因此，有利的是在工作時間的期間不必浪費 VRAM空間。爲此原因，明確的暫停命令係被容許。.當該 系統控制器218接收到一個暫停命令’且在讀取下一個在 VRAM記憶體中的字元之前’其係等待指定數目個時脈週 期。該PAUSECOUNT是一個11位元的數目，其可以具有 1至2047的範圍。此係額外地藉由該速率欄位來放大，以 容許多達16376(2047*8)個系統時脈週期之暫停。應注意的 是’該速率欄位只能夠具有値0、2以及3，因爲速率1的 暫停係被解譯爲一個等待命令，即如以下所述。然而，此 並不成問題，因爲對於最大的等待準確性而言(在一個時脈 27 本紙張尺度適用由國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) C—— 訂---------線 A7 537885 五、發明說明（<) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之內），典型上只有速率〇係被使用，並且速率3係爲了最 大的等待時間（多達16376時脈週期)而被使用。 由於來自波束形成器Π6的資料必須在一個頻寬受限 的鏈結之上被送回主機5，緩衝以及流量控制是避免資料 遺失所必須的。該緩衝是藉由一個16Κ乘18的FIFO而達 成的，然而該流量控制係藉由饋送FIFO滿的指示回到系 統控制器218而達成的。以此種方式，若FIFO變得過滿 時，則掃描停止直到FIFO被淸空爲止。然而，掃描不應 該任意地停止，因爲它是配合聲波的傳播而定時的。因此 ，明確的同步化點可以被插入該碼中，並且在這些點處’ 控制器係等待直到FIFO是足夠空的來安全地進行爲止。 該等待命令係被用來指出這些同步化點。該等待命令係使 得控制器等待直到WAITPROCEED線是高的爲止。目前， 此係連接(經由輔助的FPGA)至在FIFO之上的“未半滿的” 指示器。因此，等待命令可以在至少每8K個產生資料的 週期被置放進去，以確保資料溢位不會發生。由於此係大 於一條超音波線，因此其仍然容許使用多線的交錯。 下一個命令是該“跳越”命令。此係容許在VRAM記憶 體之中非循序的來回移動。此係被利用以使得VRAM記憶 體可以與讀出動作同時地被修改，並且也使得VRAM記憶 體更容易增加與移除可變尺寸的控制順序。爲了瞭解爲何 此係有用的’請考量以下的例子：想像某人想要改變在 VRAM位置512至1023中的資料，而同時利用其它的位 置來繼續掃描的動作。若主機只是修改位置512至1023， 28 大纸張尺度ί用~中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱1 " A7 537885
五、發明說明（rU 則不保證那些位置不會正好在被修改的中途被使用。因此 ，資料將會處於一種不確定的狀態下’因而可能導致錯誤 的順序。然而，若位置512係首先被修改成爲一個“跳越” 至位置1024，並且位置513至1023接著被修改成它們新 的値，並且位置512接著最後被修改成其新的値，則競態 (race)情況不會發生。（假設在修改開始時並非讀取位置513 至1023，而是空白的區域可以被留下來避開此情況。）此 外，“子程序”(每次掃描其只能夠被使用一次，因爲返回係 被編碼成爲一個絕對跳越）可以被使用來容許掃描順序之容 易改變。 一個跳越總是花費12 8個週期來執行，因爲系統控制 器必須載入此新的開始位址到VRAM中，並且轉移新的資 料列至串列移位暫存器。此典型上只花費大約25個週期， 但是由於系統控制器其它的部分可能有存取至VRAM(例如 更新或是主機控制器），因此一個安全的上限被用來維持一 個固定的延遲。 最後一個命令是該“結束”命令。此係被使用在一個幀 之順序的結束時，以告訴系統控制器該幀已經完成。控制 器接著停止抓取指令，若其係在單一幀的模式中，則直到 其被主機(從位置0)重新開始爲止。若其係在連續的模式中 ，則其將會立刻在下一個幀開始。（在必需的跳越〇所需之 個週期之後）。 圖5 A是圖3 A的系統控制器之架構的功能方塊圖。該 系統控制器218具有四個基本的部分：一個讀出控制器 '^仝 A ------- —.....- - -- - ----------- _ __|丨|__··丨 1 〜瓜乂灰適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r 訂--------線一 537885 B7 五、發明說明（W ) 282、一個主機控制器284、更新控制器286、以及仲裁器 288。前三個部分係支援在VRAM上的三種基本動作：在 主機的請求下之讀出資料、寫入資料、以及更新該DRAM 核心。該仲裁器288是負責合倂前三個部分的請求成爲一 條至VRAM的DRAM核心之連線。在特定的時間下，前 三個部分只有一個能夠擁有控制，因此明確地請求控制且 等待，直到此請求被該仲裁器288應答爲止。前三個部分 也必須告訴仲裁器288何時它們仍在利用DRAM，因而仲 裁器知道不要給予任何其它的部分擁有控制。此係透過 INUSE線而被達成。 此外，仲裁器288係傳送給主機控制器284 —個 RELREQ或是放棄請求信號，以要求主機控制器284放棄 DRAM核心的擁有權，因爲其它某個部分需要擁有權。應 注意的是，只有主機控制器284需要被要求來放棄匯流排 ，因爲讀出控制器284以及更新控制器286兩者只有在固 定的短暫期間使用DRAM核心。然而，主機控制器284可 以佔有DRAM，只要有資料從FireWire進入以被寫到 DRAM之中即可，因此主機控制器284需要被告知何時來 暫時停止傳輸資料。 應注意的是，VRAM的串列部分並未被多工，該串列 部分係一直藉由讀出控制器282加以控制。VRAM串列資 料也只有到讀出控制器282而已。 該讀出控制器282係控制從VRAM的串列存取埠出來 的資料順序。此係涉及到語法分析(parsing)該資料標題以 30 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) --------訂·--------一 537885 A7 _____B7 五、發明說明（d) 判斷出哪些位置應該被讀取、在正確的時間提供VRAM串 列時脈、驅動模組控制線、並且也安排適當的資料從 VRAM的DRAM核心被傳輸到串列存取記憶體之中。 該主機控制器284是VRAM控制器的部分，其係經由 FireWire而做介面連接至主機5以容許該主機能夠寫入 VRAM 〇當該主機想要寫入VRAM時，其係傳送指明要修 改的哪個VRAM以及哪些位址之非同步的封包以及要寫入 的新資料。該主機控制器284接著向仲裁器288要求存取 到VRAM。當DRAM核心並未被該讀出控制器282或是更 新控制器286所使用時，仲裁器288係將控制權給予主機 控制器284。主機控制器284接著負責位址以及控制信號 的產生。當整個封包已經被解碼之後，主機控制器284係 釋放其請求線以放棄DRAM的控制，此容許其它兩個部分 能夠使用DRAM。 更新控制器286係負責週期性地產生更新週期以避免 VRAM的DRAM核心失去其資料。更新控制器286具有其 本身的計數器以保持記錄何時需要請求一個更新。一旦其 經由仲裁器288取得存取至VRAM時，其係順序地產生一 個更新週期給每個VRAM。相較於平行地更新所有5個 VRAM，此係減少在DRAM電源線上之尖脈波(spike)的量 〇 該REFRATE輸入係控制有多少個系統時脈週期發生 在更新週期之間。（見於表3。）此係補償不同的系統時脈速 率。此外，更新可以爲了除錯之目的而被禁能。 31 本紙張尺度適用由國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------1 π 線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表3更新速率定義 RefRatel RefRateO 在更新週期之間的系 統時脈週期 達到16μ5更新速率 之最小的系統時脈 0 0 128 8ΜΗΖ 0 1 256 16ΜΗΖ 1 0 512 32ΜΗΖ 1 1 無更新 00 537885 A7 _ _ _B7_ 五、發明說明) 仲裁器288係藉由該讀出控制器282、主機控制器 284以及更新控制器286部分來控制存取至VRAM。在任 何特定的時間只有一個部分可以具有存取到VRAM的 DRAM埠。該仲裁器288並不重新分派VRAM的控制權給 其它部分，直到具有控制權的部分藉由解除致能它的 IN_USE線來放棄控制權爲止。該等部分被指定優先權順 序爲讀出控制器282獲得最高的優先權，而主機控制器 284獲得最低的優先權。其理由是若讀出控制器282需要 存取VRAM，但是卻得不到存取時，則系統可能會失效， 因爲串列輸出資料將會是不正確的。更新控制器286可以 容忍臨時的延遲，雖然延遲應該不太常發生。最後，主機 控制器284潛在地可以容忍非常長的延遲，因爲主機可以 被保持在等待，而不會有太多後果，除VRAM的寫入可能 費時較久以外。 在掃描頭以及主電腦之間利用FireWire標準（也以 IEEE 1394著稱)之下，一種高度有能力的、而且有成本效 益的並且完全不阻塞的連線是可能的。該Fn^Wire標準係 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） -------------------I--訂 - --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 〃 A7 537885 五、發明說明（γ ) 被使用於多媒體設備，並且容許在一條價格低的6線的纜 線之上100至200 Mbps，且最好是在400至800 Mbps的 範圍中動作。電源也被提供在6線中的兩線之上，因而 FireWire纜線是到探針頭唯一必要的電氣連線。一個例如 是電池或是IEEE 1394集線器的電源可以被使用。該 FireWire協定係提供用於傳輸高速、低延遲的視訊資料之 同步的通訊、並且可以被使用於週邊設備的組態設定與控 制，以及從週邊設備獲得狀態資訊之非同步的、可靠的通 訊兩者。數種晶片組是可用來將訂製的系統做介面連接至 FireWire匯流排。此外，PCI至FireWire的晶片組以及電 路板是目前可用來完成頭至主機的連線之另一端。CardBus 至FireWire電路板也可以被使用^ 雖然VRAM控制器直接控制超音波掃描頭，但是較高 階的控制、初始化、以及資料處理與顯示是來自於一般用 途的主機，例如是桌上型PC、膝上型或是掌上型電腦。顯 示器可以包含觸控螢幕的功能。主機係經由VRAM控制器· 寫入VRAM的資料。此係在初始化以及每當任何需要不同 的掃描樣式之參數改變時(例如，區域的數量或是位置、或 是掃描頭的類型)加以執行。在資料剛剛連續地從掃描頭被 讀取在相同的掃描參數之下的例行性的動作期間，主機並 不需要寫入VRAM。由於VRAM控制器也記錄它是在該掃 描樣式中的何處，因此可以進行分組(packetization)以在返 回到主機的資料中標示出幀邊界。額外的功能(例如，省電 模式以及在該頭上的按鈕或是調節控制器上之詢問）之控制 33 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱] ' — --------------------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（Μ ) 也可以經由該FireWke連線加以進行。 雖然FireWire晶片組管理至該FireWire介面的電氣以 及低階的協定介面，但是系統控制器必須管理至該 FireWire晶片組的介面並且處理較高階的FireWke協定事 務，例如解碼非同步的封包以及避免幀跨越同步的封包邊 界。 非同步的資料傳輸係發生在任何時間，並且是與影像 資料非同步的。非同步的資料傳輸具有從一個節點至另一 節點的寫入或是讀取請求之形式。該等寫入與讀取是要到 目標節點的位址空間中之一個特定的位置範圍。該位址空 間可以是48位元。對於200 Mbps的動作而言，個別之非 同步的封包長度被限制在1024個位元組。讀取與寫入兩者 係由系統控制器所支援。非同步的寫入係被用來容許主機 修改VRAM資料以及在可以改變動作模式的控制器中之一 個控制字元。非同步的讀取係被用來詢問一個組態設定的 R〇M(在系統控制器FPGA中）並且也可以被使用來詢問外 部的暫存器或是I/O，例如是一個“暫停”按鈕。組態設定的 ROM係包含一個可詢問的“唯一的ID”，該ID可以被使用 來區別探針頭，並且容許根據一個按鍵之某些軟體特點的 節點鎖定。 利用同步的傳輸之下，一個節點係保留一個指定的頻 寬量，並且它獲得保證每1/8000秒之低架空的（overhead) 連結存取之叢發。所有從該頭至主機的影像資料係經由同 步的封包來傳送。FireWire協定係容許某種封包層級的同 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) --------------------訂--------·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 B7 五、發明說明（ 步化以及額外的同步化被內建於該系統控制器中。 非同步的寫入請求封包係從該主機被傳送至探針頭以 便於： a) 組態設定該連結層的控制器晶片(ΤΙ的GPLynx或是 TI 的 GP2 Lynx)
b) 控制系統控制器FPGA c) 寫入排序資料到VRAM之中 “具有區塊酬載(playload)之非同步的寫入請求”或是“ 具有4個位元組(quadlet)酬載之非同步的寫入請求”的格式 都可以被使用。後者只是限制酬載爲一個quadlet (4個位 元組）。這兩種封包的格式係被顯示在表4與表5中。應注 意的是，這些格式是該些封包如何藉由該TI連結控制器晶 片被傳送。在此種格式與導線上的格式之間的差異是CRC 被刪去，而速度碼(spd)以及應答碼(ackSent)被附加到末尾 。Adaptec API以及設備驅動程式係處理組合該些封包。 木纸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) 537885 A7 B7 五、發明說明（？> ) (^^^supslb 細敏宏icnlsisiiIlffiltEl:^.寸撇
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9e --------訂---------線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 537885 A7 B7 五、發明說明（^) > 4 ΓΊ — • t-H Ο CO c: d> (7^ 〇 Vh On CS o • f-H r—H oo (N CU cn σ3 卜 c3 1 Z C/3 〇 <N r—H • τ-Η cd Q c3 Q a 〇J <M II d-> o 〇 Λ Λ <D 〇 〇 Q in (N (73 寸 (N H Ο c Η *〇 cn (N ο ^―* (D <D X pq ο <N (N Λ r-H (N (73 (ϋ (D (N 〇 <N CN d a 1 Cn t—H 1·'· H ⑬ a Q cd Q d a • 1—* 00 r—^ σΰ Q k 卜 r-H to r-H T3 寸 Γ"·Η CU (A cn r-H l〇 cn \ (N r—H σ3 c3 〇3 c3 z λ r*H r*H Q Q 4—» 03 Q 〇 r-H C\ oo 卜 in 字元 Ο (Ν m 寸 3+N/4 寸 --------------------訂·-------•線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 士、紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 537885 五、發明說明（G ) 該destinationID欄位係保存目的地的節點ED ’該目 的地是該探針頭FireWire控制器。該實體層晶片可以使用 此來判斷該封包是否針對其。該系統控制器可以忽略此欄 位。該tLabd欄位係被用來比較請求以及回應。對於寫入 請求而言，此欄位並不重要而且可以忽略之。該rt是在鏈 結以及/或是實體層級所用的再試(retry)碼。rt並未由該系 統控制器所利用。該tCode欄位是決定它是何種封包的類 型之交易碼。尤其，〇是用於quadlet (4個位元組)的寫入 請求，而1是用於區塊的寫入請求。該系統控制器係從語 法上分析此欄位以判斷出它是何種封包的類型。目前只有 0與1的tCode値係被承認。該優先權欄位只有被PHY晶 片所使用，並且爲系統控制器所忽略。亦即，優先權欄位 係被使用在選擇該介面之上的哪個單元將要接收一個特定 的資料封包。 接著，該 destinationOffsetHi 以及 destinationOfftetLo 欄位係形成該48個目的地之開始位址。.此係指示在該節點 之中何種資料應該被使用。如表6中所示，該系統控制器 係使用destinationOffsetHi來判斷出功能。應注意的是， destinationOffsetHi欄位目前只有3個最低有效位元係被檢 查。該spd欄位係指示資料被傳送的速度，而ackSent欄 位係藉由指明該連結晶片是如何應答該封包而被使用來指 示狀態。 38 本纸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) A7 537885 ____B7 五、發明說明（U ) 表 6. destinationOffsetHi 的値
DestinationOffsetHi 意義 0 寫入VRAM 0 1 寫入VRAM 1 2 寫入VRAM 2 3 寫入VRAM 3 4 寫入VRAM 4 5 寫入ISO封包長度暫存器 6 寫入系統控制器模式字元 7 寫入至連結晶片 如同可見的，〇至4的destinationOffsetHi値對應至寫 入該等VRAM。在此種情形中，該destinalionoffsetLow係 被設定成開始寫入的位元組位址。此係兩倍於典型是以16 位元的字元所形成之標準的VRAM位址。請同時注意的是 ，開始位址（destinationOffsetLow)以及長度（datalength)都 可以是4的倍數，使得所有的動作都是quadlet (4個位元 組)對齊的。該酬載資料是由小到大的(little endian)，.並且 因此若被Intel PC主機寫入時，並不需要被轉換。由於 GPLynx FIFO的大小之緣故，因此該長度(dataLength)必須 另外是在4以及128位元組之間。整個FIFO的大小是200 位元組，但是72位元組是專門用於讀取回應所需之非同步 的傳送FIFO。 5的destinationOffsetHi値係表明系統控制器ISO封包 長度暫存器將被寫入。該ISO封包長度必須在該控制器中 被設定以容許控制器正確地格式化該些經由firewire而回 39 度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） --------------------訂—-------- Aw (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 A7 B7 五、發明說明（π) 到主機的ISO封包。在該系統控制器中之一個明確的計數 器係被使用，這是由於該TI的GPLynx晶片並不發出封包 的結束之指示，直到有一個字元太晚時才發出。應注意的 是，該ISO封包長度也必須在該連結晶片中被設定。被寫 入的値是在該ISO封包長度中之16位元的字元之數目， 該數目也必須在該連結晶片中被設定。被寫入的値是在該 ISO封包中之16位元的字元之數目（亦即位元組數目/2)， 並且字元係以由小到大的順序被寫入’這是因爲字元只有 被系統控制器所解譯，而不是被該連結晶片解譯。 指明一個6的destinationOffsetHi値係表示該系統控 制器模式字元將被修改。每個quadlet (4個位元組）中，目 前只有最低有效的16位元被使用，並且所有的quadlet (4 個位元組)都前往相同的地方，因此寫入多個値只是使得系 統控制器模式字元被重新寫入而已。請注意的是，該酬載 資料仍然是由小到大的。（將這兩項事實加在一起會產生每 個4位元組中的前兩個位元組係被使用’而後兩個位元組 係被忽略。）該系統控制器模式字元的定義係被給予在表7 中。 -----------ώτ--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表7.系統控制器模式字元 位元(位元31是W [SB) 31-36 15-8 7 6 5 4 3 2 1 0 未使 用的 B0F 字元 未使 用的 未使 用的 放棄 幀 單一 幀 游程 Extra 2 -------- Extra 1 資料 Loop- back 40 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 537885 五、發明說明（θ) 該BOF字元欄位係被用來設定系統控制器將會置放在 一個同步的封包之第一個字元的高位元組中之値，以指示 幀的開始。該BOF字元欄位可以被設定成不太可能會出現 在典型的資料中之某種値。然而，此並不重要，因爲選擇 一個會出現在資料中的BOF字元將會使得其更容易錯過不 正確的幀同步化，但是決對不會引起它認爲是錯的同步化 ，但實際上卻是正確地同步化的假警報。在重置時之最初 的値是十六進位的80。 “放棄幀”、“單一幀”以及“游程”位元係被用來控制系 統動作。它們的用途係被顯示在表8中。資料FIFO係絕 對不容許完全空的，因此不能夠讀取出一整個幀，要直到 下一個幀的部分進入到佇列(queue)爲止。 表8.在系統控制器模式字元中的“放棄幀單一幀”以及“游程” 之用途 放棄幀 單一幀 游程 意義 _ 1 0 0 放棄任何目前的幀，並且等待 0 1 0 開始單一新的幀 0 0 1 持續掃描新的幀 0 0 讓任何目前的幀完成 一 該DataLoopback位元係被用來控制從主機讀回的資料 係來自A/D或是來自該些VRAM中之一（目_此係爲 VRAM 1)。此第二個選項可以用於測試之目的，以測試數 位資料的產生與收集，而不需測試波束形成器以及A/D轉 41 --------------------訂---------線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） A7 537885 五、發明說明（”） 換。在DataLoopback位元中的0係指示從a/D讀取的正 常動作，而1係表示其應該是從該VRAM獲得資料的。
Extral以及Extra2位元係可用於一般的用途。它們係 被系統控制器閂鎖住，並且目前係被導引出在稱爲 EXTRACLOCKO以及EXTRACL0CK1的接腳之上，但可 以被使用於任何目的。 最後，設定destinationOffsetHi爲7係指示在非同步 的封包中之資料被寫回到FireWire連結晶片。此係容許TI 的TSB12LV31fs(或是32’s)暫存器中之任何一個被主機加以 修改。此可以被使用來組態設定與致能同步的資料傳送。 該destinationOffietLow係指明寫入的第一個暫存器。由於 該些暫存器在大小上全部都是4個位元組，因而必須以其 整體被寫入，destinationOffsetLow 以及 dataLength 兩者都 必須是4的倍數。多個連續的暫存器可以用單一封包來寫 入。應注意的是，該資料是由大到小的(biS-endian)，因爲 TSB12LV31係被設計爲由大到小的。此種位元組的交換必 須藉由Intel PC主機來執行之。 讀取請求封包係被用來非同步地從探針頭讀取資料。 此目前只有由組態設定的R〇M資料(請見以下)所組成，但. 是可以輕易地用於其它類型的資料，例如是狀態資訊或是 按鈕指示。
Adaptec設備驅動程式係回應於明確的應用請求來傳 送非同步的讀取請求，並且回應於一個p—get_devj:nfo 的SendPAPI命令、或是在一次匯流排重置之後、或是當 42 ___ -__—-—--------- 本纸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) A7 537885 _ B7_ 五、發明說明（和） 一項應用嘗試獲得一個節點的處理時，來詢問該節點的 FireWire組態設定ROM。 如非同步的寫入請求，非同步的讀取請求可以是具有 quadlet(4個位元組)或是區塊之類型。該些格式係被顯示在 表9以及表10之中。它們係類似於寫入請求格式。 43
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱T --------------------訂·-------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 A7 B7 五、發明說明（叫) τ·*Η m u 4-» Ο ΟΊ β Ό cn ο ON CN o 00 CN CU C/3 r- <N 寸 (N II <ϋ Τ3 Ο U 5 — <υ CO (N 寸 <N Η Ο cn <N 4-> ο •— ^-N m ο CN CN C3 G • -Η r-H CN cn <ϋ o (N "Ο f-H tLabel OO 1—Ή O r—H "Ο α αι 寸 r-^ ΠΊ T—^ CN ι«·Η τ—H 1-H 〇 r-H as 00 卜 in 字元 ο (Ν 寸 •-------------------訂—--------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 寸寸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 537885 A7 B7
五、發明說明（C CQ ο >-* • ι-Η τ—( ο m 〇\ <N 00 (N >v — •— o •— Cu destinationOffsetHi (D sckSent 卜 CN TCode=5 <N <N extendedTcod 寸 CN m <N — (N (N CN tLabel o <N Os r-^ 00 iS r- T—^ Ό r-H trj 寸 Oh (/> r·^ (N 1 丨丨塒 r-H r*H 〇 r—^ O 00 卜 v〇 u^> 字元 o T—^ (N m 寸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ς寸 _裝--------訂·-------I線ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 537885 ____B7___ 五、發明說明U》） 如非同步的寫入封包，該destinationOffsetHi與 destinationOffsetLow係決定何者正在被請求。高位址係被 定義用於作爲控制與狀態暫存器以及組態設定ROM，而較 低的位址係用於較爲一般的用途。尤其，該FireWire組態 設定 ROM 係開始在例如 destinationOffsetHi = Oxffff，並 且 destinationOfftetLow = 0xf0000400。 當系統控制器從該ΤΙ連結晶片的“一般接收FIFO”接 收到一個quadlet(4個位元組)或是區塊讀取的請求封包時 ，其係制定一個quadlet(4個位元組)或是區塊的讀取響應 封包，並且將封包置放在該連結晶片之非同步的傳送FIFO 中。這些封包(如同被置放在該非同步的傳送FIFO中者)的 格式係被顯示在表11以及表12中。 46 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) 537885 A7 B7 五、發明說明（叫) iiIelss^Bl:^N«s(m'^5£}siiip3bl?_^s>K^i:<ffi_IH.IIt( η • 1—» ο cn σ\ <N o oo (N ^ ( CO cd 卜 (N o II cd Q Ό (N II <D "O o U T3 (D (N > Sx (U 寸 <N 73 <υ cn CN N PQ 00 蝦 〇 CN <N r-H <N 〇 (N CN Q σ\ r-H "〇) X) • rH 00 03 <υ iR 卜 r-H o U 一 1—^ r-H 寸 t—H CX C/3 ΟΊ t—H r-H (N T—H 1—H Q 〇 r-H ON 00 卜 o T3 (N cn --------------------訂—-------1(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (>寸 本纸張尺度適用中&國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) A7 537885 Β7 五、發明說明（心Γ) τ—< ΓΛ — • r-H 一 ο m ΟΝ (Ν O •— Vh r—H 〇〇 <Ν Qh ΟΊ cd 卜 03 1 卜 (Ν Ο II 〇3 Q a Q cd — cd (Ν II <υ x) ο U — <υ <υ ο Ο Q <Ν > <D 寸 <Ν (D {•Η Η ΓΟ <Ν (D α (D X (U PQ s o (Ν (Ν f tmti (Ν (N Ο (Ν (Ν C3 vo cd Q 1 Z r—Η > < α> X) σ3 Q a 4-> cd — 00 r-H H-l — (υ ο U 一 Q 卜 r-H 'Ο r-H iri r-H Ο. α> 寸 ι···Η m r-H ID 1 z cd CN cd — c3 cd -f-> cd r—^ Q Q 4—» c3 Q 〇 r-H 00 O 寸 Ο (Ν 寸 in + m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 00寸 --------訂·-------- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 537885 A7 _____ 五、發明說明（H) spd、tLabe；l、Pt以及priority的値係從該請求封包複 製而來。該destinationID係從該請求封包的sourcelD取得 。應注意的是，所有的封包CRC係藉由TI連結晶片產生 ，並且因此注意到的是，封包CRC係內含有系統控制器戶斤 必須產生的資料。（該ROM CRC確實必須離線地被明確地 計算出。） 該rCode欄位係被用來指示回覆的狀態。尤其，〇<係 表示指出全部都是良好的resp_complete。一個6的値係表 示resp_type_error指出該封包的某些欄位是無效的或是不 被支援的。在此種情形中，若該請求是一個區塊請求，則 響應封包的dataLength必須是0，因而應該沒有內含資料 〇 若該請求封包的 dataLength 或是 destinationOffsetLow 不是4的倍數、或是若該dataLength不在4與32之間（對 於區塊封包而言），則一個resp_type_eiroi*係被傳回。這是 因爲TI晶片之非同步的傳送FIFO係被組態設定爲12個 quadlet(4個位元組)(對於8酬載之quadlet +4個quadlet的 標題而言），因而該接收FIFO可以是36個qnadlet(4個位 元組），以便於容許128個位元組的酬載寫入封包。 Adaptec設備驅動程式應該請求之最長的請求是8個 quadlet(4個位元組），因爲那是該姐態設定ROM的長度。 在任何情形中，假設若一個長的傳輸失敗時，則其降級成 一個較小的請求。
FireWke的規格係期望每個Fn*eWh*e節點都具有一個 49 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)
Lf —訂---------線 A7 537885 五、發明說明（叼） 組態設定的ROM，該ROM係包含各種有關元件本身、元 件的必要條件、以及元件的功能之細節。此ROM係經由 讀取請求封包而被查詢。有兩種類型的ROM做法··一個 最小的ROM以及一個一般的ROM。最小的ROM只具有 一個quadkt(4個位元組)的資料片段，其係指出一個24位 元的販售商DD。該一般的ROM係具有許多其它的攔位， 並且其中許多是隨意而非必須的，其範圍從販售商以及元 件的ASCII名稱至元件的功率消耗以及如何取用元件的功 倉b 。 在一般的ROM中所必須有的攔位中之一欄位是節點 獨特的ID。此係由24位元的販售商ID以及一個40位元 的晶片ID所組成。40位元的晶片ID係由販售商決定而指 定的’使得所有的節點都具有其獨特的値。該節點獨特的 ID是若FireWire匯流排在動作的期間被重置或是重新設定 時，保持在元件上一致的處理所必須的。當一個元件第一 次被開始時，應用程式係讀取其組態設定ROM並且判斷 其是否想要一起動作。若是的話，應用程式係記錄其節點 獨特的ID並且經由該節點獨特的ID開啓連線至該元件。 此係接著藉由主機接合器(adapter)以及其設備驅動程式， 在任何特疋的時間點被對映至其FireWire ID(16-位元）。若 拓撲(topology)改變或是FireWire匯流排重置發生時，節點 的Fn^Wire ID可以改變，然而節點獨特的ID則不會改變 。因此’在此種事件中，該接合器自動地決定新的 FireWire ID並且繼續動作。因此，爲了平順的動作，尤其 50 本纸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) . A7 537885 _B7_ 五、發明說明（0 ) 是具有多個裝設至該系統的頭之下，實施節點獨特的ID以 及組態設定的ROM是必要的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 組態設定的ROM被區分成數個部分。其中尤其關注 的部分是定義該ROM的長度與CRC的第一個字元、包括 給予某些固定的特定有關1394的資訊(例如是節點獨特的 ID)之Bus_Inf〇_Bl〇ck的後4個字元、以及代表根目錄的 最後3個字元，該根目錄是一組附有關鍵値的項目。只有 兩個必要的關鍵値對被內含在內建於FPGA的ROM之中 。一種可以被使用之8個字元的ROM係被顯示在表13中 51 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐i 537885 A7 B7 五、發明說明（θ )
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·-------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) A7 537885 五、發明說明（h ) 同步的封包係被使用於波束形成的資料之探針頭至主 機的通訊。槪念上，這是一個藉由幀標誌加以標示之16位 元的數字之資料流。爲了保持與在幀中的該資料對應之處 同步，幀標誌是重要的。儘管某些超音波系統使用內嵌在 資料中之複雜的幀以及線標誌，該集成的系統仍然可以使 用單一輔助的位元（此並未被傳送作爲資料的部分）來標示 幢邊界。線邊界可以藉由瞭解VRAM程序化（sequencing) 程式而導出。 雖然非同步的封包可以任意被傳送，並且不具有任何 頻寬可利用性的保證，但是同步的封包可以被使用作爲低 架空的（overhead)方式來傳送保證速率的資料。一旦一個週 邊設備保留一個指定量的頻寬時，該週邊設備係獲得保證 有每1/8000秒連結存取的叢發(burst)。從該頭至主機的所 有資料都是經由同步的封包加以傳送的。因爲同步的封包 被限制在1/8000秒，因此這是一個資料幀。FireWire的規 格係描述同步化位元的使用，同步化位元可以被使用來以 一個4位元SYNC碼給每個同步的封包加上標籤。Adaptec 之FireWire至PCI的橋接(bridge)於是可以使用該Sync欄 位以確保適當的幀對準。然而，當傳送封包時，該TI的 GPLyiix控制器晶片只有支援幀等級的大小，而不是封包等 級，因此當系統控制器告訴FireWire連結晶片它有資料時 ，系統控制器必須準備好傳送一整個幀的資料。由於FIFO 遠小於一個幀，因此一個聰明的(sage)選項係爲縮減有效的 FireWire幀尺寸至一個封包。於是，在每個超音波幀的第 53 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) A7 537885 五、發明說明（幻） 一個字元之高位元組中之一個特定的幀的開始（BOF)碼係 強迫超音波幀的開始發生在FireWire幀(以及封包）的開始 處，並且以該超音波應用軟體來進行幀等級的同步化。爲 了效率起見，一整個超音波資料幀仍然可以以一次 FireWire呼叫（並且因此是一次中斷)加以讀取。 在設定用於同步的頭至主機之資料傳輸上有三個步驟 。在每次探針初始化時，這些初始化步驟只需要被執行一 次即可。 第一個步驟是保留同步的頻寬。此保留係使得請求的 一個中央記錄(在FireWire同步的週期管理器節點中）被保 存，以確保配置的整體頻寬並不超過連結的整體頻寬。例 如，此保留係利用Adaptec API BusConfigO命令，其中 Cmd欄位被設定爲P_ALLOCATE RESOURCE而達成的。 以位元組形式之所請求的酬載係傳送進來。這可能是每 1/8000秒中所要的資料量。設定此値過高則只會浪費在 FireWire介面之上所保留的頻寬，而若只有一個裝置時， 其並不成問題。設定此値過低可能會限制頭至主機的資料 速率。沒有任何溢位(overflow)或是資料損失是可能發生的 ，該掃描可以只是進行地較慢而已。資源配置的呼叫將會 傳回一個同步的通道號碼以及所允許的酬載尺寸。若部分 的連結已經被保留時，此所允許的酬載尺寸可能會小於所 請求的尺寸。 下一個步驟是設定系統控制器ISO封包長度字元以告 知可預期到的一個ISO封包有多長。 54 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) A7 537885 五、發明說明（ρ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 最後一個步驟是初始化探針頭連結晶片。這是透過寫 回至上述的連結晶片之非同步的封包而達成的。尤其，初 始化暫存器54h、58h以及5ch是必要的。於是，探針頭可 以被告知來開始程序化(sequencing)，並且資料將會流回。 若多個探針連接至該系統時，則同步的頻寬保留可以 發生一次，但可以是在任何特定時間下，只有一個探針之 同步的傳送(以及其程序化)係被致能。 如先前所述，同步的資料傳輸係被用來傳送探針頭資 料至主機。維持幀的同步化是必要的。FireWire將會支援 大約3000位元組的子幀封包化(packetization)，但是其係 由在此之上施行幀同步化的系統控制器來決定。同步化係 經由兩種方法來達成： 1·在一個幀的第一個封包中之第一個字元的高位元組 係被設定成幀的開始(B0F)碼。（此可以在系統控制器模式 字元中被設定）。 2·所有的幀都被塡充(padded)以用掉一個整數的封包。 當适兩種方法被結合時’若一次讀取正確數目的封包 ，則其保證幀的同步化將會被維持住，並且再次同步化可 以僅藉由掃描在該資料流中的每個封包之第一個字元的高 位元組來加以達到。 一種範例的封包化係被顯示在表14中。此係描繪4個 4字元(8位元組)的封包，其整體顯示出一個完整的超音波 幀以及下一個幀的第一個封包。超音波幀的大小是1〇個字 兀。可以見到的是，第一個字元的Hi位元組係被設定成該 55 本纸張尺度用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) " -- A7 537885 _B7_____ 五、發明說明（β ) BOF碼。此可以被檢查以確保適當的同步化已經被維持住 。接著，資料係被分成三個封包1至3。由於該幀結束在 封包3的中央，因此封包3的末端係在高字元中被塡充 BOF碼。重要的是，此係表示第四個封包的第一個字元將 會是第二個幀的第一個字元，即使超音波幀的大小並不是 封包大小的一個倍數。 表14.同步的頭至主機的資料之範例的封包化 封包 字元 Lo位元組 Hi位元組 1 (幀1) 1 資料1 LO BOF 2 資料2 Lo 資料2 Hi 3 資料3 Lo 資料3 Hi 4 資料4 Lo 資料4 Hi 2 (幀1) 1 資料5 Lo 資料5 Hi 2 資料6 Lo 資料6 Hi 3 資料7L〇 資料7 Hi 4 資料8 Lo 資料8 Hi 3 (幀1) 1 資料9 Lo LZIWif 9 Hi 2 資料10 Lo 資料10 Hi 3 資料1 Lo BOF 4 資料1 Lo BOF 4 (幀2) 1 資料1 Lo BOF 2 資料3 Lo 資料2 Hi 3 資料3 Lo 資料3 Hi 4 該TSB12LV31(或是32)係執行同步的資料之封包化， 但卻是經由ISORST信號來通知系統控制器以知道封包的 邊界。系統控制器於是利用此ISORST信號來重置其內部 的字元至位元組的多工器以及封包化電路。若系，統控制器 56 木紙張尺度適用由國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n I 1 n «ϋ I— n· an n n n · n .1— I— n βϋ a— n ^ ^ · n HI HI «i·— 1 1· n I - (請先M讀背面之注意事頊再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（舛） 從FIFO接收到一個幀標誌，則其停止提供時脈將資料從 FIFO取出，直到其接收到一個ISORST脈衝爲止。 模組介面係界定在該系統中之各種的模組是如何藉由 VRAM控制器來加以控制的。有兩種類型的模組，其係爲 那些從該四個被共用的VRAM(在每個類比板之上分別有兩 個）接收資料的模組，以及那些從在專用的數位板之上的 VRAM(經由該VRAM控制器)接收資料的模組。該兩種類 型的模組係使用不同的控制信號以同步化其動作。 大部分的時序係依據模組(共用的/專用的VRAM用途) 的執行速度而定。圖5B係顯示對於一個典型的程式順序 ，不同的模組介面模式之典型的時序。 如先前所述，VRAMDATA(來自環返的 (loopback)VRAM的資料)係控制該執行。在圖5B中，畫有 斜紋陰影的方塊係表示被VRAM控制器所用的標題資料， 而畫有陰影的方塊係表示模組資料。在四個其它的VRAM 中的資料係前往該些模組。來自第一個VRAM的資料被還 返到系統控制器中，並且接著被用於供應像是TGC、回授 控制、等等的事情之專用的資料。 在圖5B的時脈1至4中，在速率1/1之下的一個游程 的資料係預定用於模組〇。標題係在時脈1之際被提供時 脈而送出。在時脈1之際，NEWRUNCLOCK的脈衝係讓 該些模組知道下一個時脈將會是在一個游程中的第一個。 Slit ’若必要時，該些模組係重置其內部游程相關的狀態 。資料係在時脈2、3以及4的期間被提供時脈而送出。由 —__ 5Ί 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q X 297公爱） --------------—--------訂：--------線 ^1^· r靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（Ο 於資料係預定用於模組0，該modclocko係對於每個新 的資料字元都出現脈衝一次。模組〇應該在MODCLOCKO 的上升邊緣處閂鎖住在VRAMDATA的資料。 應注意的是，VRAM的存取以及保持時間(在圖5B中 •的Tacc以及Thold)必須被仔細地觀察。因爲VRAM的存 取時間是15ns至25ns，此係依據速度等級而定，該保持 時間可以低到4ns，因此當運作資料在不早於Tclk-Tacc時 ，在其模組時脈的上升邊緣之前，這並未留下許多容限 (margin)。（任何在SC以及MODCLOCK之間的歪斜(skew) 都會使得此邊界變緊，但是由於VRAM控制器被設計來從 相同的MASTERCLK產生兩個信號作爲閘控的時脈之方式 ，因此假設負載條件不是太過於不同的話，該歪斜是最小 的。）假設有一個33MHz的主時脈頻率以及快速的VRAM ，此係得出15ns的閒置(slack)。利用較慢的VRAM則得 出5ns的閒置。 在全速下接收資料的模組必須額外確保它們並不會在 上升的時脈之後，超過Thold之際來閂鎖資料。這是由於 相同的時脈係被用來從VRAM取出接下來的字元。因此， 一般而言，模組應該確保延遲資料輸入至少與其延遲時脈 輸入一樣多，以有效地提供時脈在其模組時脈的上升邊緣 處、或是在上升邊緣之前。在1/2、1/4或是1/8速率的資 料被使用時，此第二項限制並不存在。
由於第一個例子係具有1/1速率的資料，因此該 MODULEFASTCLOCKO 信號係依循該 MODULECLOCKO 58 本紙張尺度適用由國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公爱1 一 ' --------------------訂.-------* 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（外） 線。只有在1/2、1/4或是1/8速率的資料被使用時，它們 才會不同。 時脈7至15係顯示在速率1/4下之長度2的一個游程 係預定用於模組2。因此，每第4個主時脈，新資料才會 被提供時脈而從 VRAM送出一次。在此， M0DULEFASTCL0CK2 將會呈現與 M0DULECL0CK2 不 同的性質。同樣地，在時脈7之處，該NEWRUNCLOCK 係發出信號指示一個新游程正在下一個時脈週期上開始。 在時脈7的期間，該VRAM控制器已經閂鎖住該標題資料 ，該標題資料係指出下一個游程是在一個1/4的速率下用 於模組2。同時，在時脈7的期間，該VRAM係產生該模 組將會使用的模組資料。在時脈8之處，一個 M0DCL0CK2係產生，其告訴模組2要閂鎖住並且使用 VRAM的資料。應注意的是，該資料將會存在，直到在下 一個M0DCL0CK2之前的主時脈爲止。 雖然M0DCL0CK2對於每個新資料字元只有提供時脈 一次，但是M0DULEFASTCL0CK2在該游程的期間係對 於每個主時脈都提供時脈一次。這對於模組是有用的，例 如該波束形成器可能只需要資料在較低速率下，但是需要 在最大速率下執行計算。該MODNEWDATA信號也可以被 該些利用MODFASTCLOCK線的模組使用，以判斷出該些 快速的時脈中的哪些時脈是新資料已經被呈現於其上。 時脈16至18係顯不一個暫停命令的結果。在此，該 NEWRUNCLOCK係如平常一般的順序，但是沒有任何 59 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) 537885 五、發明說明（π ) MODCLOCK 或是 MODFASTCLOCK 被產生。 如以上所指出，該特定的實施例係根據一些標準來選 出的，其係包含利用FPGA的實施之簡便性。此係激發 VRAM的使用。一種利用密度較高的SDRAM之ASIC介 面係至少需要某種緩衝，但是此可以被內建於該控制器中 、或者是與波束形成器、T/R電路或是放大器模組一起建 構。相對於上述的系統所供應之簡單的同步、連續的資料 ，以此種方式時，其係接收叢發的資料。其優點是 SDRAM係密度較高並且可以在較高的速率下提供資料， 其係減少部件數目。此種組態設定係被顯示在圖4B中， 例如，其中該64或是128通道(660I-660J)系統係被配置在 一個或是兩個印刷電路板之上。在此種兩個板的系統中， 該T/R電路以及前置放大器/TGC電路係被製作在單一的積 體電路中，並且與一個CDP波束形成器被設置在一個板之 上，g亥CDP波束形成器係被形成爲一第二積體電路。該波 束形成器控制電路可以包含使用處理器670之加權的 (weighted)輸入之計算。用於此系統的記憶體是一個與該系 統控制器以及數位通訊控制電路一起位在該第二板之上的 SDRAM 或是 VRAM 〇 請回到圖3A，該標準的FireWire纜線40係包含複數 條FireWire信號線42以及一條Fire Wire··電源線44。爲了 提供必要的電壓，該FireWire電源線44係被送至一個線 內（inline)直流至直流的轉換器300。該直流至直流的轉換 器300係產生必要的電壓並且將其提供在複數條電源線46 60 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) ------------.—-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（rn 之上。這些新的電源線46係與該FireWire信號線42再度 封裝在一條訂製的纜線40’中。在該探針殼體3’中，該 FireWire信號線42係連接至該FireWire晶片組220，並且 該訂製的電源線46係連接至一個配電器（power diStribut〇i〇48，該配電器48係過濾並且配送分別在內部的 電壓線148A、148B、248之上的各種電壓。此外，該配電 器48可以執行額外的直流至直流的轉換，即如同在以下更 詳細所述者。 該傳送/接收控制晶片是介面連接該換能器陣列所必須 的。在一種傳送模式中，該晶片可以提供延遲給被施加至 每個所選的換能器元件之高電壓驅動脈衝，使得被傳送的 脈衝將會被一致地加到該影像位置之上、且在所要的傳送 聚焦點處。在一種接收模式中，其係提供藉由一個所選的 元件所接收之反射的音波至其相對應的放大器之連線。多 通道的傳送/接收晶片之功能可以被分成兩個部分：一個提 供低電壓的傳送/接收控制之核心功能以及一個緩衝器功能 ，該緩衝器功能係將該低電壓的傳送/接收控制轉換位準成 爲高電壓，因而直接與該換能器陣列做介面連接。該傳送/ 接收晶片的核心功能係包含一個全局（global)計數器、一個 全局記憶體以及一個本地的比較器’該全局計數器係廣播 一個主時脈以及位元値至每個通道處理器；該全局記憶體 係控制傳送頻率、脈衝數目、脈衝順序以及傳送/接收選擇 :該本地的比較器係提供延遲選擇給每個通道。例如’對 於一個60 MHZ時脈以及一個10位元的全局計數器而言’ 61 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) --------------------訂---------Aw (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 五、發明說明（4) 其可以提供每個通道高達17Vs的延遲；一個本地的頻率 計數器係提供可程式的傳送頻率；一個本地的脈衝計數器 係提供不同的脈衝順序。例如，一個7位元的計數器可以 提供從1個脈衝而多至128個脈衝之可程式發送的脈衝長 度；一個本地可程式相位選擇器係提供子時脈的延遲解析 度。例如，對於一個60 MHz主時脈以及一個二至一的相 位選擇器而言係提供8ns的延遲解析度。 雖然典型地該傳送晶片的時脈之週期係決定延遲的角军 析度，但是一種稱爲可程式的子時脈(subclock)延遲解析度 之技術係容許延遲的解析度能夠比該時脈週期更爲精確。 在可程式的子時脈延遲解析度之下，頻率計數器的輸出係 用該時脈的一個相位來閘控，該時脈是可以每個通道爲基 礎加以程式化的。在最簡單的形成中，一個雙相位的時脈 係被使用，並且該頻率計數器的輸出是以發出或是不發出 的時脈來閘控。或者是，多個歪斜的（skewed)時脈可以被 使用。每個通道可以選擇一個時脈’並且使用來閘控來自 該頻率計數器之粗略的時序信號。 如同在圖3B中可見者，可以同時支援高電壓以及低 電壓的動作之半導體製程是理想上符合於上述的傳送/接收 晶片之單一晶片的解決方案。該傳送/接收晶片的核心功能 可以被實施在低電壓的電晶體之上以降低功率消耗。位準 轉換的功能可以被實施在高電壓的電晶體之上以提供必要 的驅動脈衝至該換能器陣列。然而，只有特選的（selected) 半導體製程可以使得高電壓的(緩衝器292)以及低電壓的電 62 ------------MW--------訂---------線· 广請先閲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） A7 537885 五、發明說明（么。） 晶體(294)在一個晶片290上的整合成爲可能的。於是，該 高/低電壓的製程到目前爲止只有被提供0.8至1 Mm的設計 法則（design rule)。在這些設計法則之下’一個64通道的 傳送/接收晶片可以輕易地被集成在單一晶片之上、在小於 1 cm2的晶片區域中。 '爲了節省電力以及矽面積，一個多晶片的模組295可 以被使用來施行一個傳送/接收晶片。例如’ 一種深次微米 的製程可以被使用來施行該模組的核心功能296，以及一 個別的製程可以被使用來施行該緩衝器298功能。如圖3C 中所示，該多晶片組可以被安裝在單一封裝中，以實現該 傳送/接收控制功能。在多晶片的模組之解決方式下，一個 128通道的傳送/接收控制器可以輕易地被集成在一個封裝 之上。 圖3D係描繪一個替代的實施例·，其中該換能器陣列 1(V係位在一個別的探針殼體410中，其係藉由一條纜線 412連接至該介面殼體404。此種系統也相關於圖12而加 以描繪。應注意的是，另一個實施例係涉及一個探針殼體 ，其中某些電路元件，例如是傳送/接收電路以及/或是前 置放大器/TGC電路係和換能器陣列一起被內含於其中，而 波束形成器、系統控制以及記憶體電路則留在該介面中。 在圖3D中的系統係提供用於標準的探針以及一個重量小 於10磅的波束形成器介面之使用，並且其可以連接至一個 標準的個人電腦。該介面404具有小於1500 cm3的體積以 及最好是小於5磅的重量。 63 本纸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) 訂---------線 A7 537885 __B7______ 五、發明說明（幻） 圖6係顯示一種適配於外部的應用整合之超音波的成 像系統之另一特定的實施例之方塊圖。請參考圖6，該換 能器陣列殼體32以及相關昀電路係經由一個超音波(US)介 面502連接至一個系統控制器500。該系統控制器500係 經由一個標準的介面40而連接至一個主機使用者計算裝置 5，例如是PC，該標準的介面4〇是一個預先決定的通訊鏈 結，例如是IEEE 1394介面，也以Firewire著稱。因此， 該超音波資料係經由該標準的介面40而被傳送至一個使用 者計算裝置5，此係免除在該使用者計算裝置5中必須係 用特殊的組件之需求。因此，使用者計算裝置5係提供一 個可以與一外部的應用整合之超音波的應用伺服器，即如 同以下進一步所述者。 因此，執行在該使用者電腦裝置5之上的超音波的應 用伺服器係接收該超音波資料，並且使得該超音波資料可 被使用來被一個外部的應用所叫用，而用於進一步的處理 。該外部的應用可以是本地的（並且因此執行在該使用者電 腦裝置5之上）、或是遠端的（並且遠端地存取該超音波的 應用伺服器）。 · 圖7A顯示可運作於一個本地的外部應用之使用的一 個集成的介面程式。請參考圖7A，該超音波的伺服器應用 504係執行在該使用者計算裝置5之上。一個本地的外部 應用506也執行在該使用者計算裝置5之上，並且經由一 個集成的介面程式508往返地傳送該超音波的伺服器應用 504。該集成的介面程式508係包含一系列的預先決定的進 64 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) 衣 訂---------線 537885 A7 動作 說明 凍結影像 凍結在活動中的超音波資料影像；被使用來捕捉靜 止的幀 重新開始實況 獲得即時的超音波影像 輸出幀 以一種藉由參數所決定的格式來輸出一個幀的超音 波影像資料 應用狀態 傳回前一個動作的狀態碼 初始化 初始化超音波的應用伺服器以開始從一個外部的應 用接收命令 離開應用 將外部的應用從該超音波的應用伺服器斷線 65 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（h) 入點51〇a..·51〇Ι1，該些進入點係對應於超音波的應用伺服 器504可以代表本地的外部應用5〇6所執行之動作。該本 地的外部應用506係傳送一個命令，該命令係包含一個指 令以及由該預先決定的進入點510所界定之選配的參數。 本地的外部應用506係藉由叫用在該集成的介面程式中對 應於所要的動作之進入點510η，來傳送該命令至該超音波 的伺服器應用504。該進入點可以藉由程序或是經由一個 堆疊呼叫的函數呼叫、訊息傳送、物件傳遞、或是其它適 合的程序間的通訊機構而被叫用。在一個特定的實施例中 ，Windows®訊息可以被使用。 該命令係經由來自該集成的介面程式508之所要的進 入點510η而被該超音波的伺服器應用504所接收並且處理 。該超音波的伺服器應用504係執行對應於該所要的函數 之一個結果，並且經由該集成的介面程式508傳送該結果 回到該外部的應用506,典型上係藉由在傳送該相對應的 命令中所利用之類似的程序間的通訊機構。藉由該超音波 的應用伺服器所執行之動作可以包含以下： --------------------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 ___B7____ 五、發明說明（G ) 並且也可以包含其它動作’此係藉由界定在該集成的介面 程式508中之一個進入點以及在該超音波的伺服器應用 504中之一個相對應的動作。 因此，由本地的外部應用506所接收之結果可以被該 本地的外部應用506所提供之任何功能所利用與分析。該 本地的外部應用506可以被延伸且修改來提供所要的功能 ，而不需要修改該超音波的應用伺服器504或是集成的介 面程式508。再者，至由該超音波的伺服器應用504所提 供之其它的動作之額外的進入點510η可能只需要修改該集 成的介面程式508。再者，多個外部的應用可以藉由計算 由該集成的介面程式508所定義之命令之適當的指令以及 參數來存取該集成的介面程式508。 在特定的實施例中，外部的應用係可運作來處理2維 以及3維的放射治療資料、胎兒的（fetal)影像資料、心臟 的（cardiac)影像資料以及影像導引的手術資料。此種應用 係藉由例如是外科醫生的操'作者而被運用在醫療領域中， 以提供有關醫療資訊之視覺上的回授。例如，胎兒的影像 資料係被用來觀看在子宮中的胎兒。藉由利用多維的資料 以提供一視覺上的影像，例如是先天的缺陷、能治療的疾 病、性別、大小、以及其它的情況都可以被判斷出。類似 地，放射治療資料可以被運用來同時顯示有關放射治療的 方向與強度以及治療區域的視覺上的影像之資訊。此種視 覺上的影像資料也可以被運用在影像導引的手術中，以指 示手術用具的位置。此種資訊在其中不可能露出受痛苦的 66 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 A7 537885 ____B7_ 1""" -------- 一 1 -— 五、發明說明（外） 區域之例如是腦部手術的領域中是尤其有用的。 圖7Β係顯示一個可運作用於〜個遠端的外部應用之 集成的介面程式508。在此種實施例中，一個遠端的外部 應用512係執行在一個例如是PC之遠端的計算裝置514 之上，並且經由一個例如是網際網路之公共存取網路517 、經由一個通訊鏈結518而連接至該使用者計算裝置5。 該集成的介面程式508係包含連接點516a...516η，例如是 遠端的程序呼叫(RPC)點或是其它的節點間之通訊機構。在 一個特定的實施例中，該些連接點是根據TCP/IP協定之套 接字（socket) 〇 類似於本地的外部應用506，該遠端的外部應用512 係可運作來計算對應於一個在該超音波的應用伺服器504 中之所要的動作之一個命令。該些連接點516η係大致可運 作來接收一個從該遠端的外部應用512傳送的命令。該超 音波的應用伺服器504係傳送對應於該命令的一個結果， 並且經由該集成的介面程式508、藉由一種例如是被使用 來傳送該命令之節點間的通訊機構來傳送該結果回到該遠 端的外部應用512。再者，相同的集成的介面程式可以同 時具有進入點510η(—般是被本地的外部應用506所使用） 以及連接點516η(—般是可被遠端的外部應用512使用的） 〇 圖8係顯示外部的應用整合之流程圖。參考圖6、7Α 、7Β與8，一個外部的應用係決定一個在處理以及/或是分 析中將被運用之所要的超音波的動作，即如同在步驟5 5 0 67 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) ·-------訂--------- A7 537885 五、發明說明（G ) 中所描繪者。該動作可以提供資料，並且可以引起一特定 的結果或是狀態改變、或是組合。如同在步驟5 5 2中所不 ，該外部的應用係決定對應於此動作的指令’如同藉由該 集成的介面程式所定義者。該外部的應用接著判斷該動作 是否需要有任何參數，即如同在步驟554所揭不者。右需 要參數時，則該外部的應用係決定該參數，即如同在步驟 556所描繪者。若不需要參數，則執行係繼續下去。該外 部的應用係決定對應於所要的超音波動作之一個包含指令 以及任何所需的參數之命令，即如同在步驟558所示者。 該命令係經由該集成的介面程式而被傳送至該超音波的應 用伺服器，即如同在步驟560所揭示者。該傳送可以藉由 任何適合的方法，例如是上述以及其它的方法，此係依據 該外部的應用是本地的或是遠端的而定。 超音波資料係被超音波的伺服器應用504經由該標準 的通訊介面40所接收，其係指示超音波的影像資訊，即如 同在步驟562所描繪者。如上所述，該超音波資料係經由 一個被設置與接受實驗者或是病患接觸之測試探針來加以 接收，用於觀看例如是放射治療資料、胎兒的影像資料、 心臟的影像資料以及影像導引的手術資料之可見的資訊。 例如，超音波的應用伺服器504係從該超音波資料來執行 一項對應於該命令的結果，即如同在步驟564所揭示者。 因此，步驟564可以涉及到控制信號被產生以界定或是重 新界定一個受關注的區域，其中放射將被導引用於治療。 該超音波的應用伺服器504接著經由該集成的介面程式 68 本紙張&中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 " '一"' " --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（) 508來傳送計算出的結果至該外部的應用，即如同在步驟 566所示者。請注意的是，可預期到許多連續的命令以及 結果係被計算出，並且超音波的資料係以一種反覆的方式 同時被傳送在該標準的通訊介面40之上。 在另一特定的實施例中，該集成的應用程式係同時包 含用於本地的外部應用之進入點以及用於遠端的外部應用 之連接點。對應於進入點之指令以及參數係爲該本地的外 部應用已知的，並且對應於連接點之指令以及參數係爲遠 端的外部應用已知的。再者，可以同時有一個進入點以及 一個連接點可運作來在該集成的應用伺服器中叫用相同的 動作。在此種實施例中，一種信標（semaphore)或是可重入 (reentrancy)的機構係被運用在該超音波的應用伺服器中， 以避免死結(deadlock)或是同時嘗試來叫用相同的動作。本 地的以及遠端的外部應用兩者都是經由該集成的介面程式 508來叫用該超音波應用伺服器(圖7A與7B)。 該超音波的應用伺服器也包含一個用於在沒有存取外 部的應用之下操縱動作之圖形使用者介面。請參考圖9’ 一個頂層的GUI螢幕之控制列(bar)578係被顯示。該控制 列係容許經由影像控制預調整(Presets)，以使得影響顯示 器的影像設定之工具的操縱成爲可能的。影像設定係針對 三種尺寸的每一種-小570a、中570b以及大570c來加以控 制。對於每一種尺寸，在該尺寸下的影像設定可以被控制 ，其包含深度572、聚焦574以及時間增益補償576。這些 設定的每一種都可以被儲存在一個使用者定義的考稱之下 69 本纸張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21Q X 297公爱） --------------------訂—-------* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 A7 _____B7____ 五、發明說明（θ ) ’用於日後的叫回。使用者點選在一個儲存按鈕上，並且 被提示要輸入一個檔案名稱。對應於尺寸設定570a、570b 以及570c的三組影像設定之每一組係接著對應於該檔案名 稱而被儲存，並且可以被使用者在日後叫回。 熟習該項技術者應該容易體認到定義在此所界定的動 作以及方法之程式係可以用許多種形式傳遞至一個使用者 計算裝置以及一個遠端的計算裝置，其係包含（但不限於) :a)永久儲存在例如是R0M裝置的不可寫入之儲存媒體之 上的資訊、b)可改變地儲存在例如是磁碟片、磁帶、CD、 RAM裝置、以及其它的磁性與光學媒體的可寫入之儲存媒 體之上的資訊、或是c)透過通訊媒體被傳送至電腦的資訊 ，例如利用基頻(baseband)信令(Signaling)或是寬頻信令技 術’如同在一例如是網際網路或是電話數據機線之電子網 路中。該些動作與方法可以用藉由處理器執行的軟體來實 '施、或是被實施爲一組被嵌入在一載波中的指令。或者是 ’該些動作與方法可以全部或是部分地利用硬體組件來加 以實現，例如特殊用途積體電路(ASIC)、狀態機器、控制 器或是其它的硬體組件或是裝置、或是一種硬體、軟體以 及韌體組件的組合。 圖1〇係描繪根據本發明之可攜式超音波系統470的 一個較佳實施例。例如是膝上型、手持的電腦或是桌上型 工作站之個人電腦472可以沿著纜線476提供電力與標準 的介面(例如IEEE 1394或是USB)至一個殼體474。殼體 474係包含一個直流至直流的轉換器，以沿著纜線480傳 70 本纸張尺度適用力國國家標準（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) A7 537885 五、發明說明（Μ ) 送電力至介面殼體(482、490)。此種介面殼體具有兩個或 是三個如先前所述的電路板484、486、488。一個具有換 能器陣列498之標準的換能器殼體496係沿著纜線494以 及連接器492連接至該介面殼體。安裝在電路板486之上 的波束形成器積體電路係需要指導的（steering)資料，該傳 送電路係需要資料來提供適當的傳送聚焦，並且對於一個 特定深度而言，該TGC必須具有增益位準資訊。 圖11係描繪一種可佩帶的超音波成像系統，其可以包 含一部連接大的纜線362至手持的探針364之可安裝至皮 帶的電腦360或是介面、一個可以包含各種控制之第二手 持的單元368，該等控制係包含滑鼠控制以及按鈕以凍結 顯示的影像或是儲存一個特定的影像在電子的記憶體中。 該單元368可以藉由無線的(RF或是紅外線)連線或是藉由 纜線366來連接至殼體360。電腦360可以連接至一桌上 型、膝上型或是手持的顯示器、或是可以藉由纜線連接至 一個頭戴式的顯示系統370，該顯示系統370包含一個麥 克風、一對用於聲音的播送之揚聲器以及一個位在使用者 的眼睛附近的高解析度之顯示器。 另一較佳實施例係被描繪在圖12中，其中一部膝上型 電腦450(具有一個平板顯示器以及一個標準的鍵盤)已經被 程式化來在一個受關注的區域之束形成的表示之上執行掃 描轉換、都卜勒處理等等，該束形成的表示已經從介面殼 體454，沿著例如是纜線458之一標準的通訊鏈結被發送 ，例如，該通訊鏈結係符合IEEE 1394 Firewire標準或是 71 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（β ) USB 2.0標準。該電腦450以及/或是該介面可以選配地包 含一個控制面板452、456，該控制面板可以被使用來控制 正被進行的硏究。介面殼體454的一個較佳實施例係完全 藉由個人電腦450控制，並且提供用於標準的換能器陣列 探針之使用，該換能器陣列探針可以替換地用一條纜線來 裝設至該介面殼體454。或者是，一個額外的遠端控制器 464可以被使用來控制系統的動作。該介面454可以容納 電路板，其中波束形成器、記憶體、系統控制器以及數位 通訊電路係被安裝於該些電路板之上。該介面454係用一 條纜線連接至該手持的探針460 ,該纜線在長度上最好是 在兩呎到六呎之間，然而更長的長度也可以被使用。該傳 送/接收以及/或是前置放大器/TGC電路可以是在該探針殼 體460中、或是在該介面殼體454中。該電腦也可以被配 置用於超高速乙太網路動作，並且用在網路之上傳送視訊 以及影像資料至位於診所或是醫院之遠端的系統。視訊資 料也可以被傳送至一個VCR、或是標準的錄影機、或是具 有一個用於記錄在錄影帶上之IEEE 1394部件的攝影機。 該VCR或是攝影機可以利用電腦來加以控制。 請回到圖1，該主機5可以是一部執行軟體指令以顯 示超音波影像的桌上型、膝上型、掌上型或是其它的可攜 式電腦。除了用於顯示在人體中的軟組織結構之即時的b 模式之超音波影像以外，都卜勒超音波資料可以被使用來 即時地顯示在身體中的血流的速度之估計。三種不同的速 度估計系統係存在：彩色流(color-flow)成像(CFI)、能量都 72 $纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱l (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨--------訂—--------線 A7 537885 ___B7_ _— _ 五、發明說明（7。） 卜勒、以及頻譜聲波圖（S〇n〇gram) ° 該彩色流成像的儀器治療(modality)係診斷身體的一個 特定的區域，並且顯示平均速度分布的即時影像。CFI係 通常被顯示在動態B模式的影像之上。爲了判斷血流的方 向，不同的顏色係指示朝向以及離開該換能器的速度。 儘管彩色流的影像係顯示在一個特定的區域中之反射 物（亦即，血細胞）的速度之平均或是標準差，但是能量都 卜勒(PD)係顯示在該區域中之移動的反射物之量的量測’ 類似於反射率總量之B模式影像的顯示。PD影像是能量 的影像，其中該流動信號的能量係被顯示。這些影像並未 提供速度資訊，而只是顯示流動的位置。 頻譜都卜勒或是頻譜聲波圖的儀器治療係利用一種脈 波系統來查詢單一距離閘(range gate)並且顯示該速度分布 爲時間的一個函數。此種聲波圖可以與一 B模式的影像結 合來產生雙重的影像。典型地，顯示器的頂側係顯示在硏 究中的區域之B模式的影像，而底側係顯示該聲波圖。類 似地，該聲波圖也可以與該CFI影像結合來產生三重的影 像。因此，用於資料取得的時間係被分配在取得所有三組 的資料之間。於是，相較於CFI或是雙重的成像，該複雜 的影像之畫面速率大致上係被降低。 一個用於彩色流映像(map)應用之脈衝調變都卜勒處理 器現在係加以描述。彩色都卜勒(CD)或是彩色流成像係在 單一儀器治療中結合超音波的功能以成像組織並且診斷血 流。CD影像是由都卜勒資訊所組成，都卜勒資訊可以被 73 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 -------------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 五 ⑴ A7 、發明說明（7丨） 彩色編碼並且重疊在一 B模式的灰階影像之上。 彩色流成像是一種平均速度估計器。在計算平均速度 上有兩種不同的技術。第一^種是在一脈衝調變都卜勒系統 中’快速傅立葉轉換(FFT)可以被使用來產生受關注的區域 之速度分布，並且速度的平均以及變動輪廓兩者都可以被 §十算出並且顯示爲一彩色流影像。其它的解決方式係利用 ~維的自相關（aut〇 correlation)。 在該距離閘中之平均速度的估計係給予體積流速的一 項指示。假如反射的距離閘控的信號之頻率是成比例於該 流速，則空間的平均速度係由平均角頻率所決定。 卞υυ ^ωΡ{ω)άω —Q〇____ +00 ^Ρ{ω)άω 在此，~)是接收到之解調後的信號之功率譜(power-spectral) 密度 。該功率譜密度的逆傅立葉轉換是該自相關： 十〇〇 R(^)= \Ρ(ω)οχρ〇ωτ)άω ⑺ -〇〇 該自相關相對於r的導數胃： +〇〇 R(T)= ^Ρ{ω)^(]ωτ)άω ⑶ -〇〇 \ ’ 將方程式(2)與(3)代入方程式⑴而得： 74 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 A7 B7 五、發明說明（ —ω 二 R(0) 刈⑼ (4) 因此，該平均速度估計器可以被縮減成該自相關的估 計以及該自相關的導數。藉由先前的算式而得之估計器可 以在來自兩條返回的線之資料被使用時來加以計算，亦即 ω = -fprf arctan(O) (5) 其中
Nc —£ +-1)^) - ^0'+1)^(0 一 1 ,·=η (6) Λα是該脈衝重複頻率，而是在自相關估計器中所 用之線的數目。實際上，超過2條線係被用來改善信號至 雜訊的比値。藉由該自相關技術來獲得有用的速度估計係 需要來自數條RF線的資料。對於相同的影像方向，典型 上係需要8至16條線之間。該些線係在整個影像深度上被 分成距離閘，並且該速度係沿著該些線被估計。 對於雙重成像，CFI脈衝係被散佈在B模式的影像脈 衝之間。對於CFI脈衝而言，已知的是較長期間的脈衝列 可得具有較低變異(variance)的估計器；然而，良好的空間 解析度係需要短的脈衝列。於是，一個別的脈衝列必須被 使用於B模式的影像，因爲CFI脈衝列對於高解析度、灰 階影像而言是太長的。 75 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----I------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（P ) 對於彩色流成像(CFI)而言，該速度估計器係藉由方程 式（5)而得。此可以藉由串列處理來計算出，因爲一條新線 的樣本到達係導致新資料加入至一個已經計算出的和。四 次乘法、三次加法以及一次減法係針對每個距離閘以及每 條新線被執行。靜止的回音抵消也針對每個新樣本被執行 。一個具有Μ個係數之濾波器對於每個閘以及線係需要 2凡次乘法與加法。 假設所有的資料樣本都用於CFI成像，則每秒乘法與 加法的總數是
Nops=(2Nei-2)Mf〇 (7) 其中M/〇是每秒資料樣本的數目。此係爲一個守恆 (conservative)値，因爲B模式的線係被散佈以CF成像線 ，造成時間損失在模式之間的切換。於是， KPs=V(nNe+2)Mf0^^ (8) 其中凡是每個預估之CFI線的數目，馬是散佈在CFI 線之間的B模式的影像線之數目，並且77係表示用在獲得 有用的資料上之有效的時間。 對於一種每個預估是利用8條線的CFI系統、一具有 4個係數的回波消除濾波器以及一個8倍超取樣的41MHZ 脈衝而言，一條B模式的線係被散佈在CFI線之間並且 80%的時間係用在獲得資料。利用方程式（7) ’每秒§十算的 數目是尸Π2χ106。此係在一部目前的Pentium級膝上 76 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) --------------------訂·-------« (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 ___B7______ 五、發明說明（# ) 型電腦的能力之內。因此，所有的CFI信號處理可以利用 最先進的微處理器，以軟體來加以執行。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 儘管彩色流成像（CFI)在臨床的心血管的 (cardiovascular)應用上已經是一種有效的診斷工具，但是 能量都卜勒（PD)成像係提供顯示在受關注之聲照射的 (insonified)區域中之血流的一種替代的方法。儘管CF成 像顯示在一個特定的區域中之反射物（例如，血細胞）的速 度之平均或是標準差，但是PD顯示在該區域中之移動的 反射物之密度的量測，類似於反射率總量之B模式影像的 顯示。因此，能量都卜勒係近似於一具有抑制的靜止反射 率之B模式的影像。此對於觀看例如是紅血球之具有小橫 截面分散之移動的微粒是特別有用的。 能量都卜勒係顯不積分的都卜勒能量，而不是如同彩 色都卜勒成像所用的平均頻率的移位。如同在先前的部分_ 所論述者，彩色流映像是一個平均頻率的估計器，其被表 示爲 +〇〇 ^ωΡ{ω)άω - (9) ^Ρ{ω)άω -〇〇 其中^係代表平均頻率的移位，並且Ρ(α)是接收到的信 號之功率譜密度。功率譜密度的逆傅立葉轉換是該自枏關 +00 R(r)= \Ρ{ω)^ι^{]ωτ)άω (10) -〇〇 整體的都卜勒能量可以被表示爲在所有的角頻率之上 77 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐^ A7 537885 五、發明說明（P) 的功率譜密度之積分， +〇0 pw- ^Ρ{ω)άω (11) -〇ο 藉由觀察在方程式（2)與（10)之間的類似點’結果是該 自相關函數的第〇個延遲(lag)可以被使用來計算積分的整 體都卜勒能量。 i?⑼=(仍）exp(y 仍 0)^to = j* 尸(12) 換言之，在頻率域中之積分的能量係相同於在時間域 中之積分的能量，並且因此該能量都卜勒可以從時間域或 是頻率域的資料來計算出。在任一種情形中，來自例如是 血管壁(vessel wall)之周圍的組織之非所要的信號應該經由 濾波來加以移除。此種計算也被稱爲一種壁濾波器。 在一個較佳實施例中，該PD可以用執行在一個微處 理器之上的軟體來計算出；類似於上述的CFI處理的計算 。例如是在 Intel 的 Pentium TM 以及 Pentium II 的 MMX 協同處理器中之平行計算單元係容許所要的功能之快速的 計算。一個數位信號處理器(DSP)也可以被使用來執行此項 工作。對於任一種情形，當受關注的區域改變時，軟體的 施行係容許有彈性來改變並且硏究數位信號處理的演算法 ’並且傳送達到最佳的效能之信號。 以上係表示都卜勒信號的頻率內容係有關於血液的速 度分布。設計一種用於估計在組織中之一個固定的深度之 78 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) --------訂·-------- 一 A7 537885 五、發明說明（7卜） 血液移動之系統是常見的。一個傳送器係發送一個超音波 脈衝，該脈衝係傳播進入並且與組織以及血液互動。反向 散射的(backscattered)信號係藉由同一換能器接收並且放大 。對於一個多脈衝的系統而言，針對每一發送的線或是脈 衝都獲得一個樣本。速度分布的顯示可以藉由傅立葉轉換 該接收的信號並且顯示其結果來完成。此種顯示也稱爲聲 波圖（sonogram)。通常一 B模式的影像係與聲波圖一起被 呈現在一種雙重的系統中，並且硏究的區域或是距離閘係 被顯示爲在該B模式的影像之上的重疊。距離閘的佈置以 及尺寸係由使用者決定。接著，此係選擇用於資料處理的 時期。距離閘的長度係決定硏究的區域並且設定發送的脈 衝之長度。 計算出的頻譜密度係以頻率在y軸之上並且時間在X 軸之上而被顯示在一個螢幕之上。在該螢幕之上的一個像 素之強度係指示頻譜的大小；因此，其係成比例於移動在 一個特定的速度下之血液散射物(scatterei·)的數目。 該距離閘長度以及位置是由使用者選擇之。透過此種 培擇’發送的脈衝以及脈衝重複頻率係被決定。該距離閘 的尺寸係藉由該脈衝的長度所決定。該脈衝期間是 其中閘長度是~並且Μ是週期的數目。閘期間係決定 有多快速可以獲得脈衝回音線。此係被稱爲脈衝重複頻率 或是 79 + 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) --------訂--------· 537885 A7 B7 五、發明說明（p) 人，忐 （14) 其中Α是至該閘的距離。例如，一個4週期、7 ΜΗΖ 脈衝係被使用於探測一條位在3 cm的深度之血管10 ms的 觀察時間。 閘長度係被計算爲 lg=0A4mm 脈衝重複頻率是 (15) ff<-—^25KHz Jprf 2d0 獨立的頻譜線總數是 (16) 。結果是最大可測 得的速度是 fprf 2 2/0 lAm/ s (17) 利用256點的FFT來計算傅立葉轉換之下，先前的例 子所需之每秒乘法/加法的總數係小於10 MOPs/s。在一個 較佳實施例中，該聲波儀(sonograph)計算可以用執行在一 個微處理器之上的軟體加以執行(類似於上述的CFI處理的 計算）。例如是在Intel的Pentium TM以及Pentium II的 MMX協同處理器中之平行計算單元係容許所要的FFT功 能之快速的計算。所有三種速度估計系統都可以用軟體加 以施行在目前的微處理器之上，例如是lntel的Pentium、 或是數位信號處理器(DSP)。 利用對比劑的方法已經被開發來加強某些成像方法。 80 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) A7 537885 五、發明說明（# ) 穩定的微氣泡（microbubble)係被使用於超音波對比成像， 這是由於其相較於生物組織之獨特的聲學性質之緣故。其 呈現優異的反向散射與非線性的特性、以及在暴露於超音 波時之易碎性（fragility)。一些超音波成像儀器治療已經被 產生來利用這些特點。 在基本的B模式的成像中，傳送以及接收的頻率是相 同的。血液的回音本身（echogenicity)係在對比材料的實施 下而顯著的增加。微氣泡散射聲音係遠比一個相等尺寸的 液體或是固體微粒更加強烈，這是由於在該氣體以及周圍 的組織或是血液之間的聲阻抗不匹配（尤其是在壓縮性上的 差異）之緣故。此種效果也將會在都卜勒以及Μ模式的成 像技術中見到。用於對比成像之利用基本的Β模式之一項 缺點是藉由氣泡產生之回音的位準係類似於從生物組織產 生之回音的位準。 一種利用二次諧波的技術係依據氣泡是在一個遠高於 藉由組織所產生的諧波之位準下，產生被發送的頻率之諧 波之事實。藉由從在兩倍於被發送的頻率下所接收的信號 來產生影像，在有與沒有氣泡的區域之間獲得了高的影像 對比。此種成像的儀器治療之一項問題是短脈衝(典型使用 在Β模式的成像中)係具有寬的頻寬，並且傳送以及接收的 頻率重疊，此係以基頻污染了諧波的影像。爲了減輕此種 問題，該脈衝長度係被增長以達到窄的頻寬，然而，這是 以減小影像的軸(axial)解析度爲代價。 脈衝反相（invemon)方法（也稱爲寬帶諧波成像或是雙 81 ^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) A7 537885 五、發明說明（W ) 重脈衝成像)係解決用二次諧波技術所觀看到之重疊的頻率 之問題。每條掃描線係藉由相加從兩個超音波脈衝接收到 的信號而形成的，其中第二脈衝係被反相並且相對於第一 脈衝稍微被延遲一下。此程序係消除所有的線性散播之影 響（若在該兩個脈衝之間沒有組織移動的話）’同時強化了 非線性散播的影響。由於在該兩個脈衝之間有延遲.，因此 任何氣泡的移位都會增加一個額外的信號，此導致與速度 有關的強化。 由於大部分的超音波對比劑都藉由超音波照射來消滅 ，因此間歇性(intermittent)或是聞式(gated)成像技術已經被 利用。藉由在每個心跳週期（或是在數個心跳週期之後）取 得一個影像幀，超音波曝露係被減少，此係增加了在影像 之上的受關注的區域中之對比劑的壽命。間歇性成像的另 一項優點是在關斷週期的期間之血管空間的充塡(fillmg)。 充塡的程度係產生直接相關於血流的血液體積之強化，因 爲越高的流速，則進入受關注的區域之氣泡的數目越多， 並且因此部分的（fractional)血液體積越大。 受激聲波發射方法（也已知爲瞬間響應成像）典型上係 涉及彩色都卜勒，其中傳送功率被設定爲高的，以確保氣 泡在第一脈衝下分裂。當氣泡崩滅（collapse)時，一個寬頻 帶聲學信號係被產生。由於超音波都卜勒系統係比較該反 向散射的信號相對於一個“乾淨的”參考信號，此種由氣泡 崩滅所引起之頻率相關性的損失係被機器解讀爲一個隨機 的都卜勒頻移，其在微氣泡的位置處導致顏色的馬賽克效 82 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) · --------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 _ B7______ 五、發明說明（外） 果（mosaic) 0 本發明之一較佳實施例係利用一個空間濾波器於提供 例如是一能量都卜勒影像。此種空間或是高通濾波器也可 以與一種對比劑一起被有效地使用’以進一步區別血流與 周圍的血管或是動脈。首先其功率係被計算出’並且一種 兩個脈衝的消除器(canceller)係被利用。信號在濾:波器之前 以及之後的功率之比例係提供一個資料組產生在身體中之 移動的液體之淸楚的影像。 圖13係顯示一種用於控制超音波的成像系統之圖形使 用者介面（GUI)之頂層畫面。請參考圖13 ’由手持的探針 收集到之超音波的影像資料係被顯示’並且藉由該超音波 的成像系統利用此畫面來處理之。一個選擇列702係容許 操作者選擇該畫面之作用的聚焦區域。一個影像區域704 係顯示主體區域之超音波的影像。一個病患資訊區域706 係顯示有關主體的資訊，其中超音波資料係從該主體收集 之。一個時間增益補償區域708係提供有關時間增益補償 之回授，即如以下進一步所述者。一個控制列710係容許 超音波的成像動作之性質（qualitative)以及量（quantitative) 的選擇，即如同以下相關於圖15A與15B進一步所述者。 圖14係顯示單一的、方向的鍵盤，其係提供單一的操 作位置，從該處來控制超音波的成像動作。請參考圖14 ’ 一*個上箭頭按鍵712以及一個下箭頭ί女鍵714係谷g午使用 者來捲軸（scroll)該系統從頭到尾之性質上的超音波的成像 動作’即如同以下進一步所述者。一個左箭頭按鍵716以 83 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r--------訂-------!線 A7 537885 五、發明說明U丨） 及一個右箭頭按鍵718係容許使用者選擇對應於所選之超 音波的成像動作之量的參數。如上所述，量的參數可以是 在一個離散値的範圍中、或可以延伸一個連續區域 (continuum)。一個控制按鍵720結合上箭頭按鍵712或是 下箭頭按鍵714地被使用，係容許操作者切換在圖15A與 15B中所繪之兩個控制標籤之間，即如同以下進一步所述 者。由於在控制以及選擇超音波的成像動作中所有被利用 的按鍵都可以從一個共同的操作位置得到，因此操作者可 以集中於主體之超音波的影像以及手持的探針之上，因而 不必被使用不便的控制而分心。傳統的方向鍵盤只容許藉 由方向鍵盤施加之方向的控制，因而並不容許從藉由單手 容易接近的一個共同的、單一的操作位置上之動作的性質 以及量的選擇。
圖15A與15B係顯示經由叫用圖14之單一的方向鍵 盤之超音波的成像動作之性質以及量的選擇。請參考圖 15A，適合於掃描之超音波的成像動作係被顯示。掃描動 作是即時、動態的超音波的影像資料之導引的主動擷取’ 並且典型上是應用在手持的探針被操縱在主體的成像區域 之上時。一個尺寸動作722係設定一系列的預先決定的預 設値用於其它的超音波的成像動作。小、中或是大的主體 可以經由左與右箭頭按鍵716、718(圖14)而被選擇。一個 深度動作724係容許經由該箭頭按鍵716、718來選擇一個 深度參數。聚焦係藉由一個聚焦726動作來控制之。增益 728控制係調整用於所有的TGC設定730a至730h之TGC 84 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) A7 537885 -____B7_ — 五、發明說明（P) 。TGC動作730a至730f係經由箭頭按鍵716至718來調 整在變化的深度下，範圍從最小的深度730a至最大的深度 730h的返回信號之放大。 請參考圖15B，適合於處理之超音波的成像動作係被 顯示。處理動作可以被應用至靜態之即時或是凍結的影像 。一個反相動作係藉由該反相732選擇來控制之，並且經 由箭頭按鍵716、718(圖14)來旋轉影像。調色板、平滑化 、重複再現(persistence)以及映像734、736、738以及740 係分別經由上與下箭頭按鍵712、714而被選擇，並且參數 係經由箭頭按鍵716、718(圖14)而被選擇。亮度以及對比 刻度係分別經由滑尺（slider)742以及744而被選擇，並且 利用箭頭按鍵716、718來改變之。 圖16係顯示一個描繪在圖15A與15B中所描繪之超 音波的成像動作之間的轉變之狀態圖。請參考圖1、14以 及16，標籤746的動作係經由上與下箭頭按鍵712、714 而被選擇，並且根據以下的狀態順序來轉變：尺寸600、 深度602、聚焦604、增益606以及TGC程度608、610、 612、614、616、618、620以及622。類似地，標籤2的動 作係根據以下的順序被選擇：反相624、調色板626、平滑 化628、重複再現630、映像632、亮度634、以及對比 636。如上所指出，動作的選擇可以利用控制按鍵720以及 箭頭按鍵712、714來切換在標籤1 746以及標籤2 748之 間。 顯示在圖15A中的掃描動作係被顯示在標籤1 746之 85 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馮本頁) ----I---訂---------一 A7 537885 五、發明說明（扒） 上，即如圖13中所示。如圖13中所示，顯示在圖15B中 之處理動作係在標籤2之上加以顯示並選擇。請再次參考 圖14，控制係利用控制按鍵720以及上或是下箭頭按鍵 712、714的一個組合而被切換在標籤1 746以及標鐵2 748之間，即如同由虛線638a以及638b所示者。 一般而言，醫療的超音波系統之使用係需要使用者具 有相當的訓練以及經吊的練習’以保持技能在高水準。本 發明之另一實施例係涉及到提供使用者一種可以憑菌;覺得 知並且爲簡單的方式來使用介面，並且提供功能來根據一 個軟體模組以快速並且自動地設定成像參數。此係使得一 般具有有限的超首波經驗的醫療人員能夠在不需要調整控 制下就獲得診斷品質的影像。“快速觀看”的特點係提供使 用者一種影像最佳化之非常簡便的機構。其係容許使用者 只是按下一個按鈕來調整影像，就可獲得適當的診斷影像 品質。 · 規劃過的(programmed)影像參數之優點是相當多的。 使用者不再需要調整多種控制來獲得良好的影像。於是， 檢查可以在一個更短的期間內加以進行。此種特點的使用 也產生更均勻的影像，而不論使用者的技巧與專業爲何。… 當在例如是在救護車或是遠端的位置中進行之緊急醫療程 序之惡劣的環境下執行檢查時，此種解決方式是有利的。 該程序係涉及預先定義的直方圖（histogram)的使用。 個別的直方圖係被提供用於將被檢查之不伺的解剖學上的 結構。使用者係選擇一種結構，此係類似於現有的選擇一 86 ---I-----------------訂·-------- (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） A7 537885 五、發明說明（押） 種預設値之方法。一旦結構被選出之後，使用者係將換能 器放在掃描窗中之受關注的區域之上。在當時，按下所選 的控制按鈕係觸發該系統來調整系統對比以及亮度控制値 ，使得在該影像中的灰階之直方圖密切地匹配對於該結構 之相對應的預先定義的直方圖。其結果是一具有診斷影像 品質的影像係輕易地再度被產生。 該程序係高度地相關於亮度以及對比控制。於是，一 個較佳實施例係提供一種容許使用者對於周遭的照明變化 做調整之獨立的控制。在許多應用中，規劃過的參數相當 接近使用者所需，但是使用者可以選擇來微調對比以及亮 度。 請參考圖17A，該集成的探針系統24係具有前端探針 3、主電腦5以及一部個人數位助理(ρ〇Α)9。例如是一個 Palm Pilot裝置或是其它手持的計算裝置之Pda 9係爲一 個遠端的顯示器以及/或是記錄裝置9。在所示的實施例中 ，該前端探針3係藉由通訊鏈結(link)40連接至該主電腦5 ，該通訊鏈結40是一條有線的鏈結。該主電腦5(—計算 裝置)係藉由一條通訊鏈結或是介面46連接至該PDA 9， 該通訊鏈結或是介面46是無線的鏈結46。 在該被描述爲Windows爲基礎之主電腦5的實施例中 之集成的超音波探針系統20中，該系統可以增加對於 Windows作業系統可用之軟體更廣泛的選擇。一種潛在有 用之應用將會是電連接的超音波系統，其係容許醫師傳送 與接收訊息、診斷的影像、指令、報告、或甚至是利用該 87 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公®! --------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 537885 五、發明說明（代） 系統來遠端地控制該前端探針3。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 透過通訊鏈結或是介面40以及46之連線可以是透過 一乙太網路而爲有線的、或透過例如是IEEE 802.1 1a、 IEEE 802.1 1b、Hyperlink或是HomeRF等等的無線通訊鏈 結而爲無線的。圖17A係顯示一有線鏈結用於該通訊鏈結 40以及一無線鏈結用於該通訊鏈結46。用於有線鏈結之替 代的實施例以及協定係在先前相關於圖1所述者。可體認 到的是，其它有線的實施例或是協定也可以被使用。 該無線的通訊鏈結46可以具有各種不同的協定，例如 ，一 RF鏈結可以利用一種例如是藍芽(Bluetooth)系統協定 堆疊之特殊的協定之全部或是部分來加以實施。該藍芽協 定係利用電路以及封包交換的組合。槽可以被保留用於同 步的封包。藍芽可以支援一個非同步的資料通道，最多到 三個同時的同步（聲音）通道、或是一個同時支援非同步的 資料以及同步的聲音之通道。每個同步的（聲音）通道係在 每個方向上支援一個64 kb/s同步的(聲音)通道。非同步的 通道可以支援最高723.2 kb/s之非對稱的、或是433.9 kb/s 之對稱的。 該藍芽系統係由一個無線電(radio)單元、一個鏈結控 制單元、以及一個用於鏈結管理以及主機終端介面功能的 支援單元所組成。該鏈結控制器係實行基頻(baseband)協定 以及其它低層級的鏈結程序。 該藍芽系統係提供一種點對點的連線(只有牽涉到兩個 藍芽單元）、或是一種點對多點的連線。在點對多點的連線 88 P氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) A7 537885 五、發明說明（祚） 中，該通道係被數個藍芽單元所共用。共用相同的通道之 兩個或是多個單元係形成一個小型網路(piconet)。一個藍 芽單元係當作該小型網路的主(master·)單元，而其它的單元 則當作從屬（slave)單元。在一個小型網路中，最多到七個 從屬單元可以是作用中的。 藍芽鏈結控制器係具有兩個主要狀態：STANDBY以 及CONNECTION，此外，其具有七個子狀態，頁、頁掃描 、查詢、查詢掃描、主單元響應、從屬單元響應以及查詢 響應。該些子狀態是被用來增加新的從屬單元至一個小型 網路之過渡期間的狀態。 該鏈結也可以利用（但是不限於)Home RF、或是IEEE 802.1 1無線LAN規格來施行。更多有關該IEEE 802.11無 線LAN規格之資訊，請見於電機及電子工程師學會(IEEE) 的無線LAN之標準，其被納入在此作爲參考。IEEE的標 準可見於全球資訊網之上、在全球資源定位 (URL)www.ieee.org 處。例如，支援 IEEE 標準 802.1 1b 的 硬體係提供2以及11 Mbps的通訊鏈結在兩部個人電腦之 間。配置用於信號的傳送與接收之頻帶是大約爲2.4 GHz 。作爲比較的，IEEE標準802.1 1a係提供54 Mbps的通訊 。用於此標準之頻率配置是大約爲5 GHz。近來，例如是 Proxurn的販售商已經製造出使用一種專利的資料加倍的（晶 片組)技術以達到108 Mbps的通訊之PC卡以及存取點(基 地站）。提供資料加倍的晶片(AR5000)係由Atheros通訊公 司所製造。（如同任何的無線電系統，維持在兩部電腦之間 89 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) " " --------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 五、發明說明（門） 的實際的資料速率係相關於在傳送器以及接收器之間實際 的距離。） 該無線鏈結46也可以採用其它的形式，例如，由紅外 線資料協會(Ii*DA)所定義之紅外線通訊鏈結。 依據所要的通訊類型（亦即，藍芽、紅外線、等等）， 該主電腦5以及遠端的顯示器以及/或是記錄裝置9係分別 具有所要的通訊埠。 圖ΠΒ係顯示在探針3以及主電腦5之間的通訊鏈結 40爲一無線的鏈結。在主電腦5以及PDA 9之間的通訊鏈 結46係被顯示爲一有線的鏈結。 圖17C之集成的探針系統24係具有無線的鏈結用於 在該探針3與主電腦5之間的通訊鏈結40以及在該主電腦 5與PDA 9之間的通訊鏈結46。體認到的是有線以及無線 的鏈結之使用可以同時被利用、或是交替被使用於該系統 24 〇 圖18之集成的探針系統24之遠端的顯示器以及/或是 記錄裝置9是一種遠端的計算系統26。該遠端的計算系統 26除了具有遠端的顯示以及/或是記錄功能之外，也可以控 制該探針3。該通訊鏈結46係被顯示爲一無線的鏈結。在 探針3以及主電腦5之間的通訊鏈結40係被顯示爲一有線 的鏈結。 遠端控制的一個例子係利用一部可佩帶的電腦(例如是 由Xybernaut公司所製造之可佩帶的電腦）、一對高速的無 線PC卡(像是那些來自於Proxim的無線PC卡)以及超音波 90 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^本頁) ---------訂·-------線 A7 537885 五、發明說明（效） 程式與探針3，一種可攜式網路的超音波系統可以被配置 成重量小於2.5磅。利用一個類似於Microsoft的 NetMeeting之程式，可以在一部遠端的PC以及該可佩帶 的電腦之間建立一'條即時的連線。該遠端的主機可以用S亥 可佩帶的電腦來監視所有的互動，包含即時的超音波成像( 在高達每秒大約4幀的顯示速率下）。NetMeeting也可以被 使用來即時地“控制”該可佩帶的電腦並且管理來自該遠端 的個人電腦之超音波會談（session)。此外，被存檔到該可 佩帶的電腦上之硬碟的影像以及迴圏可以在108 Mbps下被 傳輸至該主電腦。在此種技術之下，即時的超音波診斷可 以被進行，並且在可與硬接線式100 Mbps的LAN匹敵之 速度下被傳遞給遠端的觀看。 圖19係描繪一種集成的探針系統24，其具有一個用 於連接複數個遠端的裝置9至該主電腦5的集線器48。從 該集線器48至遠端的裝置之通訊鏈結50係同時被顯示爲 無線以及有線的鏈結。此體認到完全是有線的乙太網路可 以被使用。或者是，在每個電腦(遠端的裝置)9中有一個無 線收發信機以及埠之下，一種無線的網路/通訊系統可以容 易地加以建立。在最近出現的例如是IEEE 802.1 1a之高速 的無線標準之下，在遠端以及本地的機器之間的通訊可以 匹敵有線的100 Mbps(每秒百萬個位元)之本地的區域網路 (LAN)之通訊。 儘管本發明已經特別參考其較佳實施例而被顯示與描 述，但是熟習該項技術者將會瞭解到各種在形式與細節上 91 本紙張尺度適$中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂.--------線 537885 A7 _B7 五、發明說明（e7 ) 的變化可以在其中加以達成，而不脫離如所附的申請專利 範圍所界定之本發明的精神與範疇。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝------- 1訂---------· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 537885 Λ8 B8 C8 D8 ' ''------—------ 厂、申請專利範圍 1·一衡在一個超音波的成像系統中之外部的應用整合 之方法，其係包括： 提供具有至少一個超音波的動作之一個超音波的應用 伺服器； 從該外部的應用傳送指示至少一個超音波的動作之一 個命令；逝且 在該超音波的應用伺服器中執行一個對應於該命令的 結果。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其更包括步驟有： 界定〜個具有複數個進入該超音波的應用伺服器之進 入點之集成的介面程式，該些進入點係可運作來存取該至 少一個超音波的動作之每個動作； 經由該集成的介面程式傳送g亥命令至g亥超首波的應用 伺服器； 在一個預先決定的通訊介面之上接收指示超音波的影 像資訊之超音波資料；並且 經由該集成的介面程式傳送該結果至該外部的應用。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該集成的介面 程式係適配於傳送有關於從由放射治療、胎兒的影像、心 臟的影像以及影像導引的手術所組成之群組所選出的資料 之資訊。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該結果是影像 資料以及變換參數。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該外部的應用 ---------------------------------------IT----------------tt (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 537885 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 是在一部遠端的電腦之上。 -------------------------费-!| (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 6.如申請專利範圍第5項之方法，其中該遠端的電腦 係藉由一個公用存取網路而連接至該超音波的應用伺服器 〇 7·如申請專利範圍第6項之方法，其中該公用存取網 路是網際網路。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其中該外部的應用 是在同一電腦之上。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該命令係包含 一個指令以及至少一個參數。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該命令係符合 一個預先決定的程序間的通訊介面。 線- 11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該命令係包含 從由凍結現場資料、取得現場資料、輸出影像' 離開、初 始化以及獲得狀態所組成之群組所選出的動作。 12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中經由該集成的 介面程式之傳送係利用套接字。 13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中經由該集成 的介面程式之傳送係符合一預先決定的協定。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該協定是 TCP/IP 〇 15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中超音波資料的 接收係更包括根據一個標準化的介面之接收。 16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該標準化的 度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 537885 篮 C8 D8 六、申請專利範圍 介面是IEEE 1394。 17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該超音波的應 用伺服器係包含一個圖形使用者介面(GUI)。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該GUI係包 含影像控制的預調整。 19·如申請專利範圍第18項之方法，其中該影像控制 的預調整係可運作來儲存影像設定。 2〇·如申請專利範圍第19項之方法，其中該影像設定 係包含從由尺寸、深度、聚焦、時間增益補償（TGC)以及 TGC鎖住所組成的群組中所選出之設定。 21·如申請專利範圍第1項之方法，其更包括： 提供一個具有一換能器陣列的探針殼體，該換能器陣 列係連接至一個處理電路，該處理電路係具有一個波束形 成電路、一個記憶體、一個系統控制器積體電路以及一個 數位通訊控制電路； 以一個標準的通訊介面來連接該數位通訊控制電路至 一部個人電腦；並且 沿著該通訊介面來傳送資料。 22·如申請專利範圍第21項之方法，其更包括提供一 個介面殼體’其中係安裝有該第一電路板組件以及該第二 板組件。 23·如申請專利範圍第21項之方法，其更包括提供一 個介面威體’其中係安裝有一個具有該波束形成電路之第 一電路板組件以及一個具有該記憶體、控制器以及通訊控 —---------------3__ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） ------------------------φ^ί,------------IT----------------線# (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 537885 λ. B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 制電路之第二電路板組件。 24·如申請專利範圍第21項之方法，其更包括提供一 部可安裝於身體上的個人電腦。 25.如申請專利範圍第21項之方法，其更包括提供一 個可安裝於身體上的介面殼體。 26·如申請專利範圍第21項之方法，其中該通訊介面 是一個無線介面。 27·如申請專利範圍第26項之方法，其中該無線介面 是一個RF介面。 28. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該無線介面 是一個紅外線介面。 29. —種用於在一個超音波的成像系統中之外部的應用 整合之系統，其係包括： 一個使用者計算裝置，其係具有一個可運作來經由一 個預先決定的介面接收並且處理超音波的資料之超音波的 應用伺服器； 一個集成的介面程式，其係與該超音波的應用伺服器 通訊並且可運作來叫用在該超音波的應用伺服器中之動作 9 一個外部的應用，其係可運作來產生一個對應於該些 動作的命令，並且更可運作來傳送該些命令至該集成的介 面程式，其中該集成的介面程式係回應於該命令來叫用該 超音波的應用伺服器以計算出一個結果’並且傳送該結果 回到該外部的應用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 x 297 乂釐) ----------------------------------------訂----------------線# (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)
    537885 六、申請專利範圍 30·如申請專利範圍第29項之系統，其中該集成的介 面程式:係適配於傳送有關於從由放射治療資料、胎兒的影 ί象 '心、臟的影像以及影像導引的手術所組成之群組所選出 的資料之資訊。 31·如申請專利範圍第29項之系統，其中該結果係更 包括影像資料以及變換參數。 32·如申請專利範圍第29項之系統，其更包括一部遠 ^的電腦’其中該外部的應用是在一部遠端的電腦之上。 33.如申請專利範圍第29項之系統，其更包括一個公 Θ存取網I路’其中該遠端的電腦係經由該公用存取網路連 接至該超音波的應用。 34·如申請專利範圍第33項之系統，其中該公用存取 網路是網際網路。 35. 如申請專利範圍第29項之系統，其中該外部的應 用是在一部遠端的電腦之上。 36. 如申請專利範圍第29項之系統，其中該命令係更 包括一個指令以及至少一個參數。 37. 如申請專利範圍第36項之系統，其中該命令係符 合一個預先決定的程序間的通訊介面。 38. 如申請專利範圍第37項之系統，其中該命令係包 含從由凍結現場資料、取得現場資料、輸出影像、離開' 初始化以及獲得狀態所組成之群組所選出的動作。 .39.如申請專利範圍第29項之系統，其中該些介面中 的至少一個介面是一個無線介面。 -------------------------0^-------……iIT----------------t# (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 537885 ah B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 4〇·如申請專利範圍第34項之系統，其中經由該集成 的介面程式之傳送係更包含套接字。 41·如申請專利範圍第34項之系統，其中經由該集成 的介面程式之傳送係符合一個預先決定的協定。 42.如申請專利範圍第35項之系統，其中該預先決定 的協定是TCP/IP。 43·如申請專利範圍第34項之系統，其更包括一個標 準化的介面，其中該超音波資料係經由該標準化的介面來 加以接收。 44·如申請專利範圍第37項之系統，其中該標準化的 介面係IEEE 1394。 45·如申請專利範圍第34項之系統，其中該超音波的 應用伺服器係包含一個圖形使用者介面(GUI)。 46·如申請專利範圍第40項之系統，其中該GUI係包 含影像控制的預調整。 47. 如申請專利範圍第41項之系統，其中該影像控制 的預調整係可運作來儲存影像設定。 48. 如申請專利範圍第42項之系統，其中該影像設定 係包含從由尺寸、深度、聚焦、時間增益補償（TGC)以及 TGC鎖住所組成的群組中所選出之設定。 49. 如申請專利範圍第29項之系統，其更包括： 一個具有一換能器陣列的探針殼體； 一個與該探針殼體通訊的介面系統’該介面系統係具 有一個波束形成電路、一個記憶體、一個系統控制器積體 ------------------------0,---------------1T----------------t· (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 537885 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 電路以及一個通訊控制電路，該通訊控制電路係以一個標 準的通訊介面來連接至該計算裝置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5〇·如申請專利範圍第49項之系統，其中該介面系統 係具有一個第一電路板組件以及一個第二電路板組件，其 係被安裝在一個介面殼體中。 51.如申請專利範圍第50項之系統，其中該第一電路 板組件以及該第二電路板組件係藉由一個連接器來電氣連 接。 52·如申請專利範圍第49項之系統，其中該計算裝置 係包括一個可安裝於身體上的系統。 53. 如申請專利範圍第49項之系統，其中該記憶體係 更包括一個視訊隨機存取記憶體(VRAM)。 54. 如申請專利範圍第49項之系統，其中該標準的通 訊介面係包括一個IEEE 1394介面。 55. 如申請專利範圍第49項之系統，其中該標準的通 訊介面係包括一個通用串列匯流排(USB)介面。 56. 如申請專利範圍第49項之系統，其中該通訊系統 是一個在該介面系統的通訊控制電路以及該計算裝置之間 的無線介面。 57. —種具有用於在一個超音波的成像系統中之外部的 應用整合之電腦程式碼的電腦程式產品，其係包括： 用於界定具有至少一個超音波的動作之一個超音波的 應用伺服器之電腦程式碼； 用於界定一個具有複數個進入該超音波的應用伺服器 _______7____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） C8 D8 六、申請專利範圍 之進入點之集成的介面程式之電腦程式碼，該些進入點係 可運作來存取該至少一個超音波的動作之每個動作； 用於從該外部的應用傳送指示至少一個超音波的動作 之一個命令之電腦程式碼；以及 用於在該超音波的應用伺服器中執行一個對應於該命 令的結果之電腦程式碼。 58. —種具有用於在一個超音波的成像系統中之外部的 應用整合之電腦程式碼的電腦資料信號，其係包括： 用於界定具有至少一個超音波的動作之一個超音波的 應用伺服器之程式碼； 用於界定一個具有複數個進入該超音波的應用伺服器 之進入點之集成的介面程式之程式碼，該些進入點係可運 作來存取該至少一個超音波的動作之每個動作； 用於從該外部的應用傳送指示至少一個超首波的動作 之一個命令之程式碼；以及 用於在該超音波的應用伺服器中執行一個對應於該命 令的結果之程式碼。 59. —種用於在一個超音波的成像系統中之外邰的應用 整合之系統，其係包括： 用於界定具有至少一個超音波的動作之一個超音波的 應用伺服器之機構； 用於界定一個具有複數個進入該超音波的應用伺服器 之進入點之集成的介面程式之機構，該些進入點係可運作 來存取該至少一個超音波的動作之每個動作； __ _—----------—' ---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公爱） -------------……---------------------訂---------------線# (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 537885 λ, Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 用於從該外部的應用傳送指示至少一個超音波的動作 之一個命令之機構；以及 用於在該超音波的應用伺服器中執行一個對應於該命 令的結果之機構。 60·—種超音波成像系統，其係包括： 一個具有~換能器陣列、以及一控制電路與一數位通 訊控制電路的探針，該控制電路係包含一個傳送/接收模組 、波束形成模組以及一個系統控制器；以及 一個計算裝置，其係以一個通訊介面連接至該探針的 數位通訊控制電路，該電腦係處理顯示資料。 61·如申請專利範圍第60項之系統，在該探針與計算 裝置之間的通訊介面是一個無線介面。 62. 如申請專利範圍第61項之系統，其中該無線介面 是一個RF介面。 63. 如申請專利範圍第61項之系統，其中該無線介面 是一個紅外線介面。 64_如申請專利範圍第60項之系統，其中在該探針與 計算裝置之間的通訊介面是一個有線的鏈結。 65.如申請專利範圍第60項之系統，其中該波束形成 模組是一個電荷領域的處理器之波束形成模組，並且其中 該控制電路更包括一個前置放大器/TGL模組。 66·如申請專利範圍第60項之系統，其更包括一個補 助顯示裝置，其係藉由一個第二通訊介面連接至該計算裝 置。 ________9_____ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(21〇 x 297公釐） ---------------1T----------------t# (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 537885 L888 29 ABCD 申請專利範圍 67·如申請專利範圍第66項之系統，其中該補助顯示 裝置是一個計算裝置。 68,如申請專利範圍第66項之系統，其中該些通訊介 面中之至少一個通訊介面是~個無線介面。 69·如申請專利範圍第66項之系統，其中在該探針與 計算裝置之間的通訊是一個無線介面，並且在該補助顯示 裝置與計算裝置之間的第二通訊介面是無線的。 70·如申請專利範圍第66項之系統，其中該第二通訊 介面係包含一個集線器以連接複數個次要的補助裝置。 71·如申請專利範圍第67項之系統，其中該計算裝置 係具有一個不同的速度估計系統。 72.如申請專利範圍第71項之系統，其中該不同的速 度估g十系統是彩色流成像、能量都卜勒或是頻譜聲波圖中 的一種。 73·如申請專利範圍第60項之系統，其中該探針與計 算裝置係分別具有一個無線埠。 74·如申請專利範圍第73項之系統，其中該探針的無 線埠以及該計算裝置的無線埠係分別更包括一個紅外線埠 〇 75. 如申請專利範圍第73項之系統，其中該探針的無 線埠以及該計算裝置的無線埠係分別更包括一個射頻埠。 76. 如申請專利範圍第74項之系統，其中該探針與計 算裝置係分別包含一個用於控制分別透過該探針的無線埠 以及該計算裝置的無線埠之通訊的紅外線協定堆疊。 ______10___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） ---------------------------------------訂----------------$· (請先閲讀背面之注意事頊再塡寫本頁〕 537885 λ, Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 77.如申請專利範圍第75項之系統，其中該探針與計 算裝置係分別包含一個用於控制分別透過該探針的無線璋 以及該計算裝置的無線埠之通訊的射頻協定堆疊。 78·—種超音波成像系統，其係包括： 一個具有一個換能器之探針殼體； 一個與該探針殻體通訊之介面系統，該介面系統係具 有一個波束形成電路、一個記憶體、一個系統控制器的積 體電路以及一個通訊控制電路；以及 一個計算裝置，其係以一個通訊介面連接至該介面系 統的通訊控制電路，該電腦係處理顯示資料。 79. 如申請專利範圍第79項之系統，其中該通訊控制 電路是一種數位通訊系統。 80. 如申請專利範圍第78項之系統，其中在該介面系 統與計算裝置之間的通訊介面是一個無線介面。 81. 如申請專利範圍第79項之系統，其中該波束形成 模組是一個電荷領域的處理器之波束形成模組，並且其中 該控制電路更包括一個前置放大器/TGL模組。 82·如申請專利範圍第79項之系統，其更包括一個補 助滅不裝置，其係藉由一個第二通訊介面連接至該計算裝 置。 83·如申請專利範圍第82項之系統，其中在該介面系 統與計算裝置之間以及在該補助顯示裝置與計算裝置之間 的通訊介面中之至少一個通訊介面是無線的。 本紙張尺度適$ t目S S標準（CNS) A4規格(210 X " ' -- ---------------------------------------訂----------------線· (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)
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