專利名稱：帶有多路復用話音和圖像通信的超聲診斷成像系統(tǒng)的制作方法
帶有多路復用話音和圖像通信的超聲診斷成像系統(tǒng)
本發(fā)明涉及醫(yī)療診斷超聲系統(tǒng)，特別地，涉及能夠在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 上多路復用話音和圖像信息的超聲診斷成像系統(tǒng)。
在許多醫(yī)療"i殳施中，通常的實踐是由超聲波:汰師(sonographer)在 超聲波檢查中掃描病人，由放射科醫(yī)師(radiologist )或超聲波心動圖 醫(yī)師(echocardiographer )在分開的閱讀室或遠程工作站讀取圖4象用于 診斷。在這樣的設置中，通過將用于檢查的超聲系統(tǒng)和閱讀工作站間聯(lián) 網(wǎng)，閱讀圖像的醫(yī)師可以對同時被掃描的多個病人做出診斷。當正在做 出診斷時，病人正在掃描室中，醫(yī)師常常意識到另外的圖像或不同的視 圖可能對于可靠的診斷是有幫助的或有必要的。在那些時候，診斷醫(yī)師 將希望執(zhí)行另外的掃描，而病人仍然在醫(yī)療設施中。實現(xiàn)此的傳統(tǒng)方法 是醫(yī)師離開閱讀室并走進掃描室以試圖在病人離開之前打斷病人和超聲 波才支師?？商鎿Q地，醫(yī)師可以通過給掃描室內(nèi)的超聲波4支師打電話來試 圖實現(xiàn)。這就需要能夠從閱讀室更快速并更容易地聯(lián)系超聲波技師。
公開號為2003/0083563的美國專利申請(Katsman等)提供了一種 針對這種情況的解決方法，該方法使得超聲波技師和醫(yī)師能夠通過超聲 系統(tǒng)彼此通信。該超聲系統(tǒng)和閱讀工作站都裝配有麥克風、揚聲器和語 音識別與處理系統(tǒng)。當一個人向麥克風里講話，語音被轉換為數(shù)字語音 數(shù)據(jù)并被壓縮。已壓縮的語音數(shù)據(jù)通過連接兩個設備的網(wǎng)絡被傳輸至終 端。接收終端解壓縮數(shù)據(jù)，語音識別與處理系統(tǒng)處理數(shù)字語音數(shù)據(jù)并將 它傳輸至揚聲器。通過這種方式超聲波技師和閱讀醫(yī)師可以彼此對話并 且醫(yī)師可以在超聲波檢查期間給超聲波技師以指令。然而其中并沒有解 釋圖像和話音數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡連接的方式。希望復用話音和圖像通信以便 無論何時講話者決定講話時話音和圖像數(shù)據(jù)將自動地共享網(wǎng)絡連接。進 一步還希望能夠擴展在這種話音和圖像通信中進行與不在醫(yī)療設施網(wǎng)絡 上的其它人進行通信的能力。
根據(jù)本發(fā)明的原理，描述了一種診斷超聲系統(tǒng)和遠程終端，它們能 夠使用TCP/IP互耳關網(wǎng)協(xié)議通過話音數(shù)據(jù)分組來交換話音通信。當在相同 的兩個設備間的圖^f象通信也使用TCP/IP協(xié)議時，圖像和話音數(shù)據(jù)分組能
夠都共享同 一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，分組的報頭信息提供各自數(shù)據(jù)分組的正確和 精確路由。分組后的話音傳輸能夠通過諸如^^共電話網(wǎng)絡的外部承載系 統(tǒng)被路由至局域網(wǎng)之外的其它地方。因此本發(fā)明的實施方式也能夠被用
于與醫(yī)療設施外的人通信?？梢允褂脤崟r協(xié)_漢(real - time protocol) 以確保傳輸?shù)脑捯舴纸M被及時接收，以使其被再現(xiàn)為正常的不間斷的語音。
在附圖中


圖1圖解了包括根據(jù)本發(fā)明的原理構造的多個超聲系統(tǒng)和一個診斷 工作站的醫(yī)療網(wǎng)絡。
圖2以框圖的形式圖解了根據(jù)本發(fā)明的原理構造的話音和數(shù)據(jù)消息 傳遞超聲系統(tǒng)的細節(jié)。
圖3圖解了本發(fā)明的另一個實施方式的超聲網(wǎng)絡，其中話音通信可 以從超聲系統(tǒng)通過公共交換電話網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)來實施。
圖4圖解了本發(fā)明的另一個網(wǎng)絡實施方式，其中示出了多種設備， 可以根據(jù)本發(fā)明的原理與它們進行話音通信。
首先參考圖1，醫(yī)療分組交換網(wǎng)絡300包括通過諸如路由器的集線 器304而聯(lián)網(wǎng)在一起的若干個超聲系統(tǒng)200、 202和400。診斷工作站302 也連4矣至網(wǎng)絡300,在i貪斷工作站302醫(yī)師可以閱讀通過超聲系統(tǒng)200、 202和300從病人那里獲取的超聲圖像并做出診斷。使用TCP/IP協(xié)議將 圖像和報告以數(shù)據(jù)分組的形式從超聲系統(tǒng)路由至工作站。在網(wǎng)絡上的每 個設備具有本地IP地址，其被用于為TCP/IP分組通信量標識網(wǎng)絡上的 設備。包括桌面PC 500的終端500也被連4妄至網(wǎng)絡300。桌面PC例如 可以是醫(yī)師的辦乂>室電腦。終端500同樣可以通過網(wǎng)絡300發(fā)送和接收 分組數(shù)據(jù)。除了網(wǎng)絡以太網(wǎng)連接之外，每個超聲系統(tǒng)和辦公室PC還示出 了具有調制解調器204、 206、 402和502，通過所述調制解調器204、 206、 402和502這些設備能夠連接至外部設備和諸如互聯(lián)網(wǎng)的外部網(wǎng)絡。在 網(wǎng)絡300上的超聲系統(tǒng)200、 202和400以及工作站302和桌面PC 504 能夠使用TCP/IP協(xié)議發(fā)送和接收圖像和報告，正如在美國專利5715823 (Wood等)中所描述的。在這些系統(tǒng)之間的電子消息傳遞也可能如美國 專利5897498 (Canfield, II等)中所描述的。
根據(jù)本發(fā)明的原理，超聲系統(tǒng)、工作站和辦公室PC中的每一個都能夠在設備操作者之間通過相同的分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡300提供話音通信。 在圖2中示出了帶有這些能力的超聲系統(tǒng)的實施方式。在圖的頂部是系 統(tǒng)的超聲信號通道，包括帶有陣列變換器(transducer) 12的探測器 (probe) 10，其發(fā)送和接收超聲信號，波束形成器14,其提供發(fā)送波束 的引導(steering)和聚焦并處理通過陣列變換器的元件接收的回波信 號以形成相干的回波信號，超聲信號處理器16,圖像處理器18以及超 聲圖像和數(shù)據(jù)在其上顯示的顯示器20。這些部件的操作由系統(tǒng)控制器22 來協(xié)調。超聲系統(tǒng)的操作由耦合到系統(tǒng)控制器的操作控制器115來指揮。 系統(tǒng)控制器22可以將由超聲系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像和診斷報告存儲在存儲設備 24中。在超聲系統(tǒng)上提供了麥克風30和揚聲器28 (其可以是分離的或 是普通頭戴式耳機的一部分)以使得操作者能夠通過話音與網(wǎng)絡300上 和如下面討論的遠程地點處的其它設備處的人通信。超聲系統(tǒng)具有揚聲 器用于音頻多普勒(audio Doppler )的重現(xiàn)已經(jīng)很長時間了 ，諸如Phi 1 ip iU22超聲系統(tǒng)的系統(tǒng)最近已經(jīng)裝配了麥克風用于系統(tǒng)的話音控制。麥克 風30和揚聲器28耦合到聲卡32的輸入端和輸出端。當操作者向麥克風 中說話時，他的或她的話音被聲卡上的A/D轉換器數(shù)字化。對于超聲系 統(tǒng)上的話音控制，轉換后的話音信號被話音識別軟件處理并且輸出被用 于控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的原理，數(shù)字化的話音信號通過分組交換網(wǎng)絡 300被發(fā)送并接收為由系統(tǒng)上另一個設備的揚聲器28輸出的話音。這是 通過運行通信軟件的才乘作系統(tǒng)34而實現(xiàn)的，包括諸如協(xié)、議棧46圖解的 話音通信協(xié)議的執(zhí)行。
從整體的觀點，操作者的話音由聲卡數(shù)字化為數(shù)據(jù)的字節(jié)。標稱話 音帶寬是4kHz，其意味著8kHz的采樣帶寬對于數(shù)字化典型的話音頻率 是足夠的。大多數(shù)聲卡能夠以更高的速率數(shù)字化模擬信號，通常在44kHz 的量級上采樣以產(chǎn)生16比特的字節(jié)。既然話音帶寬不需要這么高的數(shù)字 化率，多個連續(xù)字節(jié)可以被聚集并作為IP分組的有用載荷而發(fā)送。另外， 數(shù)字化的話音數(shù)據(jù)在傳輸之前可以使用諸如MP-MLQ或ACELP, ITU-T G. 723. 1標準的壓縮協(xié)議而被壓縮。然后通過網(wǎng)絡從主超聲系統(tǒng)發(fā)送已 分組的話音數(shù)據(jù)。這可以從一個端點直接至另一個完成，例如，從超聲 系統(tǒng)直接至工作站，但是通常分組通信量由諸如路由器的網(wǎng)守 (gateke印er )來中介，其通過執(zhí)行諸如轉換端點設備的IP地址，授權 或拒絕接入，呼叫信令以連接呼叫，呼叫鑒權，帶寬管理和呼叫管理的 之類職責來管理數(shù)據(jù)通信量。話音分組在到達目的設備之前可通過多個
網(wǎng)守而指引。在接收設備，分組數(shù)據(jù)根據(jù)由分組協(xié)議提供的指令而解包
并重新裝配為其原始的狀態(tài)。數(shù)據(jù)的字節(jié)通過接收端點的聲卡中的D/A 轉換器被轉換回為模擬信號并通過接收端的揚聲器播放為話音。
示出的協(xié)議棧46是典型的用于TCP/IP網(wǎng)絡上語音通信的H. 323標 準。諸如SIP (Session Initiation Protocol,會話發(fā)起協(xié)i義)的其它 協(xié)議也可替換地被使用。在棧的底部是物理層，其為上面的數(shù)據(jù)鏈路層 執(zhí)行連接服務和信號轉換。在這個實施方式中的數(shù)據(jù)鏈路層是以太網(wǎng)協(xié) 議層。網(wǎng)絡層是IP協(xié)議，這樣話音分組可以與包括在超聲系統(tǒng)與工作站 之間的圖像通信的其它IP服務分組共享通信介質。在下一層可以看到音 頻和注冊分組使用用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP )而控制和信令分組使用傳輸控 制協(xié)議(TCP )作為傳輸協(xié)議。源和接收機端點都支持H. 245和Q. 931協(xié) 議。H.245允許使用信道，Q. 931被需要用于呼叫信令和建立呼叫。在圖 解的棧中H. 225. 0/Q. 931呼叫信令被用于提供呼叫控制的信令。為了接 收到的話音聽起來自然并且不中斷，重要的是話音數(shù)據(jù)基本實時地到達 目的地。這是通過使用攜帶話音分組的實時傳送協(xié)議RTP來實現(xiàn)的。當 通過網(wǎng)守(例如路由器)做出呼叫，而不是從端點至端點直接做出呼叫 (如在兩個傳輸?shù)刂分g具有直接端點呼叫信令的單個LAN (局域網(wǎng)) 中有是可能的)時，使用H. 225 RAS (注冊、許可、狀態(tài))信道以在端 點和網(wǎng)守之間通信。RAS信道執(zhí)行的過程諸如確定其應當注冊的網(wǎng)守， 分組傳輸和別名(備用的)地址的端點注冊，端點定位，和許可、狀態(tài) 與脫離消息。建立呼叫的過程包括發(fā)現(xiàn)端點能夠注冊的網(wǎng)守；向網(wǎng)守注 冊；進入呼叫建立階段；在端點和網(wǎng)守之間交換能力；并建立呼叫。在 這個例子中，話音分組通過以太網(wǎng)連接36被發(fā)送，雖然通信也可以通過 諸如調制解調器32或串口 31的其它端口而傳遞和接收。
通過使用這個協(xié)議棧，話音分組從源終端，這個實例中為超聲系統(tǒng)， 被傳送至一系列一個或多個網(wǎng)守(路由器)，直到最終到達目的終端，在 這個例子中為工作站。在工作站多種報頭層被檢查并剝離，直到話音數(shù) 據(jù)被傳遞至聲卡，其中它被轉換為模擬信號并通過工作站的揚聲器28而 播放。編解碼器可以被用于解壓縮已在源端被壓縮的數(shù)據(jù)。工作站具有 與超聲系統(tǒng)所具有的那些相同的通信硬件、軟件和協(xié)議棧，這樣工作站 的醫(yī)師可以通過話音通信回超聲系統(tǒng)操作者。
在所構造的實施方式中，操作系統(tǒng)34通常運行用戶"t矣口軟件以允許 超聲系統(tǒng)或工作站的操作者能夠容易地取得話音通信能力。對于呼出，
這種軟件將顯示IP地址或諸如電話號碼的其它別名地址的選擇，從中操
作者可以選擇以發(fā)起呼叫。當接收到呼入呼叫時，軟件將通過揚聲器28 做出可聽見的聲音和/或在顯示屏上顯示呼入呼叫圖標。操作者將觸摸控 制面板115或顯示屏上的鍵以應答該呼叫。
本發(fā)明的一個實施方式不需要被限制為只呼叫連接在醫(yī)療設施的 LAN上的那些。如圖3中所圖解的，相同的話音分組能夠通過連接至互 聯(lián)網(wǎng)或公共交換電話網(wǎng)的網(wǎng)關250而被發(fā)送。這種與TCP/IP和IP尋址 的兼容性使得能夠與具有處理IP分組形式的話音數(shù)據(jù)的能力的其它終端 和電話相通信。因此超聲系統(tǒng)的操作者能夠通過這種能力呼叫在家或在 遠程辦公室的醫(yī)師。
圖4圖解了本發(fā)明呈現(xiàn)的一些通信可能性。可以在超聲系統(tǒng)200和 202的操作者之間通過以太網(wǎng)連接在它們的本地網(wǎng)絡300上實施話音通 信以及與工作站500的操作者實施話音通信。他們能夠通過互聯(lián)網(wǎng)與本 地網(wǎng)絡300之外的其它人交談，諸如與在另一個位置的超聲系統(tǒng)4(M的 操作者交談?？梢酝ㄟ^本地網(wǎng)絡300和600或通過線纜/DSL/衛(wèi)星調制解 調器204和406做出連接。能夠由具有互聯(lián)網(wǎng)話音能力的電話140和由 具有互聯(lián)網(wǎng)上話音電話適配器110的傳統(tǒng)移動電話120和陸地線路電話 130纟妄收話音通信。
權利要求
1.一種超聲系統(tǒng)，可以通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上發(fā)送和接收圖像或報告，包括揚聲器；麥克風；耦合至麥克風的數(shù)字化電路，以數(shù)字化話音信號；和通信協(xié)議，響應于已數(shù)字化的話音信號，動作以使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議發(fā)送和/或接收話音數(shù)據(jù)分組。
2. 權利要求1的超聲系統(tǒng)，其中超聲系統(tǒng)發(fā)送和/或接收話音數(shù)據(jù)分 組以重建基本實時的語音。
3. 權利要求1的超聲系統(tǒng)，進一步包括 數(shù)據(jù)存儲設備，存儲由超聲系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像或報告，其中通信協(xié)議通過與圖像或報告發(fā)送或接收通過的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡相同的 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)送和/或接收話音數(shù)據(jù)分組。
4. 權利要求1的超聲系統(tǒng)，其中網(wǎng)絡包括局域網(wǎng)；和 其中話音數(shù)據(jù)分組包括在局域網(wǎng)上的源和目的設備的IP地址。
5. 權利要求1的超聲系統(tǒng)，其中超聲系統(tǒng)耦合至局域網(wǎng)；和 其中發(fā)送的話音數(shù)據(jù)分組的目的設備不是局域網(wǎng)上的設備。
6. 權利要求5的超聲系統(tǒng)，其中發(fā)送的話音數(shù)據(jù)分組通過公共交換 電話網(wǎng)絡而發(fā)送。
7. 權利要求5的超聲系統(tǒng)，其中發(fā)送的話音數(shù)據(jù)分組通過互聯(lián)網(wǎng)而 發(fā)送。
8. 權利要求1的超聲系統(tǒng)，其中話音數(shù)據(jù)分組在超聲系統(tǒng)和另一個 端點設備之間被直接地發(fā)送和/或接收。
9. 權利要求1的超聲系統(tǒng)，其中話音數(shù)據(jù)分組在超聲系統(tǒng)和另一個 端點設備之間傳送期間被一個或多個路由器中介。
10. —種在超聲系統(tǒng)操作者和診斷圖像閱讀者之間通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)送 話音通信和診斷圖像的方法，診斷圖像閱讀者位于耦合至超聲系統(tǒng)的計 算機終端，包括在超聲系統(tǒng)上產(chǎn)生診斷圖像；使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在一個或多個數(shù)據(jù)分組中通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)送診斷圖像至計算機終端；向麥克風中講話；數(shù)字化話音信號；使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在一個或多個數(shù)據(jù)分組中通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)字化 的話音信號至目的設備；和在目的設備上通過揚聲器重現(xiàn)話音。
11. 權利要求10的方法，其中發(fā)送數(shù)字化話音信號進一步包括發(fā)送 超聲系統(tǒng)操作者的話音至計算機終端以及發(fā)送診斷圖像閱讀者的話音至 超聲系統(tǒng)以重現(xiàn)實時會話。
12. 權利要求10的方法，進一步包括響應于診斷圖像閱讀者的話音 通信由超聲系統(tǒng)產(chǎn)生診斷圖像。
13. 權利要求10的方法，其中計算機終端包括診斷圖像分析工作站。
14. 權利要求13的方法，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡包括局域網(wǎng)，診斷圖像分析 工作站和多個超聲系統(tǒng)耦合至該局域網(wǎng)；其中每個超聲系統(tǒng)和工作站具有在網(wǎng)絡上唯一的IP地址；和 其中發(fā)送數(shù)字化話音信號進一步包括尋址話音數(shù)據(jù)分組至話音將在 其中^C重現(xiàn)的目的設備的IP地址。
15. 權利要求14的方法，其中發(fā)送進一步包括在網(wǎng)絡上的路由器接 收數(shù)字化話音分組；和重新發(fā)送數(shù)字化話音分組至目的設備。
16. 權利要求10的方法，其中發(fā)送進一步包括發(fā)送數(shù)字化話音分組 至網(wǎng)關；和從網(wǎng)關重新發(fā)送數(shù)字化話音分組至目的設備。
17. 權利要求10的方法，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡包括^^共交換電話網(wǎng)絡。
18. 權利要求10的方法，其中發(fā)送進一步包括利用TCP/IP協(xié)議。
19. 權利要求18的方法，其中發(fā)送數(shù)字化話音信號進一步包括利用 TCP和UDP協(xié)i義。
全文摘要
一種超聲系統(tǒng)(200、202、404)，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(300、306、600)上發(fā)送圖像和/或報告，其具有耦合至麥克風和揚聲器的聲卡。當超聲系統(tǒng)的操作者向麥克風中說話時，話音被聲卡數(shù)字化并且話音數(shù)據(jù)被打包為數(shù)據(jù)分組的有效載荷。分組使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通過協(xié)議棧在相同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上被發(fā)送。分組在接收終端被接收并恢復至模擬話音信號。話音能力可以到達網(wǎng)絡上的其它終端(120、130、140、500、504)，或者通過互聯(lián)網(wǎng)或諸如公共交換電話網(wǎng)絡的外部網(wǎng)絡到達外部通訊者。
文檔編號H04L29/06GK101180849SQ200680017272
公開日2008年5月14日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權日2005年5月19日
發(fā)明者M·皮爾斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司