超声成像设备 【发明背景】
本发明涉及一种超声成像设备，具体地说涉及一种由能够分离和组合的两部分组成的超声成像设备。相关技术
在超声成像设备中，通过脉冲超声束扫描成像的目标的内部并接收回波，获得与回波的强度面对应的图像数据，从该图像数据中形成“B-模式”图像。这种技术有时称为B-模式成像。
此外，确定脉冲超声波的回波中的多普勒频移(Doppler shift)，基于该多普勒频移形成血流等的流速分布的彩色图像即“彩色多普勒”图像。可替换的是，形成表示多普勒信号的功率的彩色图像即“功率多普勒”图像。这种技术有时称为脉冲多普勒成像。
此外，确定连续波(CW)超声波的回波的多普勒频移，并将其表示为频谱图像并作为多普勒声音。这种技术有时称为连续波多普勒成像。
将通过这种成像所获得的图像和声音存储在存储媒体或记录媒体中作为成像数据，在需要时读出并显示在显示装置上用于诊断。在具有网络存取装置的超声成像设备中，将成像数据存储在网络中的服务器中以允许连接到该网络地其它终端使用该成像数据。
在半导体IC集成和电子部件微型化方面的改进降低了超声成像设备的重量和尺寸。然而，除了那些具有简化功能的超声成像设备以外，能够执行所有的B-模式成像、脉冲多普勒成像和连续波多普勒成像的通用超声成像设备能够存储成像数据，并且能够实现网络存取，但仍然不能实现适合于便携式的重量和尺寸。发明概述
因此本发明的一个目的是提供一种超声成像设备，这种超声成像设备符合便携性和通用性的要求。
(1)根据解决前述问题的一方面，本发明是一种超声成像设备，该超声成像设备包括：包括超声成像装置的便携式成像设备；以及支持设备，该支持设备包括支持该成像设备的功能的扩展的支持装置并电连接和机械连接到该成像设备以使它能够可取下地与该成像设备组合。
在本方面的本发明中，由于能够可取下地组合包括超声成像装置的便携式成像设备和包括扩展该成像设备的功能的支持装置的支持设备，因此可以从该支持设备中取下该成像设备以便运输，在该成像设备所运到的地点执行超声成像。此外，当成像设备与支持设备组合一起应用时，通过支持设备的支持扩展成像设备的功能，使该设备具有通用性。
(2)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)方面所描述的超声成像设备，其中成像设备具有能够折叠起来以使表面彼此面对的一对表面。
在本方面的本发明中，由于成像设备具有能够折叠起来以使表面彼此面对的一对表面，因此可以折叠它以便运输。
(3)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(2)方面所描述的超声成像设备，其中该对表面中的一个表面具有显示部分，另一个表面具有操作部分。
在本方面的本发明中，由于可折叠的一对表面中的一个表面具有显示部分，另一个表面具有操作部分，因此在控制该操作部分的同时可打开该折叠的表面对来观察该显示部分。
(4)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(3)中任一方面所描述的超声成像设备，其中该支持设备具有用于安装该成像设备的安装部分。
在本方面的本发明中，由于该支持设备具有用于安装该成像设备的安装部分，所以该支持设备和成像设备可合适地组合。
(5)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(4)方面所描述的超声成像设备，其中该安装部分具有电连接成像设备和支持设备的连接部分。
在本方面的本发明中，由于该安装部分具有电连接成像设备和支持设备的连接部分，所以安装自然地形成了电连接。
(6)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(5)方面所描述的超声成像设备，其中该安装部分具有机械连接成像设备和支持设备的连接部分。
在本方面的本发明中，由于该成像设备具有机械连接成像设备和支持设备的连接部分，所以安装自然地形成了机械连接。
(7)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(6)中任一方面所描述的超声成像设备，其中该成像设备和支持设备具有各自的CPU，各自的CPU在彼此类型不相同的相应的OS下运行。
在本方面的本发明中，由于该成像设备和支持设备具有在彼此类型不相同的相应的OS下运行的各自的CPU，所以该成像设备和支持设备可以具有适合于它们的规模的相应的CPU和OS。
(8)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(7)方面所描述的超声成像设备，其中用于在该成像设备中的CPU的OS的配置比用于在支持设备中的CPU的OS的配置更简单。
在本方面的本发明中，由于在该成像设备中的CPU的OS的配置比在支持设备中的CPU的OS的配置更简单，所以该成像设备可以具有适合于便携的规模的CPU和OS。
(9)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(8)中任一方面所描述的超声成像设备，其中通过从直流电源输送的功率运行该成像设备。
在本方面的本发明中，由于通过从直流电源输送的功率运行该成像设备，所以可以应用电池作为该电源。
(10)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(9)方面所描述的超声成像设备，其中该直流电源是内置在该成像设备中的电池。
在本方面的本发明中，由于通过内置的电池输送的功率运行该成像设备，所以在甚至没有电源的地点也可以使用该成像设备。
(11)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(10)中任一方面所描述的超声成像设备，其中通过从交流电源输送的功率运行该支持设备。
在本方面的本发明中，由于通过从交流电源输送的功率运行该支持设备，所以可以使用商用交流电源。
(12)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(11)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在该支持设备中的支持装置包括给成像设备输送功率的装置。
在本方面的本发明中，由于该支持设备给成像设备输送功率，所以不需要单独地给该成像设备输送功率。
(13)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(12)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在该支持设备中的支持装置包括给成像设备输送高压功率的装置。
在本方面的本发明中，由于该支持设备给成像设备输送高压功率，所以该成像设备不需要具有高压产生部分。
(14)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(13)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在该支持设备中的支持装置包括给外部设备输送功率的装置。
在本方面的本发明中，由于该支持设备给外部设备输送功率，所以不需要单独地给该外部设备输送功率。
(15)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(12)-(14)中任一方面所描述的超声成像设备，其中输送功率的装置包括使电源通路的初级和次级隔离的装置。
在本方面的本发明中，由于使自支持设备的电源通路的初级和次级隔离，所以可以防止在不同的系统上的电泄漏。
(16)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(15)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在成像设备中的超声成像装置和在支持设备中的支持装置包括在成像设备和支持设备之间进行数据通信的装置。
在这方面的本发明中，由于在成像设备和支持设备之间进行数据通信，所以可合适地实现通过支持设备对成像设备的支持。
(17)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(16)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在支持设备中的支持装置包括与外部设备进行数据通信的装置。
在本方面的本发明中，由于支持设备与外部设备进行数据通信，所以可合适地实现与外部设备的协作。
(18)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(16)或(17)方面所描述的超声成像设备，其中进行数据通信的装置包括使数据通信通路的初级和次级隔离的装置。
在这方面的本发明中，由于该支持设备的数据通信通路的初级和次级隔离，所以可以防止在不同系统上的电泄漏。
(19)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(18)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在支持设备中的支持装置包括记录由成像设备所捕获的图像的装置。
在本方面的本发明中，由于通过支持设备记录通过成像设备所捕获的图像，所以该成像设备不需要记录图像。
(20)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(19)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在该支持设备中的支持装置包括管理通过成像设备所捕获的图像的装置。
在本方面的本发明中，由于通过支持设备管理通过成像设备所捕获的图像，所以该成像设备不需要管理该图像。
(21)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(20)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在支持设备中的支持装置包括给外部设备输出通过成像设备所捕获的图像的装置。
在本方面的本发明中，由于通过支持设备执行由成像设备所捕获的图像的外部输出，所以该成像设备不需要给外部设备输出图像。
(22)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(21)方面所描述的超声成像设备，其中输出图像的装置包括使图像输出通路的初级和次级隔离的装置。
在本方面的本发明中，由于使自支持设备的图像输出通路的初级和次级隔离，所以可以防止在不同的系统上的电泄漏。
(23)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(1)-(22)中任一方面所描述的超声成像设备，其中在成像设备中的超声成像装置包括执行B-模式成像和/或脉冲多普勒成像中一种或两种成像的装置；以及在支持设备中的支持装置包括通过成像设备执行连续波多普勒成像的装置。
在本方面的本发明中，由于通过成像设备执行B-模式成像和/或脉冲多普勒成像和由支持设备通过成像设备执行连续波多普勒成像，所以该成像设备不需要具有执行连续波多普勒成像的大部分设备。
(24)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(23)方面所描述的超声成像设备，其中执行连续波多普勒成像的装置包括给成像设备输送连续波发射信号的装置。
在本方面的本发明中，由于通过支持设备输送执行连续波多普勒成像的连续波发射信号，所以该成像设备不需要具有连续波发射信号产生部分。
(25)根据解决前述的问题的另一方面，本发明是如第(23)或(24)方面所描述的超声成像设备，其中执行连续波多普勒成像的装置包括从成像设备中采集连续波接收信号的装置。
在本方面的本发明中，由于通过支持设备采集执行连续波多普勒成像的连续波接收信号，所以该成像设备不需要具有连续波接收信号处理部分。
如上文的详细描述，本发明提供一种适合于便携性和通用性要求的超声成像设备。
下文通过描述如在附图中所示的本发明的优选实施例，将会清楚本发明的进一步目的和优点。附图概述
附图1所示为根据本发明的一个实施例的设备的物理结构的示意图。
附图2所示为根据本发明的一个实施例的设备的物理结构一部分的示意图。
附图3所示为根据本发明的一个实施例的设备的物理结构的示意图。
附图4所示为根据本发明的一个实施例的设备的物理结构的示意图。
附图5所示为根据本发明的一个实施例的设备的电路结构的方块图。本发明的详细描述
下文参考附图详细地描述本发明的几个实施例。应该注意的是本发明并不限于这些实施例。附图1示意地示出了超声成像设备的壳体的物理结构，该超声成像设备是本发明的一种实施例。该设备的结构代表根据本发明的设备的一种实施例。
如附图1所示，本设备包括成像设备100和支持设备500。该成像设备100具有基本的超声成像功能。成像设备100是根据本发明的成像设备的一种实施例。支持设备500具有支持成像设备100扩展成像设备100的功能的功能。支持设备500是根据本发明的支持设备的一种实施例。
关于本设备，通过如在附图1中所示的箭头定义前和后、右和左以及上和下的方向。通过铰接400将通常为盒状的壳体200与通常为平面的面板300连接来构造成像设备100。在壳体200的后端的上部和面板300的下端部之间设置该铰接400。
面板300可以绕铰接400面对于壳体200旋转。铰接400具有适度的摩擦阻力以便可以在任意旋转角度上固定面板300。
当面板300逆时针地旋转到在该附图中的最大程度时，如附图2所示，面板300可以折叠在壳体200的上表面上。在下文中有时将这种状态称为成像设备100的折叠状态。在这种状态中彼此面对着的面板300和壳体200的表面组成了根据本发明的表面对的一种实施例。
将壳体200的上表面构造为本发明的操作部分210。操作部分210具有键盘212和输入垫板214。输入垫板214具有一对点按按扭216。输入垫板214用作指点设备。操作部分210是根据本发明的操作部分的一种实施例。在附图中隐藏的壳体200的后表面具有连接到超声探头的连接器。
面板300的前表面构造为显示部分310。显示部分310具有图像显示装置和一对声音输出装置314。对于图像显示装置312，可以应用平板显示器例如LCD(液晶显示器)。对于声音输出装置314，例如可以应用扬声器。显示部分310是根据本发明的显示部分的一种实施例。
该支持设备通常具有盒状的外形。支持设备500的上表面的形状适合于成像设备100的下表面。成像设备100安装在支持设备500上。
成像设备100面对于支持设备500可拆卸。因此，成像设备100可以从支持设备500上取下并如附图2所示地折叠以便运输。
成像设备100具有这样的结构以使它本身能够执行基本的超声成像。因此，在成像设备100所运到地点可以进行超声成像。当成像设备100与所连接的支持设备500一起使用时，通过应用支持设备500的扩展功能可以进行精确地成像等。支持设备500固定地安装在扫描室等中，当要进行精确成像时，成像设备100与连接在扫描室中的支持设备500一起应用。
附图3所示为当成像设备100从支持设备500取下时的状态。如图所示，支持设备500具有在它上表面或顶部分550上的连接器560。连接器560在上部方向上突伸。顶部部分550是根据本发明的安装部分的一种实施例。连接器560是根据本发明的连接部分的一种实施例。它也是连接部分的一种实施例。
在成像设备100的下表面上具有对应于连接器560的接受器120，这将在下文描述，当在支持设备500上安装成像设备100时，电连接并机械地连接连接器560和接受器120。
附图4所示为连接器560和接受器120的连接状态。如图所示，接受器120下凹以容纳连接器560。在接受器120和连接器560之间的接合形成了成像设备100和支持设备500的机械连接。
连接器560具有从连接器560的顶部到底部朝内延伸的凹入部分562，接受器120具有从接受器120的底部到入口突出的突出部分122。突出部分122与凹入部分562配合。突出部分122的外表面和凹入部分562的内表面的每个表面都具有许多相对应的电接触，在相应的接触之间的连接形成了成像设备100和支持设备500的电连接。
附图5所示为本设备的电结构的方块图。如图所示，成像设备100具有CPU(中央处理单元)102。CPU102与存储器104连接。存储器104存储有OS(操作系统)和在OS下运行的各种用于超声成像的应用程序。CPU102是根据本发明的CPU的一种实施例。
对于OS，可以应用例如在PDA(个人数据助理)中所使用的面对较简单的配置的OS。因此，CPU102的配置可以简单，存储器104的容量可以相应地减小。该OS是根据本发明的OS的一种实施例。
该CPU也与操作部分210和显示部分310连接。使用者通过操作部分210和显示部分310交互地操作本设备。
CPU102也与扫描控制部分106和发射/接收部分108连接。扫描控制部分106连接到发射/接收部分108。发射/接收部分108与超声探头600连接。使用者通过将探头600紧靠在要成像的目标700上来使用超声探头600。
在扫描控制部分106的控制下发射/接收部分108通过脉冲超声束扫描目标700的内部，并接收超声波的回波。扫描控制部分106在CPU102的控制下执行扫描控制。由此执行B-模式成像扫描和脉冲多普勒成像扫描。
将来自发射/接收部分108的回波接收信号输入到CPU102。CPU102基于输入信号产生图象。由此产生B-模式图象和脉冲多普勒图象。
在显示部分310的图象显示装置312上显示B-模式图象和脉冲多普勒图象。B-模式图象表示在目标700内的组织的横截面图象。脉冲多普勒图象表示在目标700内的血流的流速分布等。
成像部分100具有直流电源部分110。直流电源部分110给CPU102、存储器104、扫描控制部分106、发射/接收部分108、操作部分210和显示部分310输送直流电功率。直流电源部分110是根据本发明的直流电源的一种实施例。
从支持设备500给直流电源部分110输送交流电功率，并且该直流电源部分110基于该交流电功率产生直流电功率。在直流电源部分110中并入可再充电的电池112，并还具有对可再充电的电池112进行充电的充电电路。可再充电的电池112是根据本发明的电池的一种实施例。
当成像设备从支持设备500取下时，直流电源部分110从可再充电的电池给几个部分输送功率。因此，当成像设备100从支持设备500取下时还可以使用该成像设备100。
支持设备500具有CPU502。CPU502是根据本发明的CPU的一种实施例。CPU502与主存储器504和外部存储器506连接。对于主存储器504，例如可以应用RAM(随机存储器)。对于外部存储器506，例如可以应用HDD(硬盘驱动器)装置。
外部存储器506存储OS和在该OS下运行的各种应用程序。该OS是根据本发明的OS的一种实施例。该应用程序主要是用于支持成像设备100并扩展它的功能的应用程序。从外部存储器506将OS和应用程序装入主存储器504中以便执行。
在执行该应用程序的过程中由CPU502所处理的几种类型的数据都存储在外部存储器506。该数据包括由成像设备100所捕获的图象数据。
对于该OS，可以应用完整配置的OS，比如在PC(个人计算机)或EWS(工程工作站)中所使用的OS。因此，CPU102的配置具有较高的性能，主存储器504和外部存储器506的容量也成比例地变大。
CPU502与CPU102连接。例如通过与USB(通用串行总线)标准或IEEE1394标准相兼容的数据传输线实现在这些CPU之间的连接。因此，CPU502和CPU102彼此可以进行数据通信。
由使用者从操作部分210给CPU502输入的指令等通过CPU102传输给CPU502。因此，CPU502在使用者的控制下执行几种类型的支持操作，这些操作将在下文中描述。由通过数据传输线彼此连接的CPU502和CPU102组成的部分是根据本发明执行数据通信的装置的一种实施例。
CPU502与连续波(CW)发射/接收部分510相连接。连续波发射/接收部分510通过成像设备100与超声探头600连接。连续波发射/接收部分510在CPU502的控制下执行连续超声波的发射和超声波的回波的接收。
应该注意的是通过在成像设备100中的发射/接收部分108可以接收该回波。连续波发射/接收部分510是根据本发明输送连续波发射信号的装置的一种实施例。它还是采集连续波接收信号的装置的一种实施例。
将所接收的连续波回波信号输入到CPU502。CPU502确定在连续波回波信号中的多普勒频移，并对多普勒频移执行频谱分析。通过数据通信将所获得频谱发送到在成像设备100中的CPU102。
如果通过在成像设备100中的发射/接收部分108执行回波接收，则由CPU102执行频谱分析。CPU102将频谱作为图象显示在显示部分310的图象显示装置312上，并还从声音输出装置314中输出多普勒声音作为声音。
由于连续波发射/接收部分510具有面对大量的硬件，如果在成像设备100中提供部分510，则成像设备100相应地增加而失去便携性。因此，在不希望搬运的支持设备500中提供连续波发射/接收部分510。由于当要求精确诊断时通常进行由连续波多普勒进行的诊断，因此从在成像设备100所运到的现场所执行的基本超声成像功能中可以省去连续波多普勒功能而不会有实质的困难。
通过CPU102将由成像设备100所捕获的图象数据传输到在支持设备500中的CPU502中。CPU502将图象数据存储在外部存储器506。此外，由CPU502所确定的多普勒信号的频谱也存储在外部存储器506中。因此，在外部存储器506中形成成像数据文件。
CPU502与记录部分508连接。对于记录部分508，应用记录装置(例如MOD(磁光盘)或DVD(数字通用盘))作为记录媒体。CPU502通过记录部分508将成像数据文件记录在记录媒体上并存储成像数据文件。记录部分508是根据本发明的记录图象的装置的一种实施例。
通过CPU502管理存储在外部存储器506中的成像数据文件和记录在记录媒体上的成像数据文件。CPU502是根据本发明管理图象的装置的一种实施例。使用者根据要求可以读出存储在外部存储器506中的成像数据文件和记录在记录媒体上的成像数据文件并显示在显示部分310上。
支持设备500具有图象信号转换部分512。图象信号转换部分512是用于转换从在成像设备100中的CPU102中输入的图象信号的格式。
将从CPU102中输入的图象信号转换为例如与NTSC(美国国家电视制式委员会)标准或PAL(逐行倒相)标准相兼容的电视型图象信号，而该从CPU102中输入的图象信号与适合于显示部分310的标准(比如VGA标准和SVGA标准)相兼容。
通过带有输入和输出隔离的隔离器514将经转换的信号输出到外部设备。对于隔离器514，例如可以应用光电耦合器。通过隔离器516将在转换之前的VGA信号等信号输出到外部设备。隔离器514、516和518都是根据本发明的使初级和次级隔离的装置的实施例。
通过隔离器518，CPU502能够与外部设备进行数据通信。对于到外部设备的数据通信通路，可以应用USB等。存储在外部存储器506或记录媒体中的成像数据由此输送到外部设备。CPU102是根据本发明执行数据通信的装置的一种实施例。它还是将图象输出到外部设备的装置的一种实施例。
外部设备包括例如网络终端，通过终端将成像数据上载到在网络中的服务器等。此外容易认识到，从服务器等中将几种数据和程序下载到当前设备中。
由于通过隔离器514、516和518实现隔离以执行图象信号的外部输出和数据通信，因此可以防止在当前设备和外部设备之间产生电泄漏等，由此确保安全。
支持设备500具有电源变压器522，从交流电源520中给该电源变压器522输送交流电功率。电源变压器522的次级与隔离变压器524隔离。隔离变压器524产生许多交流电功率输出，这些交流电功率输出分别隔离。通过隔离变压器524，使许多输出在初级和次级之间隔离，并且彼此隔离，因此防止了在它们之间产生电泄漏。由此确保安全。
将来自隔离变压器524的许多交流电功率输出输送到直流电源部分526和直流高压电源部分528以及在成像设备100和外部设备中的直流电源部分110。
直流电源部分526基于所输送的交流电功率产生直流电功率。将所产生的直流电功率输送到CPU502、主存储器504、外部设备506、记录部分508、连续波发射/接收部分510和图象信号转换部分512。
直流高压电源部分528基于所输送的交流电功率产生直流高压电功率。将所产生的直流高压电功率输送到在成像设备100中的发射/接收部分108。当例如在进行精确成像中需要发射高输出超声脉冲时应用直流高压电功率。
由电源变压器522和隔离变压器524所组成的部分是根据本发明给成像设备输送功率的装置的一种实施例。它还是给外部设备输送功率的装置的一种实施例。直流高压电源部分528是给成像设备输送高压电功率的装置的一种实施例。隔离变压器524是使初级和次级隔离的装置的一种实施例。
虽然参考优选实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的精神范围的前提下在与本发明相关的领域中的熟练人员可以对这些实施例作出各种变化和替换。因此，本发明的范围不仅包含上文所描述的这些实施例，还包含落在所附加的权利要求的范围内的所有实施例。
在不脱离本发明的精神范围的前提下可以构造出许多不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的特定的实施例，而是以所附加的权利要求来限定。