专利名称：带有多路复用话音和图像通信的超声诊断成像系统的制作方法
带有多路复用话音和图像通信的超声诊断成像系统
本发明涉及医疗诊断超声系统，特别地，涉及能够在公共数据网络 上多路复用话音和图像信息的超声诊断成像系统。
在许多医疗"i殳施中，通常的实践是由超声波:汰师(sonographer)在 超声波检查中扫描病人，由放射科医师(radiologist )或超声波心动图 医师(echocardiographer )在分开的阅读室或远程工作站读取图4象用于 诊断。在这样的设置中，通过将用于检查的超声系统和阅读工作站间联 网，阅读图像的医师可以对同时被扫描的多个病人做出诊断。当正在做 出诊断时，病人正在扫描室中，医师常常意识到另外的图像或不同的视 图可能对于可靠的诊断是有帮助的或有必要的。在那些时候，诊断医师 将希望执行另外的扫描，而病人仍然在医疗设施中。实现此的传统方法 是医师离开阅读室并走进扫描室以试图在病人离开之前打断病人和超声 波才支师。可替换地，医师可以通过给扫描室内的超声波4支师打电话来试 图实现。这就需要能够从阅读室更快速并更容易地联系超声波技师。
公开号为2003/0083563的美国专利申请(Katsman等)提供了一种 针对这种情况的解决方法，该方法使得超声波技师和医师能够通过超声 系统彼此通信。该超声系统和阅读工作站都装配有麦克风、扬声器和语 音识别与处理系统。当一个人向麦克风里讲话，语音被转换为数字语音 数据并被压缩。已压缩的语音数据通过连接两个设备的网络被传输至终 端。接收终端解压缩数据，语音识别与处理系统处理数字语音数据并将 它传输至扬声器。通过这种方式超声波技师和阅读医师可以彼此对话并 且医师可以在超声波检查期间给超声波技师以指令。然而其中并没有解 释图像和话音数据共享网络连接的方式。希望复用话音和图像通信以便 无论何时讲话者决定讲话时话音和图像数据将自动地共享网络连接。进 一步还希望能够扩展在这种话音和图像通信中进行与不在医疗设施网络 上的其它人进行通信的能力。
根据本发明的原理，描述了一种诊断超声系统和远程终端，它们能 够使用TCP/IP互耳关网协议通过话音数据分组来交换话音通信。当在相同 的两个设备间的图^f象通信也使用TCP/IP协议时，图像和话音数据分组能
够都共享同 一个数据网络，分组的报头信息提供各自数据分组的正确和 精确路由。分组后的话音传输能够通过诸如^^共电话网络的外部承载系 统被路由至局域网之外的其它地方。因此本发明的实施方式也能够被用
于与医疗设施外的人通信。可以使用实时协_汉(real - time protocol) 以确保传输的话音分组被及时接收，以使其被再现为正常的不间断的语音。
在附图中
图1图解了包括根据本发明的原理构造的多个超声系统和一个诊断 工作站的医疗网络。
图2以框图的形式图解了根据本发明的原理构造的话音和数据消息 传递超声系统的细节。
图3图解了本发明的另一个实施方式的超声网络，其中话音通信可 以从超声系统通过公共交换电话网或互联网来实施。
图4图解了本发明的另一个网络实施方式，其中示出了多种设备， 可以根据本发明的原理与它们进行话音通信。
首先参考图1，医疗分组交换网络300包括通过诸如路由器的集线 器304而联网在一起的若干个超声系统200、 202和400。诊断工作站302 也连4矣至网络300,在i貪断工作站302医师可以阅读通过超声系统200、 202和300从病人那里获取的超声图像并做出诊断。使用TCP/IP协议将 图像和报告以数据分组的形式从超声系统路由至工作站。在网络上的每 个设备具有本地IP地址，其被用于为TCP/IP分组通信量标识网络上的 设备。包括桌面PC 500的终端500也被连4妄至网络300。桌面PC例如 可以是医师的办乂>室电脑。终端500同样可以通过网络300发送和接收 分组数据。除了网络以太网连接之外，每个超声系统和办公室PC还示出 了具有调制解调器204、 206、 402和502，通过所述调制解调器204、 206、 402和502这些设备能够连接至外部设备和诸如互联网的外部网络。在 网络300上的超声系统200、 202和400以及工作站302和桌面PC 504 能够使用TCP/IP协议发送和接收图像和报告，正如在美国专利5715823 (Wood等)中所描述的。在这些系统之间的电子消息传递也可能如美国 专利5897498 (Canfield, II等)中所描述的。
根据本发明的原理，超声系统、工作站和办公室PC中的每一个都能够在设备操作者之间通过相同的分组交换数据网络300提供话音通信。 在图2中示出了带有这些能力的超声系统的实施方式。在图的顶部是系 统的超声信号通道，包括带有阵列变换器(transducer) 12的探测器 (probe) 10，其发送和接收超声信号，波束形成器14,其提供发送波束 的引导(steering)和聚焦并处理通过阵列变换器的元件接收的回波信 号以形成相干的回波信号，超声信号处理器16,图像处理器18以及超 声图像和数据在其上显示的显示器20。这些部件的操作由系统控制器22 来协调。超声系统的操作由耦合到系统控制器的操作控制器115来指挥。 系统控制器22可以将由超声系统产生的图像和诊断报告存储在存储设备 24中。在超声系统上提供了麦克风30和扬声器28 (其可以是分离的或 是普通头戴式耳机的一部分)以使得操作者能够通过话音与网络300上 和如下面讨论的远程地点处的其它设备处的人通信。超声系统具有扬声 器用于音频多普勒(audio Doppler )的重现已经很长时间了 ，诸如Phi 1 ip iU22超声系统的系统最近已经装配了麦克风用于系统的话音控制。麦克 风30和扬声器28耦合到声卡32的输入端和输出端。当操作者向麦克风 中说话时，他的或她的话音被声卡上的A/D转换器数字化。对于超声系 统上的话音控制，转换后的话音信号被话音识别软件处理并且输出被用 于控制系统。根据本发明的原理，数字化的话音信号通过分组交换网络 300被发送并接收为由系统上另一个设备的扬声器28输出的话音。这是 通过运行通信软件的才乘作系统34而实现的，包括诸如协、议栈46图解的 话音通信协议的执行。
从整体的观点，操作者的话音由声卡数字化为数据的字节。标称话 音带宽是4kHz，其意味着8kHz的采样带宽对于数字化典型的话音频率 是足够的。大多数声卡能够以更高的速率数字化模拟信号，通常在44kHz 的量级上采样以产生16比特的字节。既然话音带宽不需要这么高的数字 化率，多个连续字节可以被聚集并作为IP分组的有用载荷而发送。另外， 数字化的话音数据在传输之前可以使用诸如MP-MLQ或ACELP, ITU-T G. 723. 1标准的压缩协议而被压缩。然后通过网络从主超声系统发送已 分组的话音数据。这可以从一个端点直接至另一个完成，例如，从超声 系统直接至工作站，但是通常分组通信量由诸如路由器的网守 (gateke印er )来中介，其通过执行诸如转换端点设备的IP地址，授权 或拒绝接入，呼叫信令以连接呼叫，呼叫鉴权，带宽管理和呼叫管理的 之类职责来管理数据通信量。话音分组在到达目的设备之前可通过多个
网守而指引。在接收设备，分组数据根据由分组协议提供的指令而解包
并重新装配为其原始的状态。数据的字节通过接收端点的声卡中的D/A 转换器被转换回为模拟信号并通过接收端的扬声器播放为话音。
示出的协议栈46是典型的用于TCP/IP网络上语音通信的H. 323标 准。诸如SIP (Session Initiation Protocol,会话发起协i义)的其它 协议也可替换地被使用。在栈的底部是物理层，其为上面的数据链路层 执行连接服务和信号转换。在这个实施方式中的数据链路层是以太网协 议层。网络层是IP协议，这样话音分组可以与包括在超声系统与工作站 之间的图像通信的其它IP服务分组共享通信介质。在下一层可以看到音 频和注册分组使用用户数据报协议(UDP )而控制和信令分组使用传输控 制协议(TCP )作为传输协议。源和接收机端点都支持H. 245和Q. 931协 议。H.245允许使用信道，Q. 931被需要用于呼叫信令和建立呼叫。在图 解的栈中H. 225. 0/Q. 931呼叫信令被用于提供呼叫控制的信令。为了接 收到的话音听起来自然并且不中断，重要的是话音数据基本实时地到达 目的地。这是通过使用携带话音分组的实时传送协议RTP来实现的。当 通过网守(例如路由器)做出呼叫，而不是从端点至端点直接做出呼叫 (如在两个传输地址之间具有直接端点呼叫信令的单个LAN (局域网) 中有是可能的)时，使用H. 225 RAS (注册、许可、状态)信道以在端 点和网守之间通信。RAS信道执行的过程诸如确定其应当注册的网守， 分组传输和别名(备用的)地址的端点注册，端点定位，和许可、状态 与脱离消息。建立呼叫的过程包括发现端点能够注册的网守；向网守注 册；进入呼叫建立阶段；在端点和网守之间交换能力；并建立呼叫。在 这个例子中，话音分组通过以太网连接36被发送，虽然通信也可以通过 诸如调制解调器32或串口 31的其它端口而传递和接收。
通过使用这个协议栈，话音分组从源终端，这个实例中为超声系统， 被传送至一系列一个或多个网守(路由器)，直到最终到达目的终端，在 这个例子中为工作站。在工作站多种报头层被检查并剥离，直到话音数 据被传递至声卡，其中它被转换为模拟信号并通过工作站的扬声器28而 播放。编解码器可以被用于解压缩已在源端被压缩的数据。工作站具有 与超声系统所具有的那些相同的通信硬件、软件和协议栈，这样工作站 的医师可以通过话音通信回超声系统操作者。
在所构造的实施方式中，操作系统34通常运行用户"t矣口软件以允许 超声系统或工作站的操作者能够容易地取得话音通信能力。对于呼出，
这种软件将显示IP地址或诸如电话号码的其它别名地址的选择，从中操
作者可以选择以发起呼叫。当接收到呼入呼叫时，软件将通过扬声器28 做出可听见的声音和/或在显示屏上显示呼入呼叫图标。操作者将触摸控 制面板115或显示屏上的键以应答该呼叫。
本发明的一个实施方式不需要被限制为只呼叫连接在医疗设施的 LAN上的那些。如图3中所图解的，相同的话音分组能够通过连接至互 联网或公共交换电话网的网关250而被发送。这种与TCP/IP和IP寻址 的兼容性使得能够与具有处理IP分组形式的话音数据的能力的其它终端 和电话相通信。因此超声系统的操作者能够通过这种能力呼叫在家或在 远程办公室的医师。
图4图解了本发明呈现的一些通信可能性。可以在超声系统200和 202的操作者之间通过以太网连接在它们的本地网络300上实施话音通 信以及与工作站500的操作者实施话音通信。他们能够通过互联网与本 地网络300之外的其它人交谈，诸如与在另一个位置的超声系统4(M的 操作者交谈。可以通过本地网络300和600或通过线缆/DSL/卫星调制解 调器204和406做出连接。能够由具有互联网话音能力的电话140和由 具有互联网上话音电话适配器110的传统移动电话120和陆地线路电话 130纟妄收话音通信。
权利要求
1.一种超声系统，可以通过互联网协议在数据网络上发送和接收图像或报告，包括扬声器；麦克风；耦合至麦克风的数字化电路，以数字化话音信号；和通信协议，响应于已数字化的话音信号，动作以使用互联网协议发送和/或接收话音数据分组。
2. 权利要求1的超声系统，其中超声系统发送和/或接收话音数据分 组以重建基本实时的语音。
3. 权利要求1的超声系统，进一步包括 数据存储设备，存储由超声系统产生的图像或报告，其中通信协议通过与图像或报告发送或接收通过的数据网络相同的 数据网络发送和/或接收话音数据分组。
4. 权利要求1的超声系统，其中网络包括局域网；和 其中话音数据分组包括在局域网上的源和目的设备的IP地址。
5. 权利要求1的超声系统，其中超声系统耦合至局域网；和 其中发送的话音数据分组的目的设备不是局域网上的设备。
6. 权利要求5的超声系统，其中发送的话音数据分组通过公共交换 电话网络而发送。
7. 权利要求5的超声系统，其中发送的话音数据分组通过互联网而 发送。
8. 权利要求1的超声系统，其中话音数据分组在超声系统和另一个 端点设备之间被直接地发送和/或接收。
9. 权利要求1的超声系统，其中话音数据分组在超声系统和另一个 端点设备之间传送期间被一个或多个路由器中介。
10. —种在超声系统操作者和诊断图像阅读者之间通过数据网络发送 话音通信和诊断图像的方法，诊断图像阅读者位于耦合至超声系统的计 算机终端，包括在超声系统上产生诊断图像；使用互联网协议在一个或多个数据分组中通过数据网络发送诊断图像至计算机终端；向麦克风中讲话；数字化话音信号；使用互联网协议在一个或多个数据分组中通过数据网络发送数字化 的话音信号至目的设备；和在目的设备上通过扬声器重现话音。
11. 权利要求10的方法，其中发送数字化话音信号进一步包括发送 超声系统操作者的话音至计算机终端以及发送诊断图像阅读者的话音至 超声系统以重现实时会话。
12. 权利要求10的方法，进一步包括响应于诊断图像阅读者的话音 通信由超声系统产生诊断图像。
13. 权利要求10的方法，其中计算机终端包括诊断图像分析工作站。
14. 权利要求13的方法，其中数据网络包括局域网，诊断图像分析 工作站和多个超声系统耦合至该局域网；其中每个超声系统和工作站具有在网络上唯一的IP地址；和 其中发送数字化话音信号进一步包括寻址话音数据分组至话音将在 其中^C重现的目的设备的IP地址。
15. 权利要求14的方法，其中发送进一步包括在网络上的路由器接 收数字化话音分组；和重新发送数字化话音分组至目的设备。
16. 权利要求10的方法，其中发送进一步包括发送数字化话音分组 至网关；和从网关重新发送数字化话音分组至目的设备。
17. 权利要求10的方法，其中数据网络包括^^共交换电话网络。
18. 权利要求10的方法，其中发送进一步包括利用TCP/IP协议。
19. 权利要求18的方法，其中发送数字化话音信号进一步包括利用 TCP和UDP协i义。
全文摘要
一种超声系统(200、202、404)，能够通过互联网协议在数据网络(300、306、600)上发送图像和/或报告，其具有耦合至麦克风和扬声器的声卡。当超声系统的操作者向麦克风中说话时，话音被声卡数字化并且话音数据被打包为数据分组的有效载荷。分组使用互联网协议通过协议栈在相同的数据网络上被发送。分组在接收终端被接收并恢复至模拟话音信号。话音能力可以到达网络上的其它终端(120、130、140、500、504)，或者通过互联网或诸如公共交换电话网络的外部网络到达外部通讯者。
文档编号H04L29/06GK101180849SQ200680017272
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月10日 优先权日2005年5月19日
发明者M·皮尔斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司