医用超声诊断设备制造技术

一种医用超声诊断设备，它至少由计算机和超声探测装置连接组成；所述的超声探测装置上设有用于和计算机进行连接、交互的本地接口，计算机通过其标准接口向所述的超声探测装置传送控制信号并进行数据交换；本发明专利技术由计算机作为其主控制单元，通过计算机的标准接口和超声探测装置连接，实现了高性能计算和方便的参数配置；本发明专利技术的发射器、接收器等装置上分别设有相应的用于存储其设置参数的数据存储器，一旦参数需要改变，则可以通过计算机进行相应的设置，其参数灵活设置或更改，并且，适应了探头的任意改变；本发明专利技术的数据接口采用串行设计，探头数量的增加不会导致整个设备的改变，因此实现了探头的灵活配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种诊断设备，特别是指一种具有标准总线接口，可以方便地和计算机连接，并且可以灵活设置参数和改变探头数量的医用超声诊断设备。
技术介绍
在超声诊断设备的声学成像是基于使用聚焦超声波脉冲对人体中被研究区域进行探测的。为了能发射和接收超声波，需要使用专用的超声波探头，它可以同时对发射和接收的超声信号进行聚焦。使用这种探头的聚焦区域内对被研究的人体区域进行扫描。在此情况下，超声波束位于同一平面内，要么形成一组平行的直线，要么形成扇面。在探测过程中，在探测脉冲发射的间隙，由于被研究人体的内部结构并非均匀，其反射的超声回波信号被记录下来。这些沿着声波束直线上非均匀性的位置可根据回波信号到达的时间来确定。由于声波在人体软组织中传播的速度基本上可以假定为恒定，因此声波脉冲从探头到某个反射点往返的时间可以根据公式T＝2×L×C确定；这里T为传播时间，L为探头到此反射点的距离，C为声波在人体软组织中的传播速度(大约1540m/s)。因此，可以确定L＝T/(2×C)。声学图像上相应点的亮度正比于回波信号的幅度值。通常，回波信号以近似于对数变换的规律对电子显像管的射线亮度进行调制。参见图1～图3，这是最简单的线阵探头立体外观的三个方向示意图，包括XY、YZ和ZX三个平面。可以实现电子扫描的超声波探头，包含具有栅格结构的多阵元电声换能器EAT。探头100的每个阵元101都由带有两个电极102、103的窄条状压电材料构成。通常这些电极中的一个是共用的，如103。这些阵元101位于相对超声波透明的薄膜材料表面，超声波在此材料中的传播速度小于在人体中的传播速度(大约1540m/s)。在EAT薄膜材料的另一面是凸起的圆柱形104。该部分与人体软组织相接触，此薄膜起到小孔径圆柱形声学凸镜的作用，使声波发射聚焦到XY平面。如果电子脉冲同时到达电声换能器的所有阵元，探头100将激发圆柱形聚焦脉冲。由于在探头100中使用了小孔径透镜，圆柱形聚焦区域的长度可以同透镜聚焦长度相比拟。参见图4，为了将超声波脉冲在XY平面上的某点进行聚焦，可以使用对发射和接收信号进行延时的方法。为了在发射声学脉冲时F点成为探头100的焦点，必须使得从压电换能器EAT、EAT’所有阵元所激发的脉冲能够同时到达这一点。因此，探头100或100’距离焦点更远的阵元(例如T1/TN或T1’/TN’)应比近一些的阵元(例如T2/TN-1或T2’/TN-1’)较早发射脉冲。为了达到这个目的，可以使用电子延迟线，将激发的电子脉冲到达阵元的时间延迟一定的时间间隔。在回波信号接收期间，压电换能器各个阵元的电子信号首先被延迟，然后相加。在此情况下，延迟量的选择原则是使位于焦点F处反射的信号能够同时到达加法器202的入口处。本专利技术聚焦方法的工作原理实际上同通常的声学凸镜一样，因此也称之为电子凸镜。由于超声波辐射的波动特性，电子凸镜的焦点并非一点，而像是聚光灯束，随着焦点的远离，其直径不断增加。超声波束的横向结构同普通凸镜的波束结构相类似，也就是说；波束在中心具有最大值(主瓣)而在两旁具有系列副最大值(旁瓣)，这些旁瓣严重地影响着声学图像的质量。与在普通凸镜的情况相类似，旁瓣的数值可以通过变迹的办法来减弱。具体是使用对各个阵元的信号乘以相应的系数的方法来实现。电子凸镜重要的优势就在于可以很轻松和快速地改变基本参数，而不用对探头阵元进行任何机械移动。电子凸镜在仪器实时工作过程中，可以改变探测脉冲的发射方向和探头的焦点区域。除此之外，随着探测信号脉冲向人体探测区域深处传播，相应地回波信号源区域远离探头，凸镜的参数(焦点位置、孔径和变迹)可以在回波信号接收过程中实时改变。在接收过程中实时调整参数的方法相应叫做动态聚焦、动态孔径和动态变迹。参见图5，现有的超声扫描仪通常包括五个基本模块发射器301、接收器302、控制单元303、用户界面单元304和探头电子多路器305。除了电子硬件之外，扫描仪还包含探头100(通常有1-6个探头)。探头电子多路器305可以确保不同的探头在发射电路输出端和接收电路输入端之间的切换。发射器301是激发电子探测脉冲的单元，这些脉冲通过到达相应的探头阵元，并形成超声探测脉冲。接收器302确保从探头100到达的弱回波信号的放大、离散化、数字滤波以及在接收系统中为形成聚焦波束所需的其他一些处理。控制单元303形成一组信号，用于控制所有其他模块按照规定的流程工作。用户界面单元304用于将声学图像在监视器的屏幕上进行显示，同时可通过接收控制面板上的按键输入，控制单元303对这些指令进行解释，并将它们转化为控制信号。探头电子多路器305包含一组带有控制电路的电子开关。通过控制单元303发出的控制信号将当前使用探头的阵元同发射器301输出端与接收器302输入端相连。发射器301包含多通道可编程数字脉冲合成器，其输出端同输出高压放大器的控制端相连(探头每个阵元一个放大器)，其输出端构成为发射器301的输出端。脉冲合成器包含一组相同的探测脉冲形成单元，每个阵元对应一个。与通道相同数量的数模转换器，其输入端同探测脉冲形成单元的输出端相连，而数模转换器的输出端构成了合成器的输出端。探测脉冲形成单元的启动输入端与脉冲合成器的通用输入端相连，并形成了发射器301的输入端。发射器301按如下方式工作在脉冲波到达探测脉冲形成单元的启动输入端时，形成的数字信号被高压放大器放大，最后到达发射器301的输出端。接收器302包含一组低噪声可变增益放大器、同样数量的模数转换器以及专用的处理器。低噪声放大器的输入端形成了接收器302的输入端，其输出端同模数转换器的输入端相连。模数转换器的输出端连接专用处理器的数据输入端，而处理器的数据输出端形成了接收器的输出端。接收器3 02按以下方式工作从接收器302输入端进入的模拟信号被低噪声放大器放大、被模数转换器离散化后被置于专用处理器的内存中。专用处理器以一定的时间延迟从所述的内存中提取数据，乘以变迹函数后相加，以此形式来获得电子透镜的聚焦信号。进一步，专用处理器对此信号进行数字滤波、数字检波，然后将数据发送到接收器302的输出端。控制单元303是产生时钟同步信号的数字电路，用来控制设备的其它单元。它周期地发射启动发射器301的信号、允许记录接收器302回波的信号以及对于用户界面单元304数据准备完毕的信号。用户界面单元304包含依次相连的数据后处理节点、信息显示设备；同样还包括具有按键和指示灯的控制面板。数据后处理节点的输入端形成了数据单元的输入端，而控制面板303的输入/输出端形成了数据控制单元304的输入/输出端。用户界面单元304按以下形式工作数据后处理节点将接收器302的输出数字信号转化为两维灰阶图像，显示于直角光栅平面上。这种转换的过程至少由两个部分组成首先，输入信号根据对数或近似于对数的规律逐点进行非线性转换(通常称为Y变换)。这种转换的目的是将很宽的回波信号动态范围转到监视器可显示的动态范围。在此之后，相应于扇形超声扫描而形成的数字信号将转化为直角平面光栅显示(也就是数字扫描变换)。在进行后处理后，图像被显示在显示屏上。除此之外，用户操作界面单元304将控制面板的状态信息转移到控制单元303，并且根据从控制面板到达的命令本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医用超声诊断设备，其特征在于：它至少由计算机和超声探测装置连接组成；所述的超声探测装置上设有用于和计算机进行连接、交互的本地接口，计算机通过其标准接口向所述的超声探测装置传送控制信号并进行数据交换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁斯尼迈克，巴平伊格尔，张送根，叶冠中，周强，
申请(专利权)人：北京天惠华数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]