超音波掃描裝置及其超音波掃描方法
【專利摘要】本發明提供一種遠距超音波系統及超音波掃描方法，遠距超音波系統包含：超音波探頭、儲存單元、波束角度調整單元及處理單元，超音波探頭，用來發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像；儲存單元，用來儲存設定參數；波束角度調整單元，電連接于該超音波探頭，用來依據該設定參數調整該超音波波束的發射角度；處理單元，電連接于該波束角度調整單元以及該超音波探頭，用來控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。
【專利說明】超音波掃描裝置及其超音波掃描方法
[0001 ] 本申請是申請日為2014年5月13日、申請號為201410201547.8、發明名稱為《遠距超音波系統、超音波掃描裝置及其超音波掃描方法》的原申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明關于一種超音波掃描裝置及其超音波掃描方法，尤指一種用來進行超音波探頭的調整的超音波掃描裝置及其超音波掃描方法。
【背景技術】
[0003]隨著醫療科技的進步，超音波掃描裝置已被廣泛地應用在醫療檢測上，以供醫療人員可針對病患身體上的特定區域進行超音波掃描而得知病患身體內部的情況，如內臟器官的病變情況、血液流速等。然而，由于超音波掃描裝置需要具有專業檢測超音波的醫療人員親自手持超音波探頭以針對感興趣區域進行超音波掃描，因此，若是醫療人員不在超音波檢測現場，就會發生無法通過遠端引導近端使用者進行超音波掃描的問題，從而大大地降低了超音波掃描裝置在遠端使用上的便利性。除此之外，超音波掃描裝置也常會受到人為操作不當的影響，導致超音波探頭位置偏移或超音波波束的發射角度偏移等情況發生，從而造成醫療人員在觀看超音波掃描影像上的不便與困擾。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種用來進行超音波探頭的調整的超音波掃描裝置及其超音波掃描方法，以解決上述問題。
[0005]為了達到上述目的，第一方面，本發明提供一種超音波掃描裝置，包含:
[0006]超音波探頭，用來發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像；
[0007]儲存單元，用來儲存設定參數；
[0008]波束角度調整單元，電連接于該超音波探頭，用來依據該設定參數調整該超音波波束的發射角度；以及
[0009]處理單元，電連接于該波束角度調整單元以及該超音波探頭，用來控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。
[0010]較佳的，當追蹤標記設定在該第一掃描影像上以作為該設定參數時，該超音波掃描器還包含偏移偵測單元，該偏移偵測單元用來比對該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像以計算出該追蹤標記的偏移量，該處理單元還用來根據該偏移量控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波波束對準偏移后的該追蹤標記。
[0011]較佳的，該超音波探頭在血流流速測量模式下進行超音波掃描以產生該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像，該處理單元還用來根據該第一掃描影像計算出該超音波波束相對血流方向的夾角，以及還用來于判斷出該夾角大于該設定參數時，控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度以使該夾角小于該設定參數。
[0012]較佳的，該設定參數為45度。
[0013]較佳的，該超音波探頭在灰階影像掃描模式下發射該超音波波束進行超音波掃描以產生該第一掃描影像。
[0014]第二方面，本發明提供一種超音波掃描方法，包含:
[0015]超音波掃描裝置發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像；
[0016]該超音波掃描裝置儲存設定參數；以及
[0017]該超音波掃描裝置依據該設定參數調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。
[0018]較佳的，當追蹤標記設定在該第一掃描影像上以作為該設定參數時，該超音波掃描裝置比對該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像以計算出該追蹤標記的偏移量，并根據該偏移量調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波波束對準偏移后的該追蹤
ο
[0019]較佳的，該超音波掃描裝置在血流流速測量模式下進行超音波掃描以產生該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像，該超音波掃描裝置根據該第一掃描影像計算出該超音波波束相對血流方向的夾角，當該超音波掃描裝置判斷出該夾角大于該設定參數時，調整該超音波波束的該發射角度以使該夾角小于該設定參數。
[0020]較佳的，該設定參數為45度。
[0021 ]較佳的，該超音波掃描裝置在灰階影像掃描模式下發射該超音波波束進行超音波掃描以產生該第一掃描影像。
[0022]與現有技術相比，本發明可采用調整超音波探頭的超音波波束的發射角度的方式來進行影像追蹤以及血液流速測量，以允許使用者可持續觀看到所欲追蹤觀察的掃描區域并且能夠有效地提升超音波掃描裝置在血液流速測量上的準確度，以協助使用者做出更加準確的超音波檢測診斷。
【附圖說明】
[0023]圖1為根據本發明的第一實施例所提出的遠距超音波系統的功能方塊示意圖；
[0024]圖2為圖1的超音波探頭于預定空間內的平面上進行超音波掃描的簡示圖；
[0025]圖3為根據本發明的第二實施例所提出的超音波掃描裝置的功能方塊示意圖；
[0026]圖4為使用圖3的超音波掃描裝置調整超音波波束的發射角度的超音波掃描方法的流程圖；
[0027]圖5為圖3的超音波探頭所產生的第一掃描影像的簡示圖；
[0028]圖6為圖3的超音波探頭發射超音波波束至血管的簡示圖。
【具體實施方式】
[0029]為使對本發明的目的、構造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。
[0030]請參閱圖1，其為根據本發明的第一實施例所提出的遠距超音波系統10的功能方塊示意圖，如圖1所示，遠距超音波系統10包含遠端裝置12以及近端裝置14，遠端裝置12用來與近端裝置14進行有線或無線連接以控制近端裝置14回傳給遠端使用者(如醫療人員等)想要觀看的超音波掃描影像。近端裝置14包含影像擷取單元16、處理單元18、超音波掃描器20，以及投影單元22。影像擷取單元16可為常見的影像擷取設備(如攝影機、電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device，CCD)等)以用來對預定空間(如特定超音波檢測區域等)擷取影像。處理單元18以有線或無線的方式連接于遠端裝置12并傳送影像擷取單元16所擷取的影像至遠端裝置12，而遠端裝置12則是依據處理單元18所傳來的影像進行定位標記的設定且回傳設定好的定位標記至處理單元18，以供超音波掃描器20進行定位之用。超音波掃描器20包含超音波探頭24且于預定空間內操作以經由超音波探頭24進行超音波掃描。投影單元22可為常見的投影設備以用來將設定好的定位標記投射至預定空間內以形成投影標記，以使超音波探頭24可依據投影單元22所投影的投影標記定位并掃描以產生掃描影像，再經由處理單元18回傳掃描影像至遠端裝置12。其中，定位標記可包含定位標線，投影標記對應包含投影標線(如圖2所示的標線32)，超音波探頭24對齊該投影標線以定位住該超音波探頭24在該預定空間內的平面的相對位置。定位標記還可包含至少一個傾斜角度標記點，投影標記對應還可包含至少一個投影傾斜角度標記點(如圖2所示的標記點34)，超音波探頭24上具有對應該至少一個投影傾斜角度標記點的至少一個角度定位點(如圖2所示的角度定位點36)，該至少一個角度定位點與該至少一個投影傾斜角度標記點重合以定位住超音波探頭24在該平面上的傾斜角度。
[0031]針對遠距超音波系統10的操作進行詳細的描述，請參閱圖1以及圖2，圖2為圖1的超音波探頭24于預定空間26內的平面28上進行超音波掃描的簡示圖，在此實施例中，預定空間26內的平面28可為超音波探頭24的檢測目標，例如病患身體上的特定檢測區域等。由圖1以及圖2可知，首先，影像擷取單元16可對預定空間26擷取包含有平面28的影像，并經由處理單元18以有線或無線的方式傳送影像擷取單元16所擷取的影像至遠端裝置12。接下來，遠端裝置12就可以依據處理單元18所傳來的影像進行定位標記的設定，舉例來說，遠端使用者(如醫療人員等)可操作遠端裝置12以在處理單元18所傳來的影像對應平面28的位置上選定想要檢測的區域，藉此，遠端裝置12即可根據遠端使用者的操作而產生相對應的定位標記，并回傳設定好的定位標記至處理單元18以控制投影單元22將設定好的定位標記投射至預定空間26內的平面28上，以供近端使用者進行超音波探頭24的掃描位置與傾斜角度的定位操作，其中如圖2所示，定位標記對應的投影標記30可較佳地包含投影標線32以及至少一個投影傾斜角度標記點34(于圖2中顯示二個，但不受此限)，而超音波探頭24上則是可具有對應投影傾斜角度標記點34的角度定位點36。接下來，只要近端使用者將超音波探頭24對齊投影標線32以及將超音波探頭24的角度定位點36與投影傾斜角度標記點34重合(如圖2所示)，如此即可定位住超音波探頭24在預定空間26內的平面28上的掃描位置以及超音波探頭24在平面28上的傾斜角度，從而使超音波探頭24可移動到遠端使用者所指定的掃描位置并以正確的傾斜角度產生相對應的掃描影像且經由處理單元18回傳至遠端裝置12，以供遠端使用者觀看。
[0032]除了上述利用遠端裝置控制近端裝置的投影單元投影定位標記以進行超音波探頭的定位的設計外，本發明亦可提供根據設定參數以調整超音波探頭所發射的超音波波束的發射角度的設計，請參閱圖3，其為根據本發明的第二實施例所提出的超音波掃描裝置100的功能方塊示意圖，如圖3所示，超音波掃描裝置100包含超音波探頭102、儲存單元104、波束角度調整單元106、處理單元108。超音波探頭102用來發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像。儲存單元104用來儲存設定參數，以作為調整超音波探頭102所發射的超音波波束的發射角度的參考依據。波束角度調整單元106電連接于超音波探頭102，以用來依據存儲單元104儲存的設定參數調整超音波探頭102所發射的超音波波束的發射角度。處理單元108電連接于超音波探頭102、儲存單元104、波束角度調整單元106，用來控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。超音波掃描裝置100還可包含偏移偵測單元110，偏移偵測單元110電連接于處理單元108，偏移偵測單元110用來比對超音波探頭102所產生的第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像以計算出相對應追蹤標記的偏移量，以供處理單元108可根據偏移偵測單元110所計算出的偏移量控制波束角度調整單元106調整超音波探頭102所發射的超音波波束的發射角度，以使該超音波波束對準偏移后的該追蹤標記。
[0033]于此是針對超音波掃描裝置100的操作進行詳細的描述，請參閱圖3、圖4，以及圖5，圖4為使用圖3的超音波掃描裝置100調整超音波波束的發射角度的超音波掃描方法的流程圖，圖5為圖3的超音波探頭102所產生的第一掃描影像112的簡示圖。如圖4所示，本發明的超音波掃描方法包含下列步驟:
[0034]步驟400:超音波掃描裝置發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像。具體的，超音波掃描裝置100經由超音波探頭102發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像112;
[0035]步驟402:該超音波掃描裝置儲存設定參數。具體的，儲存單元104儲存設定參數；
[0036]步驟404:該超音波掃描裝置依據該設定參數調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。具體的，處理單元108依據儲存單元104所儲存的設定參數控制波束角度調整單元106調整超音波波束的發射角度，以使超音波探頭102進行超音波掃描所產生的后續掃描影像(即至少一個第二掃描影像)符合儲存單元104所儲存的設定參數。
[0037]以下是就上述步驟進行說明。首先，在步驟400中，使用者(如醫療人員等)可將使超音波探頭102移動到感興趣區域(例如病患身體上的特定檢測區域等)以進行超音波掃描而產生相對應的第一掃描影像112，其中在此實施例中，超音波探頭102較佳地在灰階影像掃描模式下對病患身體進行超音波掃描以產生第一掃描影像112與后續掃描影像(即至少一個第二掃描影像)。接下來，使用者即可利用儲存單元104儲存已設定好的設定參數(步驟402)，更詳細地說，如圖5所示，在此實施例中，使用者可將追蹤標記114設定于第一掃描影像112上以作為設定參數，以便對超音波探頭102進行超音波掃描所產生的后續掃描影像進行追蹤，也就是說，當追蹤標記114設定在第一掃描影像112上以定義出使用者所欲追蹤觀察的掃描區域時，偏移偵測單元110就會比對第一掃描影像112以及超音波探頭102進行超音波掃描所產生的后續掃描影像以計算出追蹤標記114的偏移量(例如采用對第一掃描影像與后續掃描影像進行影像輪廓比對的方式等)。如此一來，在步驟404中，處理單元108SP可根據偏移偵測單元110所計算出的偏移量控制波束角度調整單元110調整超音波波束的發射角度，以使超音波波束對準偏移后的追蹤標記114，從而確保超音波探頭102所產生的后續掃描影像可涵蓋到追蹤標記114所標記追蹤的區域，以允許使用者可持續觀看到所欲追蹤觀察的掃描區域而做出更加準確的超音波檢測診斷。
[0038]除此之外，本發明所提供的超音波掃描方法可包含有超音波掃描裝置100調整超音波探頭1 2的超音波波束的發射角度以提升血液流速測量的準確度的步驟，請參閱圖3、圖4以及圖6，圖6為圖3的超音波探頭102發射超音波波束103至血管105的簡示圖，當超音波探頭102在血流流速測量模式下對病患身體進行超音波掃描以產生掃描影像(即第一掃描影像以及至少一個第二掃描影像)時，于步驟402中所提及的設定參數可改設定為根據實驗結果而得的可降低血液流速測量誤差的臨界角度(較佳地為45°，但不受此限)，更詳細地說，當使用者將超音波探頭102移動到感興趣區域(例如對應病患的頸部大動脈的位置等)以進行血液流速測量時，處理單元108即可根據超音波探頭102所產生的掃描影像(即第一掃描影像)計算出超音波波束103相對血管105的血流方向V的夾角Θ，此時，若是處理單元108判斷出夾角Θ大于儲存單元104所儲存的設定參數(如45°)時，則處理單元108可控制波束角度調整單元106調整超音波波束103的發射角度以使夾角Θ小于儲存單元104所儲存的設定參數，藉此，即可使超音波探頭102在夾角Θ小于可降低血液流速測量誤差的臨界角度的情況下產生后續掃描影像(即至少一個第二掃描影像)，從而有效地提升超音波掃描裝置100在血液流速測量上的準確度，以協助使用者做出更加準確的超音波檢測診斷。
[0039]值得一提的是，上述實施例所提及的根據設定參數以調整超音波探頭所發射的超音波波束的發射角度的設計亦可應用在遠距超音波系統10的近端裝置14上，亦即近端裝置14可額外采用第二實施例所提及的儲存單元、波束角度調整單元，以及偏移偵測單元的配置。舉例來說，在遠端使用者于超音波探頭24所產生的掃描影像上設定追蹤標記后，近端裝置14的偏移偵測單元就會對超音波探頭24所產生的掃描影像進行比對以計算出追蹤標記的偏移量。處理單元18還用來根據近端裝置14的偏移偵測單元所計算出的偏移量選擇性地調整超音波探頭24所發射的超音波波束的發射角度。具體的，當處理單元18判斷近端裝置14的偏移偵測單元所計算出的偏移量小于預設的特定值時，此即代表超音波探頭24僅出現些微偏移，此時，處理單元18即可根據偏移偵測單元所計算出的偏移量控制波束角度調整單元調整超音波波束的發射角度，以使超音波波束對準偏移后的追蹤標記，從而確保超音波探頭24所產生的后續掃描影像可涵蓋到追蹤標記所標記追蹤的區域，以允許遠端使用者可持續觀看到所欲追蹤觀察的掃描區域而做出更加準確的超音波檢測診斷；另一方面，當近端使用者將超音波探頭24移動到感興趣區域(例如對應病患的頸部大動脈的位置等)以進行血液流速測量時，處理單元18即可根據超音波探頭24所產生的掃描影像計算出超音波波束相對血流方向的夾角，此時，若是處理單元18判斷出夾角大于儲存單元所儲存的設定參數(如45°)時，則處理單元18可控制波束角度調整單元調整超音波波束的發射角度以使夾角小于儲存單元所儲存的設定參數，藉此，即可使超音波探頭24在夾角小于可降低血液流速測量誤差的臨界角度的情況下產生后續掃描影像，從而有效地提升遠距超音波系統10在血液流速測量上的準確度，以協助遠端使用者做出更加準確的超音波檢測診斷。
[0040]需注意的是，若是出現近端裝置14的偏移偵測單元所計算出的偏移量過大(例如超音波探頭24因近端使用者的操作不當而產生大幅度的偏移時)的情形，則遠距超音波系統10可改采用調整定位標記的投影位置的方式來調整超音波探頭24的位置，也就是說，當處理單元18判斷近端裝置14的偏移偵測單元所計算的偏移量大于預設的特定值時，此即代表超音波探頭24出現大幅度偏移，則處理單元18即可根據偏移量控制投影單元22調整定位標記的投射位置，以引導近端使用者將超音波探頭24再次移動到遠端使用者所指定的掃描位置并以正確的傾斜角度產生相對應的掃描影像且經由處理單元18回傳至遠端裝置12，以供遠端使用者觀看。
[0041]相較于現有技術，本發明使用遠端裝置依據近端裝置所傳來的影像進行定位標記的設定且使用近端裝置的投影單元進行定位標記的投影以定位超音波探頭，從而引導近端使用者將近端裝置的超音波探頭移動到遠端使用者所指定的掃描位置并以正確的傾斜角度產生相對應的掃描影像且回傳至遠端裝置，以供遠端使用者觀看，如此一來，本發明即可有效地解決現有技術中所提及的醫療人員無法遠端引導近端使用者進行超音波掃描的問題，從而大大地提升了超音波掃描裝置在遠端使用上的便利性。除此之外，本發明亦可采用調整超音波探頭的超音波波束的發射角度的方式來進行影像追蹤以及血液流速測量，以允許使用者可持續觀看到所欲追蹤觀察的掃描區域并且能夠有效地提升超音波掃描裝置在血液流速測量上的準確度，以協助使用者做出更加準確的超音波檢測診斷。
[0042]本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的范例。必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本發明的范圍。相反地，在不脫離本發明的精神和范圍內所作的更動與潤飾，均屬本發明的專利保護范圍。
【主權項】
1.一種超音波掃描裝置，其特征在于，包含: 超音波探頭，用來發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像； 儲存單元，用來儲存設定參數； 波束角度調整單元，電連接于該超音波探頭，用來依據該設定參數調整該超音波波束的發射角度；以及 處理單元，電連接于該波束角度調整單元以及該超音波探頭，用來控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。2.如權利要求1所述的超音波掃描裝置，其特征在于，當追蹤標記設定在該第一掃描影像上以作為該設定參數時，該超音波掃描器還包含偏移偵測單元，該偏移偵測單元用來比對該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像以計算出該追蹤標記的偏移量，該處理單元還用來根據該偏移量控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波波束對準偏移后的該追蹤標記。3.如權利要求1所述的超音波掃描裝置，其特征在于，該超音波探頭在血流流速測量模式下進行超音波掃描以產生該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像，該處理單元還用來根據該第一掃描影像計算出該超音波波束相對血流方向的夾角，以及還用來于判斷出該夾角大于該設定參數時，控制該波束角度調整單元調整該超音波波束的該發射角度以使該夾角小于該設定參數。4.如權利要求3所述的超音波掃描裝置，其特征在于，該設定參數為45度。5.如權利要求1所述的超音波掃描裝置，其特征在于，該超音波探頭在灰階影像掃描模式下發射該超音波波束進行超音波掃描以產生該第一掃描影像。6.—種超音波掃描方法，其特征在于，包含: 超音波掃描裝置發射超音波波束進行超音波掃描以產生第一掃描影像； 該超音波掃描裝置儲存設定參數；以及 該超音波掃描裝置依據該設定參數調整該超音波波束的該發射角度，以使該超音波探頭進行超音波掃描所產生的至少一個第二掃描影像符合該設定參數。7.如權利要求6所述的超音波掃描方法，其特征在于，當追蹤標記設定在該第一掃描影像上以作為該設定參數時，該超音波掃描裝置比對該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像以計算出該追蹤標記的偏移量，并根據該偏移量調整該超音波波束的該發射角度，以使該超首波波束對準偏移后的該追S示標記。8.如權利要求6所述的超音波掃描方法，其特征在于，該超音波掃描裝置在血流流速測量模式下進行超音波掃描以產生該第一掃描影像以及該至少一個第二掃描影像，該超音波掃描裝置根據該第一掃描影像計算出該超音波波束相對血流方向的夾角，當該超音波掃描裝置判斷出該夾角大于該設定參數時，調整該超音波波束的該發射角度以使該夾角小于該設定參數。9.如權利要求8所述的超音波掃描方法，其特征在于，該設定參數為45度。10.如權利要求6所述的超音波掃描方法，其特征在于，該超音波掃描裝置在灰階影像掃描模式下發射該超音波波束進行超音波掃描以產生該第一掃描影像。
【文檔編號】A61B8/06GK105852906SQ201610183386
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年5月13日
【發明人】張堂振
【申請人】蘇州佳世達電通有限公司, 佳世達科技股份有限公司