一种超声诊断设备低功耗控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及医用超声设备领域，特别是涉及一种超声诊断设备低功耗控制的方法及装置。

背景技术

现有超声诊断设备在不同的场景中，对功耗的控制有不同的要求，而低功耗控制对超声系统的影响主要有如下几个方面：低功耗控制对笔记本或手持超声设备的续航时间有很大帮助；低功耗控制能减少超声设备的散热，对超声设备的散热设计有帮助；低功耗控制能降低超声设备的电源设计难度。

现有的低功耗控制方法，例如在扫描前预先设定好参与或未参与的发射通道，然后将未参与发射的发射通道置于低功耗模式；或者设定接收电路在不接收声波的时段内不工作；又或者直接采用低功耗扫描控制措施。这些方法均可以在一定程度上降低超声系统的功耗。

在超声设备使用过程中，医生给患者扫查诊断时，可能需要切换探头或切换检查模式，也可能由于一些事务性问题短时间内中断扫查，在这一类的操作中，医生一般不会主动按冻结操作按键来冻结扫描，因此在这些操作间隙中，往往存在着一些无效扫查，而在此期间，超声设备的工作状态与正常扫查是一样的。现有的超声设备没有针对这一类的无效扫查进行功耗控制，无法进一步降低超声设备的功耗。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明主要解决的技术问题是提供一种超声诊断设备低功耗控制的方法及装置，能够在无效扫查阶段降低超声设备的功耗。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种超声诊断设备低功耗控制的方法，该方法包括：

扫描并提取回波数据特征；根据回波数据特征判断超声诊断设备是否处于无效扫查阶段；在判断结果为是时，超声诊断设备进入低功耗检测状态。

其中，在扫描并提取回波数据特征的步骤中，具体包括：

超声诊断设备按照工作条件，计算得到扫描信息，根据扫描信息来设定发射通道和接收通道，并提取接收通道的回波数据特征。

其中，在扫描并提取回波数据特征的步骤中，进一步还包括：

扫描以发射线为单元，分为参数准备阶段，发射阶段以及接收阶段；其中，参数准备阶段用于准备发射及接收的相关参数设置；发射阶段是发射通道设定发射芯片进行发射；接收阶段是接收通道的芯片接收回波完成波束合成，从而提取接收通道的回波数据特征。

其中，在扫描并提取回波数据特征的步骤前，还包括如下步骤：

设置超声扫描相关的参数以及检测相关的参数；其中，检测相关的参数包括检测信号特征。

其中，在根据回波数据特征判断超声诊断设备是否处于无效扫查阶段的步骤的同时或其后，还包括如下步骤：

将提取到的回波数据特征与检测信号特征进行比较判断；在判断结果为超声诊断设备处于无效扫查阶段时，超声诊断设备进入低功耗检测状态，否则超声诊断设备保持当前的工作状态；其中，无效扫查阶段为超声诊断设备未与人体进行接触时。

其中，在超声诊断设备进入低功耗检测状态的步骤中，具体包括：

保留和检测有关的发射通道和接收通道处于工作状态，其余发射通道与接收通道进入低功耗状态。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种超声诊断设备，包括：

扫描控制模块，用于产生有规律的发射接收控制，完成超声诊断设备成像所需的所有扫描线的发射；检测模块，用于提取回波数据特征，根据回波数据特征判断超声诊断设备是否处于无效扫查阶段；控制中心，耦接扫描控制模块和检测模块，用于设置扫描控制模块用于超声扫描相关的参数以及检测模块用于检测相关的参数；其中，检测相关的参数包括检测信号特征。

其中，超声诊断设备还包括：

超声探头以及与其耦合的发射通道和接收通道；其中发射通道用于产生发射电信号；超声探头用于将发射电信号转换成声波振动来扫查人体或其他物体，同时将回波引起的声波振动转换成接收电信号；接收通道用于将接收电信号转换成回波数字信号。

其中，超声诊断设备进一步还包括：

发射模块，与扫描控制模块以及发射通道信号连接，用于决定发射通道是否开启发射；接收模块，与接收通道以及检测模块信号连接，用于接收回波数字信号并传送至检测模块。

其中，扫描控制模块进一步用于产生发射模块所需的发射启动信号；检测模块进一步用于对回波数字信号进行检测运算，提取回波数据特征与检测信号特征进行比较，得到超声探头是否与人体接触的指示信号。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过检测超声回波信号的特征，来判断超声探头是与人体接触状态还是未接触状态；当检测到超声探头与人体是未接触状态时，超声设备进行低功耗检测状态，只保留检测必须的通道处于工作状态，其余通道处于低功耗状态；当检测到超声探头与人体是接触状态，超声设备自动退出低功耗检测状态，回复正常工作状态，通过此方法及装置，可以进一步降低超声设备的功耗。

附图说明

图1是本发明超声诊断设备低功耗控制的方法实施方式的流程示意图；

图2是本发明超声诊断设备进行正常扫描的三个阶段的流程示意图；

图3是本发明超声诊断设备在不同条件下的回波信号特征示意图；

图4是本发明超声诊断设备的结构示意图；

图5是本发明超声诊断设备低功耗控制的方法实施方式的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明提供的超声诊断设备低功耗控制的方法实施方式的流程示意图，包括：

在步骤11中，扫描并提取回波数据特征。

在本发明的实施例中，超声诊断设备启动后处于复位设置状态，需设置检测相关的参数。其中，和检测相关的参数包括检测时所需使用的发射通道设置、接收通道设置、检测操作的频次以及检测信号特征。设置完成后，超声诊断设备跳转到空闲等待状态。在空闲等待状态，超声诊断设备不进行检测操作；当接收到扫描启动指令时，超声诊断设备进入正常扫描状态。在正常扫描状态，超声诊断设备按照当前工作条件，比如深度、频率、成像模式等，计算得到扫描信息，并根据扫描信息来设定当前发射接收的通道。

其中，超声诊断设备的扫描是以发射线为单位，划分为三个阶段，分别为参数准备阶段、发射阶段以及接收阶段。

具体地，请参阅图2，图2是本发明超声诊断设备进行正常扫描的三个阶段的流程示意图，包括：

在步骤211中，准备发射及接收的相关参数设置。

其中，参数准备阶段用于准备发射及接收的相关参数设置；其中，用于发射相关的参数包括发射线数、发射位置、发射电压、发射延时、发射孔径、发射波形、发射聚焦，用于接收相关的参数包括接收延时、接收孔径、接收聚焦。

在步骤212中，发射通道设定发射芯片进行发射。

具体地，各发射通道按照参数准备阶段计算得到的发射延时、发射孔径以及发射波形等参数设定发射芯片进行发射。

在步骤213中，接收通道的芯片接收回波完成波束合成。

其中，发射线是按照设定好的脉冲重复时间进行工作，每个周期包含上述三个阶段。

进一步地，超声诊断设备进入工作检测状态后，按照设置好的检测参数进行检测相关的发射接收控制，选取接收通道的回波数据，提取回波数据特征。

在步骤12中，根据回波数据特征判断超声诊断设备是否处于无效扫查阶段。

其中，超声诊断设备与人体接触或不接触时，回波信号的特征是不一样的。超声波的反射与界面两边的声阻抗有关，两介质声阻抗差越大，入射超声束反射越强；声阻抗越小反射越弱。

具体地，请参阅图3，图3是本发明超声诊断设备在不同条件下的回波信号特征示意图。

在一个具体的实施场景中，比如当超声诊断设备未覆盖耦合剂时，由于超声诊断设备声阻抗与空气的声阻抗差异较大，超声诊断设备发射出的超声波进入空气中会产生强烈的反射作用，在超声诊断设备表面形成反射，使大部分发射信号在超声诊断设备内来回震荡，从而在图像上表现出明显的死波层。

在另一个具体的实施场景中，当超声诊断设备覆盖耦合剂但未接触人体时，由于耦合剂的声阻抗与超声诊断设备声阻抗接近，大部分发射能量会通过耦合剂发射到空气中，而且耦合剂表面不规则，难以使图像上出现规则的死波层。此时的接收回波信号幅度随时间增加迅速衰减，达到一定时间后保持不变，与系统噪声水平一致。

具体地，无效扫查阶段为超声诊断设备未与人体进行接触时。在超声诊断设备使用过程中，医生给患者扫查诊断时，可能需要切换探头或切换检查模式，也可能由于一些事务性问题短时间内中断扫查，在这些操作间隙，超声诊断设备由于未与人体接触，因而处于无效扫查阶段。

在又一个具体的实施场景中，当超声诊断设备通过耦合剂与人体接触时，耦合剂的声阻抗与人体的声阻抗相近，能够减少反射损失，使大部分超声波的发射能量进入人体，在人体不同组织结构形成发射，由于耦合剂的衰减系数较小，此时的回波信号虽然也会呈现随时间增加衰减的特征，但是回波信号的幅度相对较高，只有时间达到一定长度时，信号才能衰减到与噪声水平相近。

在步骤13中，在判断结果为是时，超声诊断设备进入低功耗检测状态。

在一个具体的实施场景中，超声诊断设备进入工作检测状态后，发射接收通道按照超声诊断设备常用的扫描方式扫描进行发射及接收，从当前处于发射工作状态的通道中选取一个或多个通道的数据进行信号特征检测判断。当判断结果为超声诊断设备与人体未接触时，超声诊断设备跳转到低功耗检测状态。在低功耗检测状态下，仅保留和检测有关的发射接收通道处于工作状态，其余发射接收通道进入低功耗状态。

在另一个具体的实施场景中，超声诊断设备进入工作检测状态后，发射接收通道按照超声诊断设备常用的扫描方式扫描进行发射及接收，从当前处于发射工作状态的通道中选取一个或多个通道的数据进行信号特征检测判断。当判断结果为超声探头与人体未接触时，超声诊断设备停止常规扫描，并以设定的时间间隔重新启动扫描，根据提取的回波数据特征判断超声诊断设备是否与人体接触。当判断结果为超声诊断设备与人体未接触时，继续以设定的时间间隔启动扫描并提取回波数据特征进行检测；当判断结果为超声诊断设备与人体接触时，启动常规扫描。其中，设定的时间间隔为1s；其中，在设定的时间间隔内，所有发射通道以及接收通道均停止工作。

区别于现有技术通过计算得到不发射的通道号，并把这些通道设置为低功耗模式，本发明实施例所提供的超声诊断设备低功耗控制的方法，通过在无效扫查阶段使超声诊断设备停止常规扫描，并以设定的时间间隔重新进行扫描与检测，使超声诊断设备能够及时进入工作检测状态，同时，由于在设定的时间间隔内所有发射通道以及接收通道均停止工作，能够使超声诊断设备维持在低功耗检测状态，进一步降低超声设备的功耗。

进一步地，低功耗状态包括发射接收芯片上对应的通道进入芯片支持的低功耗模式或掉电模式，也可以包括断掉芯片的供电电源，或者断掉芯片的工作时钟输入。

在低功耗状态下，选取指定接收通道的回波数据，提取该回波数据特征，与设定好的信号特征进行比较判断。当判断结果为超声诊断设备未与人体接触时，保持超声诊断设备工作在低功耗工作状态。

具体地，可选择对应超声诊断设备最左边、中间、最右边阵元对应的通道，按照设定的时间周期进行发射接收，此设定时间间隔可以设定的比正常扫描的时间间隔大一些，比如10ms间隔，发射可设定为脉冲发射，发射脉冲可设定为2个周期。仅对设定的通道的回波数据进行接收检测，结合所有通道检测的特征来判断与人体接触情况，比如上述三通道检测，当三个通道的回波数据特征均指示为未接触人体时，超声诊断设备维持低功耗检测状态。

在又一个具体的实施场景中，若超声诊断设备在工作检测状态接收到系统进入运行低功耗状态的指示信号，则超声诊断设备也跳转到低功耗检测状态。

其中，运行低功耗状态，是指系统扫描开启，处于实时扫查状态，时，基于低功耗设计考虑，设计一些低功耗的措施，比如在线与线之间，或者帧与帧之间，存在一些空扫描，在空扫描状态下，发射通道或者接收通道处于部分工作或不工作状态来实现运行低功耗。线与线时的运行低功耗，常见于一维扫查模式，包括M模，脉冲多普勒PW。当进行一维扫查模式时，在PRT设计较低时，存在线与线之间运行低功耗的条件。帧与帧的运行低功耗，常见于浅深度某些条件下，扫查帧率不需要很高时，可能会在扫描帧之间插入一些空扫描来降低运行功耗。

其中，超声诊断设备在工作检测状态下，如果接收到扫描停止指令，跳转到空闲等待状态。

其中，超声诊断设备在低功耗检测状态下，如果接收到扫描停止指令，跳转到空闲等待状态。

在又一个具体的实施场景中，超声诊断设备在低功耗检测状态下，如果检测到超声诊断设备与人体接触，跳转到工作检测状态。

进一步地，超声诊断设备已处于工作检测状态下，如果检测到超声诊断设备仍与人体接触，保持超声诊断设备的当前工作状态。

请参阅图4，图4是本发明超声诊断设备的结构示意图，该超声诊断设备包括控制中心401、扫描控制模块402、发射模块403、发射通道404、超声探头405、接收通道406、接收模块407以及检测模块408。

控制中心401分别耦接扫描控制模块402和检测模块408；其中，控制中心401设置扫描控制模块402用于超声扫描相关的参数设置以及检测模块用于检测相关的参数设置。其中，和超声扫描相关的参数包括用于发射相关的参数以及用于接收相关的参数。其中，用于发射相关的参数包括发射线数、发射位置、发射电压、发射延时、发射孔径、发射波形、发射聚焦，用于接收相关的参数包括接收延时、接收孔径、接收聚焦。用于检测相关的参数包括检测时所需使用的发射通道设置、接收通道设置、检测操作的频次以及检测信号特征。

扫描控制模块402用于产生有规律的发射接收控制，完成超声诊断设备成像所需的所有扫描线的发射；其中，扫描控制模块402与发射模块403电连接，进一步用于产生发射模块所需的发射启动信号。

发射模块403与一个或多个发射通道404信号连接，根据当前扫描线的发射参数，产生各发射通道404所需聚焦的延时及发射波形，决定各发射通道404是否在当前扫描线下开启发射。

超声探头405分别耦接发射通道404和接收通道406。

其中，发射通道404根据发射通道的设置产生相应的发射波形，达到发射聚焦的效果。

超声探头405将发射通道404发射的电信号转换成声波振动，用于扫查人体或其他物体，同时将回波引起的声波振动转换成接收电信号。

接收通道406将回波电信号经过放大及滤波处理后，由模数转换器转换成回波数字信号。

接收模块407与接收通道406信号连接，用于接收回波数字信号并按照设定好的参数进行波束合成运算，获得超声成像的回波线数据；进一步地，接收模块将接收到的指定通道回波数字信号，传送至检测模块408进行检测。

检测模块408与接收模块407信号连接，用于对回波数字信号进行检测运算，提取特征与设定好的检测信号特征进行比较，得到超声探头是否与人体接触的指示信号。

其中，超声诊断设备与人体接触或不接触时，回波信号的特征是不一样的。超声波的反射与界面两边的声阻抗有关，两介质声阻抗差越大，入射超声束反射越强；声阻抗越小反射越弱。

在一个具体的实施场景中，比如当超声诊断设备未覆盖耦合剂时，由于超声诊断设备声阻抗与空气的声阻抗差异较大，超声诊断设备发射出的超声波进入空气中会产生强烈的反射作用，在超声诊断设备表面形成反射，使大部分发射信号在超声诊断设备内来回震荡，从而在图像上表现出明显的死波层。

在另一个具体的实施场景中，当超声诊断设备覆盖耦合剂但未接触人体时，由于耦合剂的声阻抗与超声诊断设备声阻抗接近，大部分发射能量会通过耦合剂发射到空气中，而且耦合剂表面不规则，难以使图像上出现规则的死波层。此时的接收回波信号幅度随时间增加迅速衰减，达到一定时间后保持不变，与系统噪声水平一致。

在又一个具体的实施场景中，当超声诊断设备通过耦合剂与人体接触时，耦合剂的声阻抗与人体的声阻抗相近，能够减少反射损失，使大部分超声波的发射能量进入人体，在人体不同组织结构形成发射，由于耦合剂的衰减系数较小，此时的回波信号虽然也会呈现随时间增加衰减的特征，但是回波信号的幅度相对较高，只有时间达到一定长度时，信号才能衰减到与噪声水平相近。

请参阅图5，图5是本发明超声诊断设备低功耗控制的方法实施方式的状态示意图。

具体地，超声诊断设备启动后，检测模块408处于复位设置状态500，等待控制中心401设置扫描控制模块402用于超声扫描相关的参数设置以及检测模块408用于检测相关的参数设置。其中，和超声扫描相关的参数包括用于发射相关的参数以及用于接收相关的参数。其中，用于发射相关的参数包括发射线数、发射位置、发射电压、发射延时、发射孔径、发射波形、发射聚焦，用于接收相关的参数包括接收延时、接收孔径、接收聚焦。用于检测相关的参数包括检测时所需使用的发射通道设置、接收通道设置、检测操作的频次以及检测信号特征。

在空闲等待状态501，检测模块408处于空闲状态，不进行检测操作，当检测模块408接收到扫描启动指令时，跳转到工作检测状态502，否则继续保持在空闲等待状态501。

在一个具体的实施场景中，扫描启动后，检测模块408进入工作检测状态502，按照设置好的检测条件进行检测相关的发射接收控制。选取指定接收通道406的回波数据，提取该回波数据特征，与设定好的信号特征进行比较判断。当判断结果为超声探头405与人体接触时，保持超声诊断设备的当前工作状态，同时检测模块408保持在工作检测状态502；当判断结果为超声探头405与人体未接触时，跳转到低功耗检测状态503。检测模块408在工作检测状态502下，如果接收到扫描停止指令，跳转到空闲等待状态501。

在另一个具体的实施场景中，扫描启动后，检测模块408进入工作检测状态502，按照设置好的检测条件进行检测相关的发射接收控制。选取指定接收通道406的回波数据，提取该回波数据特征，与设定好的信号特征进行比较判断。当判断结果为超声探头405与人体接触时，保持超声诊断设备的当前工作状态，同时检测模块408保持在工作检测状态502；当判断结果为超声探头405与人体未接触时，扫描控制模块402跳转到空闲等待状态501，并以设定的时间间隔重新跳转到工作检测状态502，检测模块408根据提取的回波数据特征判断超声探头405是否与人体接触。当判断结果为超声探头405与人体未接触时，扫描控制模块402继续以设定的时间间隔跳转至工作检测状态502，检测模块408提取回波数据特征进行检测；当判断结果为超声探头405与人体接触时，扫描控制模块402跳转到工作检测状态502。其中，设定的时间间隔为1s；其中，在设定的时间间隔内，所有发射通道以及接收通道均停止工作。

在工作检测状态502，如果检测模块408接收到系统进入运行低功耗状态的指示信号，那么也将跳转到低功耗检测状态503。

进一步地，在低功耗检测状态503，仅保留和检测有关的发射接收通道处于工作状态，其余发射接收通道进入低功耗状态。在此状态下，选取指定接收通道406的回波数据，提取该回波数据特征，与设定好的信号特征进行比较判断。当判断结果为超声探头405与人体未接触时，保持超声诊断设备工作在低功耗工作状态，同时检测模块408保持在低功耗检测状态503。

具体地，可选择对应超声探头405最左边、中间、最右边阵元对应的通道，按照设定的时间周期进行发射接收，此设定时间间隔可以设定的比正常扫描的时间间隔大一些，比如10ms间隔，发射可设定为脉冲发射，发射脉冲可设定为2个周期。仅对设定的接收通道的回波数据进行接收检测，结合所有通道检测的特征来判断与人体接触情况，比如上述三通道检测，当三个通道的回波数据特征均指示为未接触人体时，超声诊断设备维持低功耗检测状态503。

当判断结果为超声探头405与人体接触时，跳转到工作检测状态502。检测模块在低功耗检测状态503下，如果接收到扫描停止指令，则跳转到空闲等待状态501。

区别于现有技术，本实施方式的检测模块通过检测超声回波信号的特征，来判断超声探头是否与人体处于接触状态；当判断超声探头与人体是未接触状态时，超声设备进入低功耗检测状态，只保留检测必须的通道处于工作状态，其余通道处于低功耗状态；当检测到超声探头与人体是接触状态时，超声设备自动退出低功耗检测状态，回复正常工作状态，通过本发明的方法及装置，可以进一步降低超声设备的功耗。

在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的超声诊断设备低功耗控制的方法以及超声诊断设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。