本實(shí)用新型涉及一種無線超聲成像系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量輸入輸出的無線超聲成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超聲技術(shù)在臨床醫(yī)療成像方面有廣泛的應(yīng)用，超聲成像通過接受聲波在組織器官中產(chǎn)生的回波，并經(jīng)過檢波和成像處理后，顯示生物組織的斷層結(jié)構(gòu)信息。通常地，超聲探頭經(jīng)過連接線纜與主機(jī)相連，主機(jī)通過連接線纜發(fā)送和接收相關(guān)信息。由于有連接線纜的限制，探頭的使用空間受到極大的限制，而且連接線纜也容易破損或彎折，使得超聲系統(tǒng)的維修或者故障經(jīng)常發(fā)生。

另一方面，在超聲成像過程中通常會額外采集一些生物信號，此外，還需要對一些相關(guān)部件進(jìn)行控制，這些生物信號的采集和相關(guān)部件的控制，需要額外的生物傳感器設(shè)備和控制單元，由于缺少系統(tǒng)集成，許多儀器疊加在一起很容易出現(xiàn)誤操作，也不利于降低儀器成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集和控制多參量的無線超聲成像系統(tǒng)，對生物組織結(jié)構(gòu)成像以及生物相關(guān)信號進(jìn)行同時(shí)采集和控制并快速處理，以便為生物檢測提供更加簡便、靈活的檢測。

于是，本實(shí)用新型提供了一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量輸入輸出的無線超聲成像系統(tǒng)，包括探頭和系統(tǒng)主機(jī)，其中探頭包括：無線傳輸模塊、主控制模塊、超聲模塊、多參量采集控制模塊和存儲模塊。無線傳輸模塊接收系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送的控制命令，并將探頭采集到超聲圖像信號和參量信號通過無線發(fā)送的形式傳輸給系統(tǒng)主機(jī)，主控制模塊也向超聲模塊發(fā)送超聲采集命令，并接收所采集到的超聲圖像信號；主控制模塊還同時(shí)向多參量采集控制模塊發(fā)送參量采集和控制信息，并接收所采集到的參量信號；存儲模塊將采集到的超聲圖像信號和參量信號進(jìn)行緩存和打包。

上述同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量輸入輸出的無線超聲成像系統(tǒng)中的探頭還包括：電源模塊，電源模塊對無線超聲裝置提供所需的電源，優(yōu)選的，其充電方式包括通常的有線充電，如USB充電或者電源適配器充電，也可以是無線充電的形式。

優(yōu)選的，上述同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量輸入輸出的無線超聲成像系統(tǒng)，超聲模塊包括波形產(chǎn)生模塊、信號驅(qū)動模塊、發(fā)送/接收模塊、超聲探頭、前置放大模塊、濾波器和AD轉(zhuǎn)換器，其中，主控制模塊將工作信號依次通過波形產(chǎn)生模塊、信號驅(qū)動模塊、發(fā)送/接收模塊傳遞至超聲探頭，超聲探頭工作后再將信號依次通過發(fā)送/接收模塊、前置放大模塊、濾波器和AD轉(zhuǎn)換器傳輸回主控制模塊。

其中,所述超聲探頭包括單陣元超聲探頭、線陣陣列的超聲探頭、凸陣陣列的超聲探頭和面陣陣列的超聲探頭。

優(yōu)選的，上述的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量輸入輸出的無線超聲成像系統(tǒng)，所述多參量采集控制模塊包括模擬輸入端、數(shù)字輸入端、模擬輸出端和數(shù)字輸出端。

所述模擬輸入端包括模擬輸入信號、前置放大電路、濾波電路和AD轉(zhuǎn)換器；其中，模擬輸入信號依次通過前置放大電路、濾波電路和AD轉(zhuǎn)換器傳輸至主控制模塊；

所述模擬輸出端包括模擬輸出信號、驅(qū)動電路、濾波電路和DA轉(zhuǎn)換器；其中，信號從主控制模塊依次通過DA轉(zhuǎn)換器、濾波電路和驅(qū)動電路傳輸出為模擬輸出信號。

優(yōu)選的，所述模擬輸入信號可以是力學(xué)信號、語音信號、心電信號、肌電信號、腦電信號、加速度信號、角加速度信號等；

優(yōu)選的，所述模擬輸出信號可以是電平信號、正弦波信號、三角波信號、方波信號、脈沖信號等。

所述數(shù)字輸入端包括數(shù)字輸入信號和數(shù)字讀出，數(shù)字輸入信號通過數(shù)字讀出傳輸至主控制模塊；

所述數(shù)字輸出端包括數(shù)字輸出信號和數(shù)字寫入；數(shù)字輸出信號從主控制模塊通過數(shù)字寫入輸出。

優(yōu)選的，數(shù)字輸入信號可以是開關(guān)或按鈕提供的指令控制信號、由測量模塊檢測的血氧飽和度、溫濕度、運(yùn)動信號、視頻信號，還包括以0、1數(shù)字信號，以及進(jìn)行傳輸?shù)母鞣N接口輸入?yún)f(xié)議，如I2C、SPI等；

優(yōu)選的，數(shù)字輸出信號包括0、1數(shù)字信號，以及進(jìn)行傳輸?shù)母鞣N接口輸出協(xié)議，如I2C、SPI等；

優(yōu)選的，上所述無線超聲成像系統(tǒng)，所述模擬輸入端和數(shù)字輸入端可以分別接上不同的傳感器模塊，收集傳感器獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)；模擬輸出端和數(shù)字輸出端可以分別連接各種相應(yīng)的控制器，實(shí)現(xiàn)對不同控制器的控制。

優(yōu)選的，上述無線超聲成像系統(tǒng)，系統(tǒng)主機(jī)中包括主機(jī)無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)發(fā)送單元、超聲數(shù)據(jù)、超聲圖像重建、超聲圖像顯示、參量信號數(shù)據(jù)、信號處理、信號顯示、超聲成像控制和參量信號控制。其中，數(shù)據(jù)發(fā)送單元將超聲成像控制和參量信號控制的信號通過數(shù)據(jù)發(fā)送單元傳輸?shù)街鳈C(jī)無線傳輸模塊，主機(jī)無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送單元的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收單元，數(shù)據(jù)接收單元將超聲數(shù)據(jù)和參量信號數(shù)據(jù)分別解析出來，所述超聲數(shù)據(jù)經(jīng)過超聲圖像重建后進(jìn)行超聲圖像顯示，所述參量信號數(shù)據(jù)經(jīng)過信號處理后進(jìn)行信號顯示。

優(yōu)選的，上述無線超聲成像系統(tǒng)，探頭中的超聲模塊和多量采集控制模塊集成在一起。

優(yōu)選的，上述無線超聲成像系統(tǒng)，探頭中的超聲探頭通過探頭連接線與探頭中其他模塊連接。

本實(shí)用新型所述的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量輸入輸出的無線超聲成像系統(tǒng)，通過將無線連接的方式將系統(tǒng)主機(jī)和探頭連接起來，并采用多量采集控制模塊對生物組織結(jié)構(gòu)成像以及生物相關(guān)信號進(jìn)行同時(shí)采集和控制并快速處理，以便為生物檢測提供更加簡便、靈活的檢測。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是超聲模塊的工作流程圖；

圖3是多量采集控制控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是系統(tǒng)主機(jī)的工作示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型中超聲探頭的連接方式示意圖；

圖7是本實(shí)用新型中實(shí)施例的應(yīng)用示意圖；

圖8是本實(shí)用新型工作的流程圖；

圖9是數(shù)據(jù)同步示意圖；

圖10超聲圖像和參量信號示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

如附圖1所示，本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：探頭S1和系統(tǒng)主機(jī)3。其中探頭S1包括：超聲模塊1、多參量采集控制模塊2、主控制模塊4、存儲模塊5、無線傳輸模塊6和電源模塊7。

主控制模塊4向超聲模塊1發(fā)送超聲采集命令，并接收采集到的超聲圖像信號，同時(shí)主控制模塊4也向多參量采集控制模塊2發(fā)送參量采集和控制信息，并接收所采集到的參量信號，所采集到的超聲圖像信號和參量信號由存儲模塊5進(jìn)行緩存和打包，無線傳輸模塊6將采集到超聲圖像信號和參量信號通過無線發(fā)送的形式，傳輸給系統(tǒng)主機(jī)3；另一方面，無線傳輸模塊6接收系統(tǒng)主機(jī)3發(fā)送的控制命令，系統(tǒng)主機(jī)3接收到相應(yīng)的超聲圖像信號和參量信號進(jìn)行分析和處理。

電源模塊7對無線超聲裝置S1提供所需的電源，其充電方式包括通常的有線充電，如USB充電或者電源適配器充電，也可以是無線充電的形式。

優(yōu)選的，無線傳輸模式包括WIFI傳輸、藍(lán)牙傳輸，也可以是任何形式的無線通信方式，如3G、4G通信等。

如圖2所示，所述超聲模塊1包括超聲探頭101、發(fā)送/接收模塊102、信號驅(qū)動模塊103、波形產(chǎn)生模塊104、前置放大模塊105、濾波器106、AD轉(zhuǎn)換器107。

其中，超聲模塊1中的波形產(chǎn)生模塊104接收主控制模塊4的信號并整合出可以控制超聲探頭101工作的信號，該信號經(jīng)過信號驅(qū)動模塊103和發(fā)送/接收模塊102后，驅(qū)動超聲探頭101產(chǎn)生超聲發(fā)射信號。當(dāng)發(fā)射信號經(jīng)過檢測組織產(chǎn)生回波后，再由超聲探頭101探測并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過發(fā)送/接收模塊102，再由前置放大模塊105做信號放大和濾波器106做信號濾波，通過AD轉(zhuǎn)換器107將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由主控制模塊4記錄下具有組織信息的超聲信號。

優(yōu)選的，超聲探頭101包括單陣元超聲探頭、線陣陣列的超聲探頭、凸陣陣列的超聲探頭以及面陣陣列的超聲探頭等。

如圖3所示，多參量采集控制模塊2包括模擬輸入端201、數(shù)字輸入端202、模擬輸出端203、數(shù)字輸出端204。

作為優(yōu)選，所述模擬輸入端201包括模擬輸入信號、前置放大電路、濾波電路、AD轉(zhuǎn)換器。其中模擬輸入信號包括模擬差分輸入信號、模擬單端輸入信號等等。具體模擬輸入信號可以是力學(xué)信號、語音信號、心電信號（ECG）、肌電信號(EMG)、腦電信號（EEG）、加速度信號、角加速度信號等。其模擬輸入端口201可以連接力學(xué)傳感器、語音話筒、心電電極、肌電電極、腦電電極等。

作為優(yōu)選，所述數(shù)字輸入端202包括數(shù)字輸入信號、數(shù)字讀出。具體數(shù)字輸入信號可以是開關(guān)或按鈕提供的指令控制信號、由測量模塊檢測的血氧飽和度、溫濕度、運(yùn)動信號（如加速度、角度、速度等參數(shù)）等，視頻信號，數(shù)字輸入信號還包括以0、1數(shù)字信號，以及進(jìn)行傳輸?shù)母鞣N接口輸入?yún)f(xié)議如I2C、SPI等。其數(shù)字輸入端202連接的設(shè)備可以是：按鍵、氣體傳感器、溫濕度傳感器、加速度傳感器、攝像頭等。

作為優(yōu)選，所述模擬輸出端203包括模擬輸出信號、驅(qū)動電路、濾波電路、DA轉(zhuǎn)換器。模擬輸出信號包括各種可以驅(qū)動外部設(shè)備工作的信號，如電平信號、正弦波信號、三角波信號、方波信號、脈沖信號等。模擬輸出端203連接的設(shè)備主要包括：電機(jī)、馬達(dá)、電磁閥等

作為優(yōu)選，所述數(shù)字輸出端204包括數(shù)字輸出信號、數(shù)字寫入。數(shù)字輸出信號包括以0、1數(shù)字信號，以及進(jìn)行傳輸?shù)母鞣N接口輸出協(xié)議如I2C、SPI等。數(shù)字輸出端204連接的主要設(shè)備包括：指示燈、各種傳感器（氣體、溫濕度、加速度）、攝像頭等。

如圖1所示，模擬輸入端和數(shù)字輸入端可以分別接上不同的傳感器模塊，收集傳感器獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)；模擬輸出端和數(shù)字輸出端可以分別連接各種相應(yīng)的控制器及傳感器，以實(shí)現(xiàn)對不同控制器及傳感器的控制。

如圖4所示，所述系統(tǒng)主機(jī)3包括主機(jī)無線傳輸模塊301、數(shù)據(jù)接收單元302、超聲數(shù)據(jù)303、超聲圖像重建304、超聲圖像顯示305，信號數(shù)據(jù)306，參量信號處理307，信號顯示308，此外還包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元309、超聲成像控制310和參量信號控制311。

系統(tǒng)主機(jī)3中，主機(jī)無線傳輸模塊301可以將數(shù)據(jù)發(fā)送單元309的信息通過無線的方式發(fā)送出去，也可以將所收集到的超聲信號和參量信息接收并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收單元302。數(shù)據(jù)接收單元302將超聲數(shù)據(jù)303和參量信號數(shù)據(jù)306分別解析出來，超聲數(shù)據(jù)303經(jīng)過超聲圖像重建304后進(jìn)行超聲圖像顯示305。超聲圖像重建304包括進(jìn)行信號處理和圖像重建的各種方法，如超聲信號變換、圖像濾波、插值、增強(qiáng)等。

參量信號數(shù)據(jù)306經(jīng)過相應(yīng)的信號處理307如信號濾波、插值、平滑等，解析出有用信號進(jìn)行信號顯示308。

超聲成像控制310主要包括超聲掃描控制、聚焦控制、閾值控制等。

參量信號控制311包括參量幅度、頻率、周期的控制等。

優(yōu)選的，系統(tǒng)主機(jī)3包括手機(jī)、平板電腦、掌上電腦、筆記本、工控機(jī)等。

優(yōu)選的，主控制模塊4包括可編程門陣列（FPGA）、數(shù)字信號處理器（DSP）、CPLD等集成電路。

如圖5所示，探頭S1和系統(tǒng)主機(jī)3，探頭S1將超聲模塊1和多參量采集控制模塊2集成在一起。此集成方式有利于做成手持式無線檢測探頭，有助于提高裝置使用的方便性和靈活性。

如圖6所示，超聲探頭101通過探頭連接線108與探頭S1中的其他模塊連接。超聲探頭101可以貼附在組織表面進(jìn)行檢測，此分立方式有利于做成穿戴式無線超聲裝置。

圖7所示，超聲探頭101貼附在手臂上，各傳感器如：力學(xué)傳感器、肌電傳感器、加速度傳感器等，以及控制器如：振動裝置、加壓裝置等可以貼在手臂上測量和產(chǎn)生各種相關(guān)信息。

如圖8所示，本實(shí)施例的多參量輸入輸出無線超聲系統(tǒng)的操作步驟如下：

第一步：啟動無線超聲裝置，超聲裝置進(jìn)行無線信號搜索和匹配。如果無線連接p2成功，將準(zhǔn)備進(jìn)行工作；如果無線連接p2失敗，將結(jié)束工作。

第二步：系統(tǒng)開始初始化設(shè)置，向無線超聲裝置發(fā)送超聲控制信號p3和參量控制信號p4。

第三步：系統(tǒng)接收參量信號p5和超聲數(shù)據(jù)p6。

第四步：進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理p7和數(shù)據(jù)保存p8。

第五步：完成超聲圖像和參量信號的顯示p9。

第六步：判斷是否繼續(xù)或者結(jié)束操作。

無線超聲系統(tǒng)在工作時(shí)，主要按照超聲圖像的幀處理方式進(jìn)行同步處理，每處理完一幀超聲圖像，相應(yīng)地處理一次參量信號。具體地，在發(fā)送超聲采集相關(guān)命令后，將發(fā)送參量控制命令；當(dāng)采集到超聲圖像后，進(jìn)行參量數(shù)據(jù)采集；每幀超聲圖像與參量數(shù)據(jù)以及對于的時(shí)間信息進(jìn)行捆綁，然后緩存起來。在數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳輸給系統(tǒng)主機(jī)后，超聲圖像和參量數(shù)據(jù)分別提取出來，并按照時(shí)間順序進(jìn)行重建。

圖9和圖10顯示了超聲圖像、參量信息存儲結(jié)構(gòu)和圖像及波形的顯示。通過超聲圖像可以分析出組織的相關(guān)結(jié)構(gòu)信息，通過多參量信息可以分析出組織在測量過程中的其他相關(guān)信息。有助于全面、系統(tǒng)地對生物組織進(jìn)行更加深入有效的系統(tǒng)分析。

以上結(jié)合附圖所描述的實(shí)施例僅僅是本的優(yōu)實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不是對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的設(shè)定，任何基于本實(shí)用新型的思路所做的改進(jìn)都理應(yīng)在本實(shí)用的保護(hù)范圍之內(nèi)。