一種超聲設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲設(shè)備，包括超聲設(shè)備主機(jī)、連接器以及探頭部分；探頭部分包括相控陣列探頭、連續(xù)波多普勒探頭；連接器包括傳輸/接收電路，連續(xù)波多普勒探頭的傳輸組件通過傳輸電路中并行連接的傳輸系統(tǒng)信道，及其依次分別連接的后續(xù)電路，連接于超聲設(shè)備主機(jī)；連續(xù)波多普勒探頭的接收組件通過接收電路中并行連接的接收系統(tǒng)信道，及其依次分別連接的后續(xù)電路，連接于超聲設(shè)備主機(jī)；通過上述設(shè)置，可在增加電流水平的同時控制噪聲參數(shù)，適合于多普勒探頭以及相控陣列探頭的使用環(huán)境，無需分別設(shè)置相控陣列探頭以及多普勒探頭各自的接口以及傳輸/接收電路，節(jié)省了超聲設(shè)備的空間，增強(qiáng)了超聲設(shè)備的檢測效果和適用范圍，降低了設(shè)備成本。
【專利說明】一種超聲設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種醫(yī)療儀器；具體而言，是一種超聲設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)波多普勒探頭用于人體內(nèi)血流量的評估，比如人體腦部以及心臟的血流量評估。連續(xù)波多普勒探頭具有兩個傳感器組件，一般可以設(shè)置拆分成為兩個組件，其中一個組件當(dāng)做超聲傳輸器，另一個組件當(dāng)作反射波接收器。可得到血流量信息，而無法得到圖像信息。連續(xù)波多普勒探頭通過一個用于成像的相控陣列探頭增加其敏感性，當(dāng)在解剖位置使用相控陣列探頭難以得到滿意的圖像時，可使用連續(xù)波多普勒探頭探測，得到令人滿意結(jié)果O
[0003]連續(xù)波多普勒探頭具有一些不同于相控陣列探頭的操作要求。與通常通過接口只連接使用相控陣列探頭的超聲設(shè)備的系統(tǒng)信道相比，連續(xù)波多普勒探頭要求具有更大的傳輸電流，以及更低的接收器噪聲最低值。因此，這套設(shè)備為連續(xù)波多普勒探頭單獨配備一個接口，并且設(shè)備還包含了用于操作連續(xù)波多普勒探頭的組件。因此，連續(xù)波多普勒探頭只能用于具有這些可選的硬件以及安裝有探頭接口的設(shè)備。此外，隨著超聲設(shè)備的逐漸小型化，可預(yù)留給連續(xù)波多普勒探頭接口以及其所需的附屬電路的空間更少了。例如，尺寸小巧的手持終端的以及筆記本大小的設(shè)備中需要配備單獨的相控陣列探頭接口。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的，是為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，而提供一種可采用一個探頭接口即可適配于相控陣列探頭以及多普勒探頭，以實現(xiàn)設(shè)備多功能化以及小型化的超聲設(shè)備。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種超聲設(shè)備，包括有超聲設(shè)備主機(jī)、連接器以及探頭部分，其中:所述超聲設(shè)備主機(jī)包括控制處理模塊、解調(diào)模塊、多普勒處理模塊、掃描轉(zhuǎn)換模塊、顯不處理模塊、傳輸器、接收器、連續(xù)波波束形成器以及探頭接口 ；所述控制處理模塊、多普勒處理模塊、掃描轉(zhuǎn)換模塊以及顯示處理模塊之間一一互連，所述多普勒處理模塊的輸出端連接于掃描轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述控制處理模塊與所述連續(xù)波波束形成器互連，連續(xù)波波束形成器的輸出端連接至傳輸器的輸入端，傳輸器的輸出端連接于探頭接口內(nèi)的多個接口傳輸連接組件；探頭接口內(nèi)的多個接口接收連接組件連接于接收器的輸入端，接收器的輸出端連接于所述波束形成器的輸入端，連續(xù)波波束形成器的輸出端連接至解調(diào)模塊的輸入端，解調(diào)模塊的輸出端連接至多普勒處理模塊的輸入端；
[0007]所述探頭部分包括相控陣列探頭、連續(xù)波多普勒探頭；其中所述連續(xù)波多普勒探頭包括單獨的傳輸組件以及單獨的接收組件；
[0008]所述連接器內(nèi)包括傳輸/接收電路，其中傳輸電路內(nèi)并列設(shè)置有與所述探頭傳輸連接組件依次連接的傳輸系統(tǒng)信道，每條傳輸系統(tǒng)信道上均設(shè)有相同的電阻器，傳輸系統(tǒng)信道通過傳輸線連接至所述傳輸組件；所述接收電路并列設(shè)置與所述探頭接收連接組件依次連接的接收系統(tǒng)信道，所述接收系統(tǒng)信道通過接收線與所述接收組件連接。
[0009]優(yōu)選的，所使用的探頭傳輸連接組件的數(shù)量基于用于驅(qū)動所述傳輸組件的電流量水平以及所述系統(tǒng)信道的預(yù)設(shè)電壓噪聲電平而定。
[0010]優(yōu)選的，所使用的探頭接收連接組件的數(shù)量基于所述接收組件檢測到的接收信號動態(tài)范圍而定。
[0011]優(yōu)選的，接收電路中的每條接收系統(tǒng)信道上均設(shè)有電容；還包括有電感，通過接收線與所述電容連接。
[0012]優(yōu)選的，還包括有包裹連接器的連接器外殼。
[0013]因此，本專利中的超聲設(shè)備的有益效果是:本超聲設(shè)備配備了一個探頭接口，通過探頭接口的設(shè)置以及與其連接的連接器的設(shè)置，完成了增加電流水平和控制噪聲參數(shù)，適合于多普勒探頭以及相控陣列探頭的使用，超聲設(shè)備無需分別設(shè)置相控陣列探頭和多普勒探頭各自的接口以及各自的傳輸/接收電路，節(jié)省了超聲設(shè)備的空間的同時，增強(qiáng)了超聲設(shè)備的檢測效果和適用范圍，同時降低了超聲設(shè)備的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型中連接器部分的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0017]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機(jī)械連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0018]下面參考附圖并例舉以下實施例來詳細(xì)描述本實用新型的超聲設(shè)備:
[0019]圖1是超聲設(shè)備的示意性方框圖。連續(xù)波多普勒探頭106通過同樣可接入相控陣列探頭的探頭接口 112與超聲設(shè)備主機(jī)100連接。連續(xù)波多普勒探頭106內(nèi)設(shè)有傳輸組件104和接收組件105，接收組件105可以為壓電元件，以及連接器外殼111內(nèi)的全套完整的傳輸/接收電路107 ;以克服在現(xiàn)有技術(shù)中，傳輸/接收電路107安裝和連接于超聲設(shè)備主機(jī)100中，而非安裝和設(shè)置于連續(xù)波多普勒探頭連接器接口和連接器外殼111內(nèi)，需要一個專用的連續(xù)波多普勒探頭接口(圖中未示處)將連續(xù)波多普勒探頭106連接到超聲設(shè)備主機(jī)100的技術(shù)問題。在另一個實施例中，傳輸/接收電路107設(shè)置于超聲設(shè)備主機(jī)100中，或者當(dāng)連續(xù)波多普勒探頭106與探頭接口 112連接時，傳輸/接收電路107可以活動連接。
[0020]超聲設(shè)備主機(jī)100內(nèi)的連續(xù)波波束形成器110控制傳輸器102驅(qū)動傳輸組件104發(fā)射脈沖超聲信號進(jìn)入人體。超聲信號由人體構(gòu)造中反散射，例如血細(xì)胞或肌肉組織，以產(chǎn)生回波，反饋給接收組件105。回波由超聲設(shè)備主機(jī)100中的接收器108接收。超聲設(shè)備主機(jī)100中還包括控制處理模塊116，解調(diào)模塊118，多普勒處理模塊120以及掃描轉(zhuǎn)換模塊122，顯示處理模塊126以及監(jiān)視器128 ;輸入設(shè)備130包括鍵盤，軌跡球，麥克風(fēng)，開關(guān)，把手，控制鑰匙等等。
[0021]探頭接口 112連接至傳輸器102的輸出端以及接收器108的輸入端。接收器108的輸出端輸入至連續(xù)波波束形成器110。連續(xù)波波束形成器110還連接至傳輸器102的輸入端，以及解調(diào)模塊118的輸入端，并與控制處理模塊116互連。連續(xù)波波束形成器110將各個輸入信號延遲后匯總，并將其匯總后的總和信號輸出至解調(diào)模塊118。
[0022]解調(diào)模塊118的輸出端連接至多普勒處理模塊120的輸入端。控制處理模塊116接入多普勒處理模塊120以及掃描轉(zhuǎn)換模塊122，以及顯示處理模塊126和輸入設(shè)備130。多普勒處理模塊120的輸出端連接至顯示處理模塊126的輸入端，顯示處理模塊126的輸出端連接至監(jiān)視器128的輸入端。輸入設(shè)備130的輸出端連接至顯示處理模塊126。
[0023]為了產(chǎn)生傳輸波束，控制處理模塊116發(fā)送指令數(shù)據(jù)給連續(xù)波波束形成器110，指示連續(xù)波波束形成器110根據(jù)傳輸參數(shù)產(chǎn)生傳輸波束。傳輸參數(shù)從連續(xù)波波束形成器110發(fā)送給傳輸器102。傳輸器102使用傳輸參數(shù)恰當(dāng)?shù)鼐幋a傳輸信號并通過探頭接口 112發(fā)送給連續(xù)波多普勒探頭106。傳輸信號均相同。傳輸信號激勵傳輸組件104發(fā)射超聲波。最終，當(dāng)傳輸組件104與使用對象聲學(xué)耦合時，超聲能量發(fā)送波束在使用對象上形成，例如在超聲凝膠上形成。
[0024]超聲波在該設(shè)備的應(yīng)用過程中反散射出組織和血樣。反散射波到達(dá)接收組件105。接收組件105響應(yīng)反散射波，并通過探頭接口 112將超聲能量從反散射波轉(zhuǎn)換為接收電信號，分配電信號至不同的接收器108。接收器108可放大和數(shù)字化接收信號，并具有其他的功能。
[0025]接收電信號發(fā)送至連續(xù)波波束形成器110。連續(xù)波波束形成器110采集每個接收信號至相同的延遲并合并延遲接收信號，然后傳輸給解調(diào)模塊118。解調(diào)模塊118對接收的波束信號執(zhí)行解調(diào)以產(chǎn)生配對的I/Q解調(diào)數(shù)據(jù)值。通過將相位以及接收波束信號的振幅與參考頻率進(jìn)行比較完成解調(diào)。I/Q解調(diào)數(shù)據(jù)值依靠多普勒頻移將保存相位和振幅信息導(dǎo)入至接收信號。
[0026]解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸給多普勒處理模塊120。多普勒處理模塊120可使用各種標(biāo)準(zhǔn)處理技術(shù)，例如離散傅里葉變換處理，以產(chǎn)生一組光譜多普勒數(shù)據(jù)，在監(jiān)視器128中顯示。可以理解的是，超聲設(shè)備主機(jī)100可以通過多種可選擇的超聲方式以及各種類型的超聲探頭處理超聲數(shù)據(jù)，例如也可以通過探頭接口 112連接至超聲設(shè)備主機(jī)100的相控陣列探頭。
[0027]圖1中的超聲設(shè)備可應(yīng)用于體積小巧的小型設(shè)備，例如筆記本電腦或者更小的手持終端，也可以在更大一些的如車載系統(tǒng)。
[0028]如前所述，連續(xù)波多普勒探頭106內(nèi)含有發(fā)送組件104和接收組件105 ;通過線纜(圖中未示出)連接至探頭連接器接口 202。線纜中的線在連續(xù)波多普勒探頭106和探頭連接器接口 202之間傳輸信號。多普勒探頭外殼或探頭連接器接口外殼111由一整體或多個部件組成，將探頭連接器接口 202封裝其中。作為一種可選的實施例，傳輸/接收電路107包覆于探頭連接器接口 202。在另一實施例中，傳輸/接收電路107可包覆于連續(xù)波多普勒探頭106和/或在線纜中；也可選擇分開，位于連續(xù)波多普勒探頭106的連接器外殼111的不同位置。例如，可將傳輸/接收電路107中的傳輸部分包覆于探頭中，而接收部分包覆于探頭連接器接口 202中。
[0029]探頭連接器接口 202與超聲設(shè)備主機(jī)100中的同樣可接入相控陣列探頭的探頭接口 112相連。因此，探頭連接器接口 202可具有多種探頭連接組件；例如，當(dāng)探頭連接器接口 202的探頭連接組件為針腳，其所對應(yīng)互連的接口連接組件為設(shè)置于探頭接口 112內(nèi)的孔洞；在另一實施例中，探頭連接組件為孔洞，則探頭接口 112中所對應(yīng)的形式為針腳。
[0030]請參考圖2。傳輸/接收電路107的一側(cè)與連續(xù)波多普勒探頭106互連，另一側(cè)與超聲設(shè)備主機(jī)100中的探頭接口 112的互連。連續(xù)波多普勒探頭106中的傳輸組件104和接收組件105均可接地224。
[0031]在一個具體的實施例中，超聲設(shè)備主機(jī)100具有64個系統(tǒng)信道(圖中未示出)，其與探頭接口 112中的64個接口連接組件分別對應(yīng)。第一、第二、第三接口傳輸連接組件226、228、230直到接口傳輸連接組件232與連續(xù)波多普勒探頭106的探頭連接器接口 202第一、第二、第三探頭傳輸連接組件234、236、238直到探頭傳輸連接組件240對應(yīng)連接。可以理解的是，超聲設(shè)備主機(jī)100可具有更多或更少的信道，例如32信道，接口連接組件和探頭連接組件的數(shù)量基于不同的系統(tǒng)平臺而存在不同。而接口連接組件的數(shù)量與探頭連接組件的數(shù)量總是對應(yīng)的。在一個實施例中，超聲設(shè)備主機(jī)100可使用多路轉(zhuǎn)接器以在不用增加連接組件數(shù)量的情況下，增加用于傳輸和接收操作指令的系統(tǒng)信道數(shù)量。在另一個實施例中，探頭連接器接口 202也可以具有數(shù)量更少的探頭傳輸連接組件234-240。
[0032]由前文可知，連續(xù)波多普勒探頭106具有傳輸組件104和接收組件105，而相控陣列探頭具有很多用于發(fā)送、接收或發(fā)送與接收的組件陣列。傳輸組件104和接收組件105的電阻抗、電壓噪聲水平要求以及電驅(qū)動電流要求等性質(zhì)不同于相控陣列探頭的單個組件對于同類性能的要求。因此傳輸組件104和接收組件105可不直接與超聲設(shè)備主機(jī)100的單獨的信道相連，如同相控陣列探頭一樣。例如，如果傳輸組件104和接收組件105是應(yīng)用于陣列探頭的一般元件的20倍大時，接收端的連續(xù)波多普勒探頭106需具有20倍低的電阻抗，以使超聲設(shè)備主機(jī)100中的的接收器108的電壓噪聲水平，為給相控陣列探頭的大約
倍的更低的電壓噪聲水平。
[0033]通常來說，系統(tǒng)信道中的多個被當(dāng)做傳輸系統(tǒng)信道，并且并行連接至傳輸/接收電路107的傳輸部分。在工作時，傳輸系統(tǒng)信道設(shè)置成具有相同的輸出。系統(tǒng)信道中另外的多個作為接收信道，并且并行連接至傳輸/接收電路107的接收部分。在接收時，在集合和輸出信號前，連續(xù)波波束形成器110從接收信號中采集至相同的延時。
[0034]請參考圖2。在一個具體實施例中，傳輸電路242包括并行連接的第一一第四傳輸系統(tǒng)信道244、246、248、250。第一一第四傳輸系統(tǒng)信道244-250通過各自連接的探頭傳輸連接組件234-240傳輸?shù)匠曉O(shè)備主機(jī)100的傳輸器102。此種配置增加了驅(qū)動傳輸組件104的相對更大的電流。傳輸電路242并行的系統(tǒng)信道244-250通過傳輸線252將信號傳輸至傳輸組件104。傳輸/接收電路107中還包括有第一一第四電阻器254-260,連接于傳輸線252的前端，提供短路保護(hù)。根據(jù)此種電路設(shè)計，所有的傳輸系統(tǒng)信道(例如系統(tǒng)信道244-250)具有相同的延時。換句話說,傳輸器102通過所有的傳輸系統(tǒng)信道輸出相同的傳輸信號。[0035]通過設(shè)置并行連接的傳輸系統(tǒng)信道，因為通過傳輸線路252傳輸?shù)妮敵鲭妷喝∽?個供給源的平均值，可得到更高的電流能力并且更加清晰的傳輸波，因此具有更低的噪聲水平。因此，當(dāng)傳輸系統(tǒng)信道配置成為4個時，則噪聲減少因數(shù)為4=2。在這個具體實施例中，根據(jù)與傳輸信道中的傳輸信號相關(guān)的電流能力以及預(yù)設(shè)電壓噪聲水平(例如平均電壓噪聲水平)，會使用4條傳輸信道。
[0036]接收電路270包括并行連接的第四十九系統(tǒng)信道272—第六十四系統(tǒng)信道274。接收線276將接收信號從接收組件105傳輸?shù)?6條并列的接收系統(tǒng)信道272-274。此外，在接收信號的過程中，所有的接收系統(tǒng)信道具有相同的延時(就如連續(xù)波波束形成器110)。接收系統(tǒng)信道272-274依次連接于探頭連接器接口 202上設(shè)置的探頭接收連接組件261、262、263等，并通過探頭接收連接組件261-263與探頭接口上設(shè)置的接口接收連接組件264-266互連，接收連接組件264-266將接收信號傳輸至與其互連的接收器108中。
[0037]通過設(shè)置并行連接的接收系統(tǒng)信道，電壓噪聲水平以并聯(lián)的接收系統(tǒng)信道的平方根倍為因數(shù)降低，在此實施例中，為W =4。依靠并聯(lián)接收系統(tǒng)信道，接收系統(tǒng)信道可形成一個輸入至連續(xù)波波束形成器110的輸入值，相比于只具有一個接收系統(tǒng)信道的超聲設(shè)備，具有更大的動態(tài)范圍。在此，輸入至連續(xù)波波束形成器110的輸入信號的動態(tài)范圍，可理解為通過處理帶寬的是最大的輸入值與接收信號的固有電壓噪聲值之比。
[0038]此外，還可設(shè)置阻抗匹配電路，例如轉(zhuǎn)換器278，設(shè)置于接收部分(與接收線276互連)，以在生成需要的或預(yù)設(shè)電壓噪聲值時，轉(zhuǎn)換接收組件105的電阻值，使接收器108 (例如連接負(fù)載)的動態(tài)范圍最大化。其他組件形成阻抗匹配電路。在如圖2的實施例中，轉(zhuǎn)換比率可選擇，以使轉(zhuǎn)換的來自于接收組件105的電阻抗的熱量噪聲是接收器108的等效輸入量的大約2倍。
[0039]此外，電感280也可用于接收部分中以消除并列的系統(tǒng)信道272-274的電容。
[0040]可選的，可使電容連接于接收系統(tǒng)信道。如圖2所示，電容282-284可分別連接于第四十九系統(tǒng)信道272-第六十四系統(tǒng)信道274。電容282-284通過各自分別連接的接收線276與接收組件105連接。電容282-284可用于依照接收器108的設(shè)計在需要時阻隔直流分量。
[0041]該超聲設(shè)備的使用方法是:
[0042]首先，確定連續(xù)波多普勒探頭106內(nèi)的傳輸組件104以及接收組件105的各自對應(yīng)區(qū)域；并行連接連續(xù)波多普勒探頭106內(nèi)的傳輸信道以構(gòu)成一個與傳輸組件104互連的傳輸電路242，傳輸系統(tǒng)信道的數(shù)量至少基于傳輸組件104對應(yīng)的空間范圍；并行連接連續(xù)波多普勒探頭106內(nèi)的接收系統(tǒng)信道以構(gòu)成一個與接收組件105互連的接收電路270，接收信道的數(shù)量至少基于與處理接收組件的接收信號相關(guān)的動態(tài)范圍，傳輸系統(tǒng)信道和接收系統(tǒng)信道通過匹配設(shè)置連接于相控陣列探頭連接組件的探頭接口 112連接超聲設(shè)備主機(jī)100。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲設(shè)備，其特征在于:包括有超聲設(shè)備主機(jī)、連接器以及探頭部分； 所述超聲設(shè)備主機(jī)包括控制處理模塊、解調(diào)模塊、多普勒處理模塊、掃描轉(zhuǎn)換模塊、顯示處理模塊、傳輸器、接收器、連續(xù)波波束形成器以及探頭接口 ；所述控制處理模塊、多普勒處理模塊、掃描轉(zhuǎn)換模塊以及顯不處理模塊之間 互連，所述多普勒處理模塊的輸出端連接于掃描轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述控制處理模塊與所述連續(xù)波波束形成器互連，連續(xù)波波束形成器的輸出端連接至傳輸器的輸入端，傳輸器的輸出端連接于探頭接口內(nèi)的多個接口傳輸連接組件；探頭接口內(nèi)的多個接口接收連接組件連接于接收器的輸入端，接收器的輸出端連接于所述波束形成器的輸入端，連續(xù)波波束形成器的輸出端連接至解調(diào)模塊的輸入端，解調(diào)模塊的輸出端連接至多普勒處理模塊的輸入端； 所述探頭部分包括相控陣列探頭、連續(xù)波多普勒探頭；其中所述連續(xù)波多普勒探頭包括單獨的傳輸組件以及單獨的接收組件； 所述連接器內(nèi)包括傳輸/接收電路，其中傳輸電路內(nèi)并列設(shè)置有與所述探頭傳輸連接組件依次連接的傳輸系統(tǒng)信道，每條傳輸系統(tǒng)信道上均設(shè)有相同的電阻器，傳輸系統(tǒng)信道通過傳輸線連接至所述傳輸組件；所述接收電路并列設(shè)置與所述探頭接收連接組件依次連接的接收系統(tǒng)信道，所述接收系統(tǒng)信道通過接收線與所述接收組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲設(shè)備，其特征在于:所使用的探頭傳輸連接組件的數(shù)量基于用于驅(qū)動所述傳輸組件的電流量水平以及所述系統(tǒng)信道的預(yù)設(shè)電壓噪聲電平而定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲設(shè)備，其特征在于:所使用的探頭接收連接組件的數(shù)量基于所述接收組件檢測到的接收信號動態(tài)范圍而定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲設(shè)備，其特征在于:接收電路中的每條接收系統(tǒng)信道上均設(shè)有電容；還包括有電感，通過接收線與所述電容連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲設(shè)備，其特征在于:還包括有包裹連接器的連接器外殼。
【文檔編號】A61B8/00GK203506755SQ201320596075
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】李克華 申請人:李克華