專利名稱：用于手掌式超聲波診斷儀數(shù)字掃描變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種數(shù)字掃描變換器，具體地講，本實(shí)用新型涉及的是一種用于手掌式數(shù)字化多功能超聲波診斷儀的數(shù)字掃描變換器。
在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域內(nèi)，超聲波診斷儀與X光機(jī)、CT、核磁共振等影像檢查相比，具有實(shí)時(shí)性、使用方便，無射線損傷以及費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。
但現(xiàn)有的高質(zhì)量的B超成像儀體積太大，難以搬動(dòng)，無法靈活進(jìn)入手術(shù)室、急診室、監(jiān)護(hù)室、產(chǎn)房、事故和災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)等特殊場(chǎng)合。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于手掌式數(shù)字化多功能超聲波診斷儀的數(shù)字掃描變換器。
本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的可以通過以下方式得以實(shí)現(xiàn)設(shè)置一數(shù)字掃描變換器，該掃描變換器是B超成像儀的關(guān)鍵部件，它可以將接收的超聲儀器信號(hào)以圖像形式顯示出來，所謂的變換指的是掃描速度的變換和掃描坐標(biāo)格式的變換；同時(shí)，本實(shí)用新型采用了ASIC技術(shù)，將大量的高速硬件集成在一個(gè)芯片之中，大大縮小了體積和降低了功耗，并提高了可靠性，用以替代現(xiàn)有技術(shù)中采用大量高速硬件來實(shí)現(xiàn)多種變換的方式。
以下是本實(shí)用新型的
，通過附圖說明并結(jié)合詳細(xì)描述，可以清楚地理解本實(shí)用新型，其中附圖1是本實(shí)用新型所述的手掌式超聲波診斷儀的系統(tǒng)框圖；附圖2是本實(shí)用新型所述的手掌式超聲波診斷儀中數(shù)字掃描變換器(U1)的7個(gè)部分集成在一個(gè)IC芯片中的內(nèi)部框圖；附圖3是本實(shí)用新型所述的存貯和顯示系統(tǒng)中數(shù)據(jù)讀修改寫控制器的讀修改寫周期示意圖；附圖4是本實(shí)用新型所述的存貯和顯示系統(tǒng)的讀寫周期示意圖；附圖5是本實(shí)用新型所述的在一個(gè)存貯器上實(shí)現(xiàn)圖象、圖形、字符等多參數(shù)實(shí)時(shí)貯存和顯示的框圖；其中，圖5b、c、d表示的電路圖分別在標(biāo)注的位置Φ、Ω、β、δ連接。
附圖6是本實(shí)用新型所述的由12個(gè)超聲元組合而成一束超聲束的示意圖；附圖7是本實(shí)用新型所述的可編程高密度接受焦點(diǎn)系統(tǒng)的框圖；本實(shí)用新型所述的手掌式B超成像儀包括11個(gè)部分組成，其系統(tǒng)框圖見附圖1，詳細(xì)說明如下第一部分U1數(shù)字掃描變換器，其內(nèi)部組成分為7個(gè)部分，集成在一個(gè)IC芯片內(nèi)。
第二部分U2存貯器存貯超聲回波數(shù)據(jù)、圖像、圖形、文本數(shù)據(jù)。
第三部分U3高壓發(fā)射開關(guān)系統(tǒng)，產(chǎn)生高壓發(fā)射脈沖，并且連接到相應(yīng)的超聲發(fā)射振元。
第四部分U4接收動(dòng)態(tài)孔徑多焦點(diǎn)系統(tǒng)，將不同的振元超聲回波信號(hào)接收組合延時(shí)。
第五部分U5放大檢波，將回波信號(hào)放大、檢波。
第六部分U6數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，將超聲回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
第七部分U7CPU中央處理器，控制、計(jì)算等功能。
第八部分U8D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換，將圖像信號(hào)、文本、圖形信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量。
第九部分U9顯示器，可接標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)顯示器，也可接TFT薄膜晶體管液晶顯示器。
第十部分U10面板，按鍵，可通行功能、測(cè)量操作。
第十一部分U11探頭，可接線陣探頭或凸陣探頭。
本實(shí)用新型所述的手掌式B超成像儀工作流程說明，見附圖1，由U1中的發(fā)射編碼器、焦點(diǎn)發(fā)生器發(fā)出的不同焦點(diǎn)、不同板元的發(fā)射信號(hào)，通過U3高壓發(fā)射開關(guān)系統(tǒng)接至U11超聲探頭(線陣、凸陣)中的不同超聲陣元，發(fā)出一組超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)通過人體產(chǎn)生回波，由U1中的接收通道編碼、接收焦點(diǎn)編碼控制器控制通過接收動(dòng)態(tài)孔徑多焦點(diǎn)系統(tǒng)U4，將多組不同的振元回波信號(hào)合成延時(shí)，即聚焦；再通過U5放大檢波邊緣處理等處理形成一束超聲束；通過U6模式數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；該數(shù)字信號(hào)再通過U1中的圖像數(shù)據(jù)幀處理器進(jìn)行不同系數(shù)的幀處理，由U1中的DSC產(chǎn)生寫入地址，存入存貯器U2中，完成了一根超聲探測(cè)線的過程；接著按以上過程完成第二線、第三線…，直至形成一幅超聲波聲像圖。
另一方面，U1中的圖形、圖像、文本、分離合成器將存貯器U2讀出的數(shù)據(jù)分離，并且通過U8數(shù)據(jù)換器與U1中的視頻發(fā)生器的同步信號(hào)發(fā)生器的同步信號(hào)一起混合成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，送至標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)顯示器或TFT薄膜晶體管液晶顯示器，U7中央處理器完成面板操作、測(cè)量、計(jì)算等功能。
為了更清楚地解釋本實(shí)用新型的創(chuàng)造性所在，下面更加具體地描述能夠真正實(shí)現(xiàn)B超診斷儀手掌化的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即，高集成數(shù)字掃描變換器、數(shù)據(jù)存貯器和高密度多焦點(diǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接收放大系統(tǒng)。
在本實(shí)用新型所述的手掌化B超診斷儀中，其關(guān)鍵的技術(shù)之一是構(gòu)造具有高度集成的、靈活可靠的數(shù)字掃描變換器(U1)；所述的數(shù)字掃描變換器(U1)，其內(nèi)部組成分為7個(gè)部分，它們集成在一個(gè)IC芯片內(nèi)，見附圖2。
1．DSC數(shù)字掃描變換讀寫地址形成器。
2．存貯器控制存貯器讀寫、地址切換、凍結(jié)等控制。
3．圖像數(shù)據(jù)幀處理器對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行幀處理。
4．視頻發(fā)生器產(chǎn)生HS、VS等一些視頻同步信號(hào)。
5．發(fā)射編碼器、焦點(diǎn)發(fā)生器產(chǎn)生不同焦點(diǎn)、不同振元的發(fā)射信號(hào)。
6．接收通道編碼、接收焦點(diǎn)編碼控制產(chǎn)生不同接收通道的編碼，以及不同焦點(diǎn)的開關(guān)延時(shí)碼。
7．圖像、圖形、文本分離合成器。
這7部分集成在一個(gè)3萬6千門的ASIC集成芯片內(nèi)，構(gòu)成了U1，此為本實(shí)用新型所述的手掌式B超診斷儀的關(guān)鍵部分。
本實(shí)用新型所述的手掌化B超診斷儀中的另一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)是構(gòu)造高度緊密的數(shù)據(jù)存貯結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)中，在顯示屏上同時(shí)實(shí)時(shí)地顯示帶灰階的圖像、圖形和文本信息時(shí)，通常擁有與顯示區(qū)域相映射的存貯器、圖形存貯器和文本存貯器，以及與它們相對(duì)應(yīng)的存貯器的讀寫控制、數(shù)據(jù)總線、地址總線。
三種數(shù)據(jù)與顯示器的行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)混合將圖像信號(hào)、圖形信號(hào)、文本信號(hào)顯示在相對(duì)應(yīng)的射區(qū)內(nèi)，得到一幅具有灰階的圖像、圖形和文本的組合圖像，但是，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法存在功耗大、體積大等綜合問題，無法直接用于本實(shí)用新型所述的手掌式B超診斷儀。
在本實(shí)用新型所述的手掌式B超診斷儀中，圖像、圖形、文本的顯示除了選擇低功耗、小體積的電子原器件外，在電路設(shè)計(jì)方案上采用一個(gè)存貯器和一套讀寫控制總線來實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像(灰階)和圖形、文本的實(shí)時(shí)存貯和顯示是必須的，其中包括圖像、圖形和文本在存貯器內(nèi)的分布和圖像、圖形、和文本的存貯(寫入)和顯示(輸出)具體見圖5。
一般醫(yī)學(xué)圖像顯示的灰階為64灰階，即用6Bit來表示64灰階。而文本和圖形是沒有灰階的亮和顯示的，即用1Bit數(shù)據(jù)可表示。
本實(shí)用新型的研究人員將存貯器的8位數(shù)據(jù)分割開，低6位(D5-D0)表示圖像數(shù)據(jù)，第7位(D6)表示圖形，第8位(D7)表示文本(字符)；所述存貯器中一個(gè)數(shù)據(jù)8位數(shù)表示三種內(nèi)容，即，低6位為圖像信息，第7位表示圖形信息，第8位表示文本信息，從而解決了圖像、圖形和文本在存貯器內(nèi)的分布，將三個(gè)存貯器合而為一；數(shù)據(jù)讀修改寫控制器可見附圖3，整個(gè)讀修改寫系統(tǒng)過程描述如下，可參見附圖4，整個(gè)過程為讀數(shù)據(jù)-修改圖像-讀數(shù)據(jù)-修寫文本、圖形、讀數(shù)據(jù)等循環(huán)往復(fù)，由于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不具體涉及該部分內(nèi)容，因此不再贅述。
本實(shí)用新型所述的手掌化B超診斷儀中還包括一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)是構(gòu)造高密度多焦點(diǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接收放大系統(tǒng)，見附圖6、7；本實(shí)用新型系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合，解決了因焦點(diǎn)數(shù)據(jù)增加而增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。同時(shí)通過硬編程，焦點(diǎn)的數(shù)目、位置等可以任意改變，焦點(diǎn)的數(shù)目可以增至50個(gè)；這樣，無論是放大圖像，還是超聲探頭的頻率改變，接收焦點(diǎn)將隨之而變，從而大大提高了超聲圖像的分辨率和清晰度，由于該部分內(nèi)容也不是本案所要保護(hù)的內(nèi)容，因此也不再贅述。
本實(shí)用新型由于提出對(duì)數(shù)字掃描變換器具體的解決方案，可以真正實(shí)現(xiàn)B超診斷儀的超小型化，采用本實(shí)用新型所述的數(shù)字掃描變換器可以使所述的手掌化B超成像儀大大降低了系統(tǒng)的功耗，可以配備電池供電，提高了儀器的流動(dòng)性，拓寬了B超成像儀的應(yīng)用領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種用于手掌式超聲波診斷儀數(shù)字掃描變換器，所述的診斷儀包括數(shù)字掃描變換器、存貯器、高壓發(fā)射開關(guān)系統(tǒng)、接收動(dòng)態(tài)孔徑可變系統(tǒng)、放大檢波、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)、CPU中央處理器、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換、顯示器、前面板和探頭，其特征在于所述的數(shù)字掃描變換器包括(1)DSC數(shù)字掃描變換讀寫地址形成器。(2)存貯器控制存貯器讀寫、地址切換、凍結(jié)等控制。(3)圖像數(shù)據(jù)幀處理器對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行幀處理。(4)視頻發(fā)生器產(chǎn)生HS、VS等一些視頻同步信號(hào)。(5)發(fā)射編碼器、焦點(diǎn)發(fā)生器產(chǎn)生不同焦點(diǎn)、不同振元的發(fā)射信號(hào)。(6)接收通道編碼、接收焦點(diǎn)編碼控制產(chǎn)生不同接收通道的編碼，以及不同焦點(diǎn)的開關(guān)延時(shí)碼。(7)圖像、圖形、文本分離合成器。將這7部分集成在一個(gè)3萬6千門的ASIC集成芯片內(nèi)，構(gòu)成了數(shù)字掃描變換器U1；由U1中的發(fā)射編碼器、焦點(diǎn)發(fā)生器發(fā)出的不同焦點(diǎn)、不同板元的發(fā)射信號(hào)，通過U3高壓發(fā)射開關(guān)系統(tǒng)接至U11超聲探頭中的不同超聲陣元，發(fā)出一組超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)通過人體產(chǎn)生回波，由U1中的接收通道編碼、接收焦點(diǎn)編碼控制器控制通過接收動(dòng)態(tài)孔徑多焦點(diǎn)系統(tǒng)U4，將多組不同的振元回波信號(hào)合成延時(shí)，即聚焦；再通過U5放大檢波邊緣處理等處理形成一束超聲束；通過U6模式數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；再通過U1中的幀處理器進(jìn)行不同系數(shù)的幀處理，再由U1中的DSC產(chǎn)生寫入地址，存入存貯器U2中，完成了一根超聲探測(cè)線的過程；接著按以上過程完成第二線、第三線…，直至形成一幅超聲波聲像圖；另一方面，U1中的圖形、圖像、文本、分離合成器將存貯器U2讀出的數(shù)據(jù)分離，并且通過U8數(shù)據(jù)換器與U1中的視頻發(fā)生器的同步信號(hào)一起混合成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，送至顯示器；U7中央處理器完成面板操作、測(cè)量、計(jì)算功能。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是一種用于手掌式超聲波診斷儀數(shù)字掃描變換器,該掃描變換器是B超成像儀的關(guān)鍵部件,它可以將接收的超聲儀器信號(hào)以圖像形式顯示出來,所謂的變換指的是掃描速度的變換和掃描坐標(biāo)格式的變換;由于本實(shí)用新型采用了ASIC技術(shù),將大量的高速硬件集成在一個(gè)芯片之中,大大縮小了體積和降低了功耗,并提高了可靠性,真正實(shí)現(xiàn)B超診斷儀的超小型化,提高了儀器的流動(dòng)性,拓寬了B超成像儀的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)A61B8/00GK2456638SQ0025017
公開日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者王雪喬 申請(qǐng)人:王雪喬