SCIENZA E RICERCA

 

SCIENCE & RESEARCH

Telemed Ultrasound Technology

hardware & software for Scientific Research in medicine,
industry and other fields.

Le strumentazioni tradizionali per diagnostica ad ultrasuoni sono costituite da sistemi chiusi ed il loro possibile utilizzo ai fini della ricerca scientifica è limitato. Su tali sistemi, di solito, non è possibile installare altro software, né collegare hardware aggiuntivo, né controllare il sistema utilizzando un software customizzato dal cliente.

Gli scanner ad ultrasuoni TELEMED funzionano collegati a un personal computer su cui è possibile installare non solo il software di scansione Echo Wave II, ma anche altro software in grado di controllare sia lo scanner che altro hardware usato per la sperimentazione.

La TELEMED Ultrasound Beamforming Technology utilizza hardware e software all’avanguardia e fornisce strumenti dedicati per la ricerca avanzata in tutte le applicazioni degli ultrasuoni, per lo sviluppo di nuove tecniche di beamforming o la creazione di nuovi algoritmi di elaborazione delle immagini, ect ..

Fondata nel 1992, TELEMED, con il suo team di scienziati, ingegneri, esperti di ultrasuoni e personale tecnico, fornisce una piattaforma ultrasonografica PC-based ad architettura aperta, avanzata e flessibile che consente ai ricercatori un elevato livello di tecniche di imaging calibrate per scopi di ricerca.

Molti lavori scientifici sono stati pubblicati utilizzando i sistemi TELEMED per la ricerca.

ULTRASOUND BEAMFORMERS PER LA RICERCA

I Sistemi TELEMED sono basati su una piattaforma PC-based ad architettura aperta e vengono utilizzati per la ricerca scientifica (Quantitative Ultrasound Imaging, applicazioni Matlab, RF Data Access, In/Out Synch Options, ecc.).

TELEMED fornisce versioni speciali dei suoi beamformers con hardware di elevata affidabilità ed alta velocità di trasferimento dati: ArtUs, MicrUs, SmartUs e ClarUs.

I beamformers Telemed possono essere dotati di connettori aggiuntivi.

Alcuni strumenti disponibili:
    • Echo Wave II con la sua Automation Programming Interface consente di utilizzare software personalizzati o script MATLAB con accesso ai cine frames e ai loro tempi

    • SDK – Software Development Kit

    • Sincronizzazione avanzata – I/O Synch Trigger Option

    • RF-Data Access (ArtUs)

    • duo probe con doppio array di scansione per immagini simultanee su diversi piani di scansione

ECHO WAVE II – Ultrasound Scanning Software

Il software Echo Wave II, utilizzato per la diagnostica ecografica tradizionale, offre alcune caratteristiche uniche che consentono l’utilizzo del sistema per programmi di ricerca.

Ad esempio:
    • Se è necessario scansionare molte immagini, misurare distanze, aree o altri parametri su di esse, salvare questi dati ed elaborare ulteriormente le misurazioni effettuate usando altri software, è possibile salvare immagini/reports nel formato XLSX (Excel) e usare la scheda dati con i risultati delle misurazioni.

    • Se in un software personalizzato o in MATLAB si desidera accedere ai cine frames e ai relativi tempi (ad es. per eseguire l’analisi del movimento dei tendini o testare un proprio rendering 3D), è possibile farlo utilizzando la Automation Programming Interface di Echo Wave II.
      Echo Wave II – Automation Programming Interface

    • Da un’applicazione esterna è possibile richiamare il freeze/scansione di “Echo Wave II”, salvare file, caricare i comandi dei file, modificare le informazioni sul paziente. Queste azioni possono essere eseguite inviando le stringhe di comando appropriate utilizzando lo strumento WM_COPYDATA di Windows. Per l’elenco dei comandi supportati da WM_COPYDATA, consultare la sezione del manuale utente di Echo Wave II “Controllo del software tramite Command Line”.

    • Se per alcune applicazioni è necessario salvare la sequenza video registrata in fotogrammi separati, è possibile farlo selezionando il formato file “Immagini multiple PNG” (o BMP, JPG) nella finestra di dialogo “Salva come” di Echo Wave II.

    • Per alcune ricerche avanzate un beamformer potrebbe non essere sufficiente. In tali casi è possibile collegare due beamformer allo stesso computer ed eseguire la registrazione utilizzando entrambi i beamformer contemporaneamente, ad esempio, su diversi piani di scansione. Per congelare / avviare la scansione in entrambi i beamformer, è possibile utilizzare la keyboard del PC o la console ultrasonografica LB-2.

      Tale codifica richiede di avviare due istanze di “Echo Wave II” e configurarle in modo appropriato. Si prega di richiedere il “Manuale di configurazione avanzata Echo Wave II” se si desidera utilizzare due beamformers in tale scenario.

    • Per ricerche più avanzate è possibile compilare un proprio software di scansione personalizzato.

      In tali casi è possibile richiedere l’SDK – Software Development Kit Usgfw2.

SDK – SOFTWARE DEVELOPMENT KIT – Ultrasonography for Windows II Usgfw2

Per scrivere un software di scansione personalizzato, o se per la ricerca è necessario un maggiore controllo sugli ultrasuoni per accedere non solo ai frames ma anche alle linee di scansione di ciascun frame, è possibile utilizzare il nostro SDK Usgfw2 Software Development Kit.

Il kit di sviluppo software TELEMED (Usgfw2 SDK) è una libreria di programmazione di alto livello che consente lo sviluppo rapido di software di scansione ad ultrasuoni per i beamformer TELEMED.

L’SDK Usgfw2 contiene un pacchetto di installazione di file ridistribuibili, documentazione di programmazione ed esempi con codice sorgente. L’SDK Usgfw2 può essere utilizzato da diversi linguaggi di programmazione (native C++, Delphi, managed C++, C#, VB) che supportano Microsoft COM (Component Object Model).

I samples dell’SDK con codice sorgente mostrano come accedere ai dati e controllare lo scanner ad ultrasuoni in diverse modalità di scansione.

Il software sviluppato (32 bit x86) può essere eseguito su sistemi operativi Microsoft Windows x86 32 bit e 64 bit (Windows 7 / 8 /10).

Il pacchetto SDK completo è disponibile per partners OEM, centri ricerca e sviluppatori dopo la firma di un NDA. Il pacchetto SDK è gratuito.

Il nostro software Echo Wave II standard si basa su questo SDK.

ULTRASOUND CONSOLE LB-2 AND ITS SDK

Echo Wave II può essere controllato non solo utilizzando il mouse o la tastiera del computer, ma anche utilizzando la nostra console ultrasonografica LB-2.

Se la scansione ad ultrasuoni viene eseguita utilizzando due beamformers e due istanze di Echo Wave II, è possibile utilizzare la console LB-2 per freezare/avviare la scansione ad ultrasuoni contemporaneamente in entrambe le istanze del software.

Se si desidera utilizzare la console LB-2 per controllare un proprio software customizzato di scansione e per controllare altre strumentazioni, è possibile richiedere l’Ultrasound Keyboard SDK.

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MATLAB, ACCESSO A ECHO WAVE II – acquisizione degli Ultrasound Data

Se in un software personalizzato o in uno script MATLAB si desidera accedere ai cine frames e ai relativi tempi (ad es. per eseguire l’analisi del movimento dei tendini o per testare l’acquisizione di un proprio rendering 3D), è possibile utilizzare l’Automation Programming Interface di “Echo Wave II”.
Echo Wave II – Automation Programming Interface

Lo script MATLAB per accedere ai frames e ai relativi tempi da un file aperto, è simile al seguente (consultare la sottocartella di installazione “Echo Wave II” “… \ Config \ Plugins \”):

asm_path = ‘…\Config\Plugins\autoint1client.dll’; % “…” must be replaced with full path
asm = NET.addAssembly(asm_path);
cmd = AutoInt1Client.CmdInt1();
ret = cmd.ConnectToRunningProgram(); % connect to running “Echo Wave II”
cmd.OpenFile(‘C:\Echo Images\test1.tvd’); % open file
frm_count = cmd.GetFramesCount(); % get the number of frames
for i1=1:frm_count
cmd.GoToFrame1n(i1, true); % go to frame
t = cmd.GetCurrentFrameTime(); % get frame time
fprintf(1, ‘Frame %d of %d. Time = %f ms.\n’, i1, frm_count, t);
img = uint8(cmd.GetLoadedFrameRGB()); % get frame image in RGB format
figure; imshow(img, ‘Border’, ‘tight’, ‘InitialMagnification’, 100); % show image end

Funziona con tutti gli scanner Telemed.

SINCRONIZZAZIONE DEGLI SCANNER AD ULTRASUONI E DI APPARECCHIATURE ESTERNE

A volte i protocolli di ricerca scientifica potrebbero richiedere la sincronizzazione dello scanner con altre stumentazioni. A tale scopo forniamo versioni speciali dei beamformers ArtUs, SmartUs, MicrUs e ClarUs.

Sul pannello posteriore del beamformer possono essere installati connettori aggiuntivi (option).

Signals / ScannersArtUsSmartUsMicrUsClarUs
• Ultrasound Line outputyesyesyesyes
• Ultrasound Frame outputyesyesyesyes
• Ultrasound Line inputyesyesyesyes
• Ultrasound Frame inputyesyesyesyes
• ScanStart outputyesyesyesyes
• ScanStart inputyesyesyesyes
• RF data accessyesnonono
Signals description:
    • Ultrasound Line output – at falling edge system starts acquiring of ultrasound data from tissue for one ultrasound line

    • Ultrasound Frame output – at falling edge system starts acquiring of ultrasound data from tissue for one ultrasound frame

    • Ultrasound Line input – system starts acquiring of ultrasound data from tissue for one ultrasound line approximately in 20 us after rising edge of the signal

    • Ultrasound Frame input – system starts acquiring of ultrasound data from tissue for one ultrasound frame approximately in 20 us after rising edge of the signal

    • ScanStart output – system generate logic level “0” in Freeze mode and logic level “1” in scan mode

    • ScanStart input – system start scan (from new frame) when logic level “1” and stop scan when logic level “0”

    • RF data access – access to RF data true SDK library

ArtUs I/O Synch Trigger option: Ultrasound Line/Frame outputs, Line/Frame inputs, ScanStart input/output

MicrUs Trigger Out option: Ultrasound Line & Ultrasound Frame outputs

MicrUs – SmartUs I/O Synch Trigger option – 8 pin circular connector

FILES:

System / ToolContents
ArtUs Synchronisation package download• manual
• utility for configuring of ArtUs synchronisation input/output signals
MicrUs / SmartUs Synchronisation package - 8 pin circular connector
download
• manual
• utility for configuring of MicrUs synchronisation port
• utility for configuring of SmartUs synchronisation port
B_to_Lines download• this utility converts one B mode TVD/TPD file to multiply BIN files in the same folder
• BIN file stores bytes of one scan line
• available source code of this application
WM_COPYDATA download• software control using command line
• modify it or copy its code to your custom software

RF DATA ACCESS IMPLEMENTATO IN AMBIENTE MATLAB & PYTHON

La maggior parte delle strumentazioni tradizionali per ultrasuono diagnostica sono costituite da sistemi chiusi e non forniscono accesso a segnali/dati RF grezzi. Gli RF-Data contengono informazioni preziose sulle interazioni delle onde acustiche e dei tessuti e possono essere impiegati per lo sviluppo di nuovi metodi diagnostici.

TELEMED offre strumenti per la ricerca che consentono di analizzare i dati RF acquisiti dallo scanner ad ultrasuoni di nuova generazione ArtUs EXT.

Il pacchetto di ricerca è implementato in ambiente MATLAB® (MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts) e contiene interfacce utente grafiche (Fig. 1-5) che consentono di importare e rivedere i dati RF acquisiti e la raccolta di script che consentono diverse modalità di elaborazione dei segnali RF, in genere utilizzati nel motore di formazione delle immagini in B-mode. E’ anche disponibile uno script per caricare e visualizzare i dati RF in ambiente PYTHON (Fig. 6).

Tali strumenti aprono nuove possibilità per:

Engineering viewpointClinical practice viewpoint
• Developments of novel ultrasonic quantitative tissue characterisation methods• Derivation of novel biomarkers for: recognition, characterisation and differentiation of various lesions and assessment of treatment (i.e. thermal ablation efficiency, sonoporation)
• Investigation of acoustic properties of tissue and tissue mimicking materials• Investigation of acoustic properties of tissue and tissue mimicking materials
• Developments of novel parametric imaging techniques• New sources of contrast for imaging of various lesions (tumors, tissue fibrosis, atherosclerotic plaques and much more)
• Creation of advanced digital image processing algorithms for speckle reduction, and image enhancement• Better quality of ultrasound diagnostic images more appropriate for visual expert’s evaluation

FILES:

ToolContents
ArtUs RF Tools package download• manuals
• RF tools, MATLAB scripts, source codes
Python package download• Python RF data viewer (GUI)
• RF data load script
RF DATA ACCESS – Descrizione

L’ RF Data Tool consente di visualizzare in tempo reale 2 streams, B-mode + RF. Lo strumento consente inoltre di impostare i parametri di scansione, definire l’area di interesse, registrare i dati RF su disco, ect.. Applicazione gestita in C ++.

Fig. 1. RF Data Control tool

Lo strumento consente di importare e rivedere gli RF Data registrati in MATLAB e di controllare i principali parametri di acquisizione dei dati. Strumento MATLAB.

Fig. 2. RF Data tool

Lo strumento consente di adottare vari filtri sui segnali RF acquisiti e di osservare l’influenza di tali filtri sull’immagine finale in modalità B-mode. Vari filtri possono essere progettati utilizzando la GUI. Strumento MATLAB.

Fig. 3. Filters Analysis tool

La GUI consente di regolare la curva del dynamic range e di osservare come le variazioni di tale curva influiscono sull’immagine in B-mode. Strumento MATLAB.

Fig. 4. Dynamic Range control tool

La GUI consente di filtrare gli speckle noises. Strumento MATLAB.

Fig. 5. Postprocessing control tool

La GUI consente di caricare e visualizzare gli RF Data in ambiente Python. Strumento Python.

Fig. 6. RF Viewer tool

SPECIFICHE

SCAN MODES

Modalità di scansione con sonde Lineari, Convex, Endocavitarie, Phased Array Settoriali, alta densità di cristalli – Range frequenze da 1,0 MHz a 18,0 MHz

      • B, B+B, 4B, B+M, M
      • CFM Color Flow Mapping
      • PDI Power Doppler
      • DPDI Directional Power Doppler
      • PW Pulsed Wave Spectral Doppler
      • HPRF High Pulse Repetition Frequency
      • CW Continuous Wave Spectral Doppler
      • Duplex (B+PW)
      • Triplex (B+Color Doppler+PW)
      • 3DView – Rendering 3D (option)
      • PanoView – Panoramic Imaging (option)
TECHNOLOGIES

La TELEMED Ultrasound Beamforming Technology è dedicata allo sviluppo di sistemi ad alte prestazioni che offrono lo stato dell’arte dell’imaging diagnostico a ultrasuoni:

      • Spatial Compound Imaging
      • Parallel Beamforming
      • Tissue Harmonics – Pulse Inversion technology
      • Virtual Convex – Trapezoid Imaging (sonde Lineari)
      • Angolo di visualizzazione esteso (sonde Convex)
      • B-Steer Imaging
      • Hybrid/Digital Signal Processing
      • Automatic Image Optimization
      • Advanced Speckle Reduction Imaging
      • Digital Doppler Multi-Beam Processing
      • Image Enanchement
      • Advanced Dynamic Focalization
      • Raw-Data
      • Digital RF-Data Access (real time & off line)
      • Advanced Synchronisation – I/O Synch Trigger Options
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