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技术进步引发超声医疗设备热潮 - 医疗电子 - 免费猫

发布时间:2020-02-17 13:59:22 阅读: 来源:大鹏卡槽厂家

技术进步引发超声医疗设备热潮 - 医疗电子 - 电子工程网

图3:超声波系统分两种:模拟波束形成系统和数字波束形成系统。前者用于高端应用,后者广泛用于大多数的超声波系统。

目前医生们仍在继续使用模拟波束形成系统,尤其是在CW多普勒等高端超声波系统中。由于在CW多普勒超声波现场,超声波发射源和接收器都是固定不动的。当发射和接收多普勒超声波信号时,诸如组织密度、流体的粘滞性以及流体的运动速度等变量都会产生具有很大动态范围的信号,因此需要大动态范围的信号处理元器件。而大动态范围信号不可能数字化处理,因此CW多普勒仪需要ABF。

一般,一个ABF前端包含多个低噪声放大器、模拟延迟线以及大量的交叉点开关矩阵。ADI的双通道解调器和移相器AD8333可以取代ABF前端,它采用了每个输入通道都带有I/Q解调器的可编程移相技术,从而无需多条模拟延迟线和交叉点开关。与延迟线方法相比较,由于AD8333减小了PCB面积并且降低了功耗,从而允许增加CW功能。

CW多普勒技术是一种先进的多普勒技术,目前的心脏超声波诊断设备中大约30%采用了这种技术,它允许医生通过快速检查血液的流动和方向来准确评定动脉、静脉和血管的物理状态。对于便携式和台式CW多普勒超声波系统的需求正在增长,过去5年全球销量的年增长率估计为15%,这些多通道超声波设备每台都要使用数百个移相器。

大型超声波系统功能更强大,图像更清晰

西门子Medical Solutions、GE Healthcare Systems和飞利浦Medical Systems是三家最大的超声波系统制造商。西门子最近推出了妇产科使用的白金版Acuson Anteres系统。GE的Volusion 730系统主要用于胎儿超声心动图仪。相对紧凑些的飞利浦HD11 XE超声波系统则适合心脏科室使用。

西门子的Acuson系统基于该公司自己开发的节奏对比脉冲序列技术(CPS)。CPS也可以通过超声波诊断跟踪癌及癌细胞转移。通过整合非线性基本原理和较高阶谐波对比信号,CPS可以改善对比药剂的灵敏度和特征,这使得可以同时检测出只有对比药剂和被扫描生理组织才有的信号。另外,通过施加到多普勒信号上的啁啾编码激励,Acuson系统的高分辨率彩色流(HRCF)可以极大地改善超声波空间分辨率和灵敏度。

GE Volusion 730系统是一个四维超声波系统,其先进的信号处理功能可实现高等级的图像质量。GE独特的四维技术可以实现扫描图像的实时更新,它与三维成像的区别“好比一个是活动视频,一个是静止照片。”GE公司表示。

虽然西门子、GE和飞利浦的超声波系统代表了世界最先进的超声波设备,但它们体积庞大,价格昂贵,许多这样的系统价格都超过了20万美元。而且由于它们体积大,使用中的可移动性和灵活性受到很大限制。许多这样的系统都被放置于医院的放射室,不能移动到患者床前,而必须将病人带到机器前才能接受超声波检查和治疗。

便携产品将大行其道

由于认识到低成本、可移动性和灵活性的需要,一些公司开始推类似于笔记本电脑的高性能便携式机器,售价低至4万美元。便携式B超已不再是简易概念下的产品,而是大型、多功能B超的小型化(便携式、床边化、家庭化)概念,将给整个产业与技术的发展带来巨大的影响。

GE 的Logiq Book XP是一款类似笔记本电脑、重量仅10.3磅(包括电池)的超声波仪器,可用于心血管、腹腔和妇产科领域。Logiq Book XP性能的关键是采用了包括外科手术用小型血管传感器在内的先进传感器。该系统有一个GE的LOGIQ系列产品中常见的键盘、一个轻松导航的轨迹球和一个彩色显示器。配置有60GB的存储器,其中30GB专门用来保存30,000多个超声波。图像可以通过CD-R/W驱动器、USB设备或通过无线医学数字成像和通信(DICOM)协议输出。

连通性设计正在成为临床医疗设备的一个主要的设计因素。不管是采用ZigBee技术、以太网、CAN、蓝牙或是某种专门的RF解决方案,终端产品都必须能够与医院或诊所里的任何网络连接,而且还必须是非常安全的连接,以可靠地传输重要的数据,不损害病人的隐私权。

例如,GE的LOGIQ系列就具有有线及无线上网功能,能随时随地提供病人或伤员的详细生理数据,特别适用于运动会中为运动员及时诊断伤情。一旦出现不能确诊的情况,就可将伤情数据通过互联网迅速传递给其他地方的专家会诊。

Sonosite 公司通常被认为是便携式超声波成像市场的领头羊,这要归功于该公司的系统级芯片(SoC)成像技术。这种SoC在同一芯片上包含有数字信号处理和多种超声波功能。Sonosite的技术源自华盛顿大学应用物理实验室对声纳的研究成果,其最新产品是8磅重的MicroMaxx超声波成像系统,可用来诊断在美国占死亡原因第一位的心血管疾病(图4)。

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