率、幅度、脈沖長度、波形等的范圍下發送超聲聲脈沖。在一些(盡管并非全部)實施例中，也可以配置發送控制器以作為相控陣列操作發送聚焦的(也即發送波束成形的)超聲掃描線束。
[0106]在一些實施例中，可以配置AFE 212以在模擬信號傳至模擬至數字轉換設備之前，對接收到的模擬信號執行各種放大和濾波處理。例如，AFE 212可以包括放大器，諸如低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)，帶通濾波器和/或其他放大或濾波設備。在一些實施例中，可以配置AFE 212以一旦接收到觸發信號則開始將模擬信號傳至ADC 214。在其他實施例中，AFE設備可以是“自由運行”，連續地將模擬信號傳至ADC。
[0107]在一些實施例中，每個模擬至數字轉換器214可以通常包括配置用于以一些一致的預設采樣速率對接收到的模擬信號采樣的任何設備。例如，在一些實施例中，可以配置模擬至數字轉換器以記錄在25MHz下隨時間變化的模擬信號的數字采樣，25MHz是每秒25百萬個采樣或者每40納米一個采樣。因此，由ADC采樣的數據可以簡單地包括數據點的列表，每個可以對應于在特定時刻處的信號數值。在一些實施例中，可以配置ADC 214以一旦接收觸發信號則開始對模擬信號數字采樣。在其他實施例中，ADC設備可以是“自由運行”，連續地對接收到的模擬信號采樣。
[0108]在一些實施例中，原始數據存儲器設備220可以包括任何合適的易失性或非易失性數字存儲存儲器設備。在一些實施例中，原始數據存儲器220也可以包括用于通過有線或無線網絡將原始數字超聲數據發送至外部設備的通信電子器件。在這些情形中，發送的原始回聲數據可以以任何期望格式存儲在外部設備上。在其他實施例中，原始數據存儲器220可以包括易失性存儲器、非易失性存儲器與通信電子器件的組合。
[0109]在一些實施例中，原始數據存儲器220可以包括臨時(易失性或非易失性)存儲器區段，以及長期非易失性存儲器區段。在這些實施例的示例中，在其中波束成形器可能無法足夠快速操作以適應由ADC支持的全速供應數據的情形中，臨時存儲器可以用作在ADC與波束成形器之間的緩沖器。
[0110]在一些實施例中，可以配置長期非易失性存儲器設備以從臨時存儲器設備或者直接從ADC接收數據。可以配置該長期存儲器設備以存儲用于后續處理、分析或傳送至外部設備的一些原始回聲數據。
[0111]在一些實施例中，原始數據存儲器中數據的數量可以取決于數字采樣速率、每個數據采樣的大小(以位或字節計)、所應用的任何數據壓縮和其他因素。因此，作為一個示例，具有約16GB容量的存儲器設備可以存儲對應于約6秒實時顯示的原始回聲數據(例如在25MHz數據采樣速率下，每個采樣16位，128個接收信道，每幀32聲脈沖，以及每秒40幀)。在其他實施例中，表示更短或更長時間周期的數據可以存儲在相同量的存儲器中。
[0112]在一些實施例中，波束成形組塊232和圖像層組合組塊234可以各自包括配置用于執行特定處理(例如如下所述)的任何數字信號處理和/或計算部件。例如，在各個實施例中，波束成形232和圖像層組合234可以由GPU上或其他計算加速器上運行的軟件、或者由FPGA架構上運行的固件執行。在各個實施例中，可以由波束成形組塊232和圖像層組合組塊之一或兩者執行將來自共同接收孔徑的元件的子圖像進行組合的步驟的一些或全部。
[0113]在一些實施例中，視頻處理器242可以包括可以配置用以將圖像幀組裝為用于顯示和/或存儲的視頻流的任何視頻處理硬件、固件和軟件部件。
[0114]實時顯示和啟動原始回聲數據捕捉
[0115]參照圖3的結構圖以及圖5的方法流程圖，現在將描述用于捕捉并記錄原始回聲數據的方法500的一個實施例。首先，在步驟502，發送控制器204可以控制探頭202的一個或多個發送元件以發送超聲聲脈沖。在一些實施例中，在步驟504，發送控制器204也可以明確地將關于發送聲脈沖的數字數據(例如用于聲脈沖的每個發送元件的標識、聲脈沖的幅度、聲脈沖的歷時、發送的超聲信號的頻率和具體波形、或其他數據)通信至原始數據存儲器220。在發送發送聲脈沖信號之后(或之前)立即地，探頭202的接收換能器元件可以開始接收回聲并且產生對應的模擬信號。在一些實施例中，可以需要以在收集接收到數據之前等待經過一定時間間隔。在這些實施例中，“開始捕捉”信號可以在已經經過任何這些時間間隔之后發送至AFE 212和/或ADC 214。可以選擇該時間間隔以便于僅捕獲來自成像對象內期望深度范圍的回聲數據。
[0116]在步驟506，一旦接收聲脈沖觸發信號，AFE 212可以開始放大和/或濾波隨后穿至ADC 214的接收到的模擬回聲信號。在步驟508，ADC 214可以隨后以規則間隔對模擬信號采樣(例如在一些實施例中是25MHz，但是取決于諸如發送聲脈沖的頻率、校對機和波束成形器的性能和精度、以及維持至少尼奎斯特限定的較低最小采樣頻率以便避免頻率混疊所需的因素而可以采用更高或更低速率)。因此，在每個采樣點處，ADC可以產生包含信號幅度和時間戳項目的數字記錄。在步驟510，對于每個采樣的數據點的該數字記錄流隨后可以記錄在原始數據存儲器202中。在一些實施例中，在步驟512，每個數據點也可以傳至圖像形成組塊230。在一些實施例中，可以配置ADC 214以存儲固定數目的數據點(例如圖5中由變量“Z”表示)。在步驟514，圖5的方法隨后可以對于來自任意數目發送孔徑的任意數目聲脈沖而重復。
[0117]如圖3中虛線250所示，在一些實施例中，數字化回聲數據可以直接從ADC發送至波束成形器(在一些情形中，在執行數據調節步驟之后，諸如額外的濾波、插值、向下采樣、向上采樣等等)，并且可以以最小延遲對圖像進行波束成形、處理和基本上實時顯示。在一些實施例中，為了獲得該實時顯示，可以使用任何各種方法以減小形成圖像所需的處理量。例如，可以使用各種數據縮減方法以最小化在用戶(例如超聲波檢驗師)改變探頭位置以及查看由圖像系統顯示的對應改變之間的人類可察覺的延遲。
[0118]在圖2的實施例中，用戶可以查看在控制面板100的顯示屏130上的超聲圖像，而同時相對于待成像的人體移動探頭。一旦找到期望的視圖，用戶可以啟動在超聲成像控制系統上的“捕捉”過程。系統可以隨后將一些量的數字化原始回聲數據記錄在長期存儲器設備中。在一些實施例中，捕捉過程可以通過諸如圖2中所示的按壓合適地設計的按鈕110而發起。在其他實施例中，捕捉過程可以通過另一用戶交互控制120而發起，諸如對觸摸敏感的設備、轉盤、滑塊、視網膜掃描儀、語音命令、鍵盤、鼠標、軌跡墊、觸摸墊、或用戶交互控制的組合。在一些實施例中，原始回聲數據捕捉可以由遠程控制經由網絡連接而發起。
[0119]在一些實施例中，可以配置超聲成像系統200以連續地將原始回聲數據的最近X秒存儲在臨時存儲器設備和/或長期存儲器設備(也已知為“循環緩沖器”)中。例如，在一些實施例中，原始回聲數據連續存儲的時間長度“X”可以取決于臨時存儲器設備或長期存儲器設備的容量，以及捕捉第二原始回聲數據的每個片段所需的存儲器空間。因此，如果存儲器存儲容量足以存儲最近六秒的原始回聲數據，則可以配置系統以連續地采用新數據替代舊數據，以便于維持最近六秒數據的連續存儲。在其他實施例中，X的數值可以是用戶可配置的或者是小于或等于易失性和非易失性存儲器的總容量的預定時間周期。
[0120]在各個實施例中，“捕捉”過程可以追溯地(retroactively)或提前發起。例如，在一些實施例中，用戶可以命令系統(例如通過用戶界面交互)以保存之前X秒數據。備選地，用戶可以命令系統以保存接下來X秒數據。在其他實施例中，追溯和預先原始回聲數據的組合可以捕捉并且存儲在原始數據存儲器設備中。
[0121]在一些實施例中，可以檢索并處理存儲在原始數據存儲器設備220中的原始回聲數據，以用于圖像的實時或近實時顯示。在其他實施例中，可以從原始數據存儲器設備220檢索并且處理原始回聲數據，以用于以慢動作或快動作(例如時間推移)回放從而查看實時不可見的細節。
[0122]例如，在一個實施例中，探頭的元件可以劃分為兩個接收孔徑，以及八個發送孔徑。在該示例性實施例中，單個時域幀可以從八個聲脈沖的回聲形成，八個聲脈沖從采用第一和第二接收孔徑每一個的元件接收的八個發送孔徑的每一個發出。因此，單個時域幀可以包括總共16個第二級圖像層(從每個接收孔徑各八個第二級圖像層)。備選地，時域幀的數目可以通過由較少數目第二級圖像(例如八個第二級圖像替代16個)的組合形成每個時域幀而增大(例如以便于產生“慢動作”視頻)。相反地，可以通過由更多數目的第二級圖像的組合(例如32或64個第二級圖像替代了 16個)形成每個時域幀，而減小時域幀的數目(例如以便于產生“時間推移”視頻)。
[0123]在另一示例中，探頭可以劃分為三個接收孔徑，以及16個發送孔徑。在該示例性實施例中，單個時域幀可以從16個聲脈沖的回聲形成，該16個聲脈沖從米用第一、第二和第三接收孔徑的每一個的元件接收的16個發送孔徑的每一個而發出。因此，單個時域幀可以包括總共48個第二級圖像層(每個接收孔徑16個第二級圖像層)。備選地，可以通過從較少數目第二級圖像的組合(例如八個或24個第二級圖像替代了 48個)形成每個時域幀而增大時域幀的數目(例如以便于形成“慢動作”視頻)。相反地，可以通過從較多數目第二級圖像的組合(例如64或96個第二級圖像替代了 48個)形成每個時域幀，而減小時域幀的數目(例如以便于形成“時間推移”視頻)。
[0124]在其他實施例中，一些期望的處理步驟可以需要比在與超聲成像系統的現場、實時成像階段的時間和硬件約束內可用的更多的處理時間或計算功率。在這些實施例中，可以檢索并且處理存儲在超聲系統的原始數據存儲器設備220中的原始回聲數據以用于稍后的圖像顯不。
[0125]例如，在一些實施例中，可以在患者在場的超聲數據捕捉階段之后數小時、數天、數周、數月或甚至數年再次處理并顯示回聲數據。在一些實施例中，后續的處理和顯示可以發生在完全不同于用于捕捉超聲回聲數據的硬件、固件和/或軟件上一一處理甚至可以發生在基于云的分布式系統上，例如得到的圖像流去往諸如無線平板、智能電話的移動設備、或其他網絡互連的顯示系統。額外地，當新的處理算法和啟發式可視化和/或優化方法變得可用時，可以再次處理之前捕捉的數據以查看進一步細節。
[0126]捕捉至外部存儲
[0127]在一些實施例中，如上所述捕捉并且存儲在原始數據存儲器設備中的原始回聲數據可以隨后復制或者轉發至外部(例如備用)存儲器存儲設備。這些數據傳輸可以發生在任何可用的有線或無線數據傳輸系統之上，諸如藍牙、IR/紅外、USB、IEEE 1394火線、雷電(thunderbolt)、以太網/內聯網/互聯網(TCP/IP、FTP等到)或其他。在一些實施例中，數據可以裝載回到超聲成像系統上(例如用于聲穿透和原始回聲數據捕捉的相同系統，或者類似配置的超聲成像系統)以用于重新處理、重新波束成形和圖像查看。在其他實施例中，可以采用軟件和/或硬件配置個人計算機以波束成形和/或處理原始回聲數據，而不使用專用的超聲成像系統。在其他實施例中，可以由諸如平板電腦或智能電話的任何其他合適配置的計算設備或系統上的軟件波束成形、處理并顯示原始回聲數據。在其他實施例中，原始回聲數據可以通過網絡上傳至可以遠程地處理圖像數據的可網絡訪問的服務器。
[0128]圖4示出了超聲數據捕捉以及傳輸設備260的實施例，其可以采用最小硬件部件配置以用于經由通信設備264和有線或無線網絡266將原始回聲數據通信至遠程成像系統262。圖4的超聲數據捕捉設備260可以包括如上所述的發送控制器204、AFE 212以及ADC214。替代了任何波束成形或圖像處理部件，設備260可以替代地包括配置用以經由網絡266將原始回聲數據發送至遠程系統262的通信設備264。遠程系統262可以包括配置用以對由設備260捕捉到的原始回聲數據波束成形并處理的硬件、固件和軟件。在一些實施例中，可以配置通信設備以將原始回聲數據實時流送至遠程系統。在其他實施例中，超聲數據捕捉設備260可以包括用于短期存儲原始回聲數據的內部存儲器設備220 (例如作為傳輸緩沖器)。在其他實施例中，內部存儲器設備220可以配置用于在捕捉設備260內較長期地存儲原始回聲數據。例如，在一些實施例中，內部原始數據存儲器設備220可以包括可移除的數據存儲器設備，諸如SD卡、光學存儲設備(諸如CD或DVD)或任何其他固態非易失性數字存儲器設備。
[0129]例如，在一個實施例中，患者可以訪問超聲波檢驗師，并且超聲波檢驗師可以在捕捉并存儲原始回聲數據期間進行超聲檢查。數小時、數天或數周之后(也即在階段之后任何時刻，甚至在患者物理上在場很久以后)，醫師可以使用個人計算機或成像系統以重新檢查在檢查階段期間產生的圖像。在一些實施例中，這種重新檢查可以包括僅在訪問原始回聲數據時可能的數種處理過程。現在將描述這些處理過程的示例。
[0130]在一些實施例中，來自成像階段的原始數據可以與當成像校準影像(phantom)時捕捉到的原始回聲數據一起存儲。通過校正在波束成形期間做出的換能器元件位置假定，影像成像階段的原始回聲數據可以用于稍后成像階段數據的校準。描述了每個換能器元件位置的信息可以通過如申請人之前申請中所述的校準方法而獲得。這些元件位置數據可以存儲在校準存儲器設備220中，其可以物理地采用其他元件定位，或者可以位于遠程網絡可訪問的服務器中。然而在一些實施例中，元件位置信息可以在執行校準操作與捕捉原始超聲數據之間改變。例如，探頭可以在原始回聲數據捕捉階段之前或期間掉落、損傷或者可以另外調整。在一些實施例中，重新處理所存儲的原始回聲數據的能力意味著探頭可以實際上在捕捉了原始回聲數據之后重新校準，并且可以使用更新的元件位置信息重新波束成形數據。在其他實施例中，可以分析存儲在原始數據存儲器設備中的原始回聲數據以確定探頭實際上并未校準。
[0131]重新處理原始回聲數據
[0132]具有原始數據存儲器的超聲成像系統的一些實施例可以使能許多獨特的用戶交互，可以顯著地擴展超聲成像的診斷有用性。通過在成像階段期間捕捉并且存儲原始回聲數據，這些超聲成像系統可以允許用戶調整基本的波束成形和圖像處理設定，以獲得顯著改進的圖像和/或僅使用存儲的原始回