專利名稱：超聲診斷儀波束發(fā)射方法及超聲診斷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設(shè)備，尤其涉及一種超聲診斷儀及其波束發(fā)射方法。
背景技術(shù)：
1992年，在美國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)(AIUM)、美國國家電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)的支持下，美國食品藥品監(jiān)督局(FDA)對(duì)醫(yī)用超聲的聲輸出指標(biāo)做了重大調(diào)整。FDA將聲輸出指標(biāo)的Ispta指標(biāo)放寬到720mW/cm2，并要求將聲壓、聲強(qiáng)參數(shù)折算成機(jī)械指數(shù)(MI)、熱指數(shù) (Tl)，并顯示在屏幕上。這樣一來，對(duì)于超聲廠家來說，聲輸出的限制變得非常寬泛，允許較高發(fā)射功率的超聲掃描儀應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷。隨著聲功率指標(biāo)的放開和對(duì)圖像質(zhì)量要求的提高，超聲診斷儀的發(fā)射功率提高，這使得超聲診斷儀的探頭表面溫升成為了一個(gè)瓶頸問題， 很多超聲廠家發(fā)現(xiàn)，在聲指標(biāo)沒有達(dá)到FDA標(biāo)準(zhǔn)之前，探頭表面已經(jīng)熱的不能接受，可能對(duì)病人身體造成損傷。目前超聲診斷儀的探頭結(jié)構(gòu)工藝使得探頭自身的發(fā)熱已不能忽略，IEC近些年也發(fā)布了探頭表面溫度限制標(biāo)準(zhǔn)(2001年、2005年、2008年分別對(duì)探頭表面溫升的標(biāo)準(zhǔn)做了 3次修訂)。例如對(duì)于外用探頭和腔內(nèi)探頭，探頭與仿人體組織體模接觸時(shí)，在30分鐘之內(nèi)探頭表面溫度不超過43度；IEC也規(guī)定了在室溫下，靜止的空氣中溫升(相對(duì)于室溫的溫度升高值)不超過27度。目前國內(nèi)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 60601-2-37的2005年修訂版(對(duì)應(yīng)中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 9706. 9-2008)，與此同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施在中國國內(nèi)也有了新的進(jìn)展。在IEC標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前，各個(gè)廠家由于沒有指導(dǎo)原則，探頭的發(fā)射功率僅受限于FDA 的聲功率輸出指標(biāo)(例如機(jī)械指數(shù)、組織溫度和聲場強(qiáng)度)，在IEC標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，從目前實(shí)際情況看，除了少部分模式發(fā)射功率受限于聲輸出功率，探頭的發(fā)射功率大部分受限制于探頭表面溫度。為了滿足用戶對(duì)圖像質(zhì)量的要求，很多超聲廠家想辦法通過降低探頭表面溫升，來達(dá)到提高探頭發(fā)射功率的目的，從而提高圖像質(zhì)量。通過改變探頭結(jié)構(gòu)和工藝的方法來改善探頭的散熱性能，例如采用水冷、氣冷循環(huán)系統(tǒng)。這是一種從根本上改善探頭發(fā)熱的措施，但該方法改變了探頭的結(jié)構(gòu)，增加探頭的成本。另一種考慮問題的角度，為了遵守標(biāo)準(zhǔn)，一些廠家開始尋找某些特定的成像模式， 這些模式允許超聲系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)(從幾秒到幾分鐘)發(fā)射出高能量的超聲波，但無論聲功率輸出還是探頭發(fā)熱都需要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，IEC標(biāo)準(zhǔn)明確指出“為滿足要求，在實(shí)驗(yàn)期間換能器組件輻射表面溫度不應(yīng)超過43°C ”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種超聲診斷儀波束發(fā)射方法及超聲診斷儀，通過特定的發(fā)射模式，既能夠提高超聲圖像質(zhì)量，又能夠控制探頭的表面溫升。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種超聲診斷儀波束發(fā)射方法，用于超聲診斷儀的探頭表面接觸病人的皮膚以產(chǎn)生超聲圖像，所述方法包括按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波。在一個(gè)實(shí)施例中，所述按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波包括設(shè)置高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間；按照高功率發(fā)射模式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波；當(dāng)發(fā)射達(dá)到高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，控制所述探頭的陣元執(zhí)行停發(fā)射模式，停止發(fā)射超聲波。其中，所述高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)參數(shù)由當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率計(jì)算得到。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種超聲診斷儀，包括探頭，其表面用于接觸被檢查者的皮膚，所述探頭的陣元向被檢查者體內(nèi)發(fā)射超聲波束；發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊用于按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波。


圖1為一種實(shí)施例的超聲診斷儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種實(shí)施例的超聲診斷儀波束發(fā)射流程圖；圖3為在穩(wěn)態(tài)溫度時(shí)的溫度波動(dòng)示意圖；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例中的高功率發(fā)射模式與停發(fā)射模式組合的示意圖；圖5為圖4所示模式持續(xù)執(zhí)行引起的探頭表面溫升示意圖；圖6為本發(fā)明又一種實(shí)施例中的超聲診斷儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明另一種實(shí)施例中的高功率發(fā)射模式與停發(fā)射模式組合的示意圖；圖8為圖7所示模式持續(xù)執(zhí)行引起的探頭表面溫升示意圖；圖9為本發(fā)明又一種實(shí)施例中的高功率發(fā)射模式與停發(fā)射模式組合的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。超聲診斷儀中涉及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括探頭1和發(fā)射模塊2。發(fā)射模塊2用于控制探頭按照選定的發(fā)射模式發(fā)射超聲波束，探頭1中具有若干陣元，每個(gè)陣元都可發(fā)射超聲波束。當(dāng)對(duì)被檢查者(例如病人)進(jìn)行檢查時(shí)，探頭的表面接觸被檢查者的皮膚，探頭的陣元向被檢查者體內(nèi)發(fā)射超聲波束。由于探頭的陣元發(fā)射一定功率的超聲波束，所以探頭的表面會(huì)根據(jù)選擇的發(fā)射功率具有一定的溫升，發(fā)射功率越大溫升越高，同時(shí)發(fā)射功率越大，圖像質(zhì)量越好。為同時(shí)滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求和用戶對(duì)圖像質(zhì)量的要求，本發(fā)明具體實(shí)施例中采用高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式發(fā)射超聲波，發(fā)射模塊2 按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波。即根據(jù)已知的當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率，通過能量積累的原則，確定出高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的一些參數(shù)，采用高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式發(fā)射超聲波。在一種實(shí)施例中，如圖1所示，發(fā)射模塊2包括參數(shù)設(shè)置單元21和發(fā)射模式控制單元22，參數(shù)設(shè)置單元21用于設(shè)置高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間；根據(jù)當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率，參數(shù)設(shè)置單元21計(jì)算以下參數(shù)中的至少一個(gè)高功率發(fā)射模式的發(fā)射功率、高功率發(fā)射模式的發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間。發(fā)射模式控制單元22用于根據(jù)參數(shù)設(shè)置單元設(shè)置的參數(shù)，按照高功率發(fā)射模式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波，并當(dāng)發(fā)射達(dá)到高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，按照停發(fā)射模式控制所述探頭的陣元停止發(fā)射超聲波。如圖2所示，按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波包括以下步驟步驟Si，設(shè)置高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間；步驟S2，按照高功率發(fā)射模式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波；步驟S3，判斷發(fā)射時(shí)間是否達(dá)到高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間，如果發(fā)射時(shí)間達(dá)到高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，則執(zhí)行步驟S4。步驟S4，控制所述探頭的陣元執(zhí)行停發(fā)射模式，停止發(fā)射超聲波。由于探頭發(fā)熱時(shí)間常數(shù)較長，短時(shí)間的高發(fā)射功率不會(huì)引起顯著的溫度升高，并將停發(fā)射期間省去的能量積累補(bǔ)充到探頭的成像能量中去，有效地借助已知信息，將高發(fā)射功率與停發(fā)射配合使用，既可提高超聲診斷儀的成像質(zhì)量，又可有效地控制探頭表面溫升。本申請(qǐng)中，所述正常發(fā)射功率為基于某臺(tái)超聲診斷儀的當(dāng)前發(fā)射條件下，持續(xù)工作足夠長時(shí)間，探頭表面溫度能夠滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求，并可正常成像的功率，每臺(tái)超聲診斷儀都會(huì)有一個(gè)正常發(fā)射功率范圍，在使用時(shí)，為超聲診斷儀選定一個(gè)正常發(fā)射功率工作， 因此對(duì)于超聲診斷儀和本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，正常發(fā)射功率是已知的。而高功率發(fā)射模式是相對(duì)正常發(fā)射模式來講的，高功率發(fā)射模式中采用的功率高于正常發(fā)射模式中的正常發(fā)射功率，所以稱為高功率，采用該高功率的發(fā)射脈沖稱為高發(fā)射脈沖，而如果以該高功率持續(xù)工作一段時(shí)間，探頭表面溫度將升高到IEC標(biāo)準(zhǔn)不允許的程度。停發(fā)射模式是指探頭不發(fā)射任何超聲波束。發(fā)射功率通常和發(fā)射電壓、脈沖重復(fù)頻率、發(fā)射孔徑、發(fā)射波形和掃描寬度有關(guān)， 下面以改變發(fā)射電壓而其他發(fā)射參數(shù)不變(脈沖重復(fù)頻率、發(fā)射孔徑、發(fā)射波形、掃描寬度等)的情況為例說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。如圖3所示，假設(shè)在平穩(wěn)的正常發(fā)射電壓U的作用下，持續(xù)足夠時(shí)間t2，探頭表面溫度達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度，假設(shè)其穩(wěn)態(tài)溫升是Ts，應(yīng)滿足U2 = K1 · Ts........................... (1)其中K1是當(dāng)前發(fā)射參數(shù)下的比例系數(shù)。假設(shè)高發(fā)射電壓為Uh，持續(xù)時(shí)間為t1;停發(fā)射的持續(xù)時(shí)間為，如果使穩(wěn)態(tài)溫升達(dá)到Ts左右，應(yīng)滿足
U2 · t2 = Uh2 ·、.............................. (2)由于發(fā)射功率的波動(dòng)，引起穩(wěn)態(tài)溫度的波動(dòng)，因此實(shí)際的瞬時(shí)溫度的波動(dòng)為 Ts±s，其中:δ = f (t1 Vt1, Uh)........................ (3)當(dāng)Uh接近于U，、接近于t2時(shí)，δ趨近于零。其中δ還取決于探頭本身的一些屬性，例如探頭的時(shí)間常數(shù)，當(dāng)探頭的時(shí)間常數(shù)較大時(shí)，溫度波動(dòng)值δ會(huì)很小，反之會(huì)較大， 實(shí)際使用時(shí)需要對(duì)探頭做一些簡單的測量從而估計(jì)δ的大小。當(dāng)持續(xù)時(shí)間、、、確定時(shí)， 高發(fā)射脈沖的幅度Uh取決于δ。如果、時(shí)間很長，例如、>30!^11，那么必然導(dǎo)致探頭溫升超標(biāo)，因此必須限制高發(fā)射脈沖的持續(xù)時(shí)間，即限制高功率發(fā)射模式的持續(xù)時(shí)間。如果持續(xù)使用、 t2之間的高發(fā)射功率，假設(shè)穩(wěn)態(tài)溫升為TS2?？紤]到機(jī)械指數(shù)對(duì)探頭發(fā)射功率的限制，假設(shè)Ts2 = 2TS = 16°C。同時(shí)假設(shè)這個(gè)探頭對(duì)象是近似線性的情況下，估計(jì)溫度波動(dòng)值δ的幅度。假設(shè)在30分鐘之內(nèi)，溫升從8°C提高到15. 6°C，也就是 8 · (1-exp (-tin (20)/1800)) 11 = 18(1(1 = 7. 6°C，那么從穩(wěn)態(tài)溫度Ts出發(fā)，啟動(dòng)高發(fā)射功率模式5秒鐘時(shí)，探頭溫升估計(jì)值為δ = 8 · (1-exp (-tin (20)/1800)) |t = 5 < 0. 1°C........................在實(shí)際臨床使用中，高發(fā)射功率模式的啟動(dòng)時(shí)間未定，需要考慮最壞情況下的溫升假設(shè)高發(fā)射功率模式重復(fù)進(jìn)行。那么參照前面的能量守恒的計(jì)算方法，在高發(fā)射功率脈沖之后，增加一段停發(fā)射，即可達(dá)到與正常發(fā)射模式一樣的效果。對(duì)于溫度波動(dòng)值、也不難按照上面的方法進(jìn)行估算。高功率也可通過提高PRF (脈沖重復(fù)頻率)得到，例如正常發(fā)射功率的脈沖重復(fù)頻率為I^rf1，持續(xù)時(shí)間為t2，在高發(fā)射功率的脈沖重復(fù)頻率為I^rf2，持續(xù)時(shí)間為t1;應(yīng)滿足Prf1 = K2 · Ts ........................ (5)同理應(yīng)有關(guān)系Prf1 · t2 = Prf2 ·、...........................(6)高功率也可通過提高發(fā)射電壓和I^rf的組合得到，應(yīng)有如下關(guān)系U2 · Prf1 = K3 · Ts ........................ (7)U2 · Prf1 · t2 = Uh2 · Prf2 ^t1.................. (8)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在固定的時(shí)間內(nèi)，探頭表面溫升的限制值。例如，現(xiàn)行I EC標(biāo)準(zhǔn)指出，探頭在與仿人體組織體模接觸時(shí)，使用水浴法把體模和探頭加熱穩(wěn)定到33度或37度，啟動(dòng)超聲診斷儀，在30分鐘內(nèi)，探頭表面溫度不超過43度為達(dá)標(biāo)；經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明采用本發(fā)明的組合模式發(fā)射超聲波束，持續(xù)工作30分鐘，探頭持續(xù)加熱，溫度基本上可達(dá)到穩(wěn)態(tài)或接近穩(wěn)態(tài)， 通過上面的關(guān)系，可較好地控制在30分鐘之內(nèi)和30分鐘末的探頭表面溫度。實(shí)施例一請(qǐng)參考圖4，高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式按照高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間和停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間重復(fù)執(zhí)行。參數(shù)設(shè)置單元根據(jù)當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率計(jì)算高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)參數(shù)。例如，假設(shè)脈沖重復(fù)頻率、發(fā)射孔徑、發(fā)射波形和掃描寬度不變，只改變發(fā)射電壓，已知正常發(fā)射功率的電壓、正常發(fā)射功率的穩(wěn)態(tài)溫升Ts和允許的溫度波動(dòng)值、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可確定上述公式O)中的、和、，進(jìn)而確定高功率發(fā)射模式的發(fā)射電壓，也就確定了高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率。發(fā)射模式控制單元根據(jù)確定的高發(fā)射功率、高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間生成高功率發(fā)射模式，根據(jù)確定的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間生成停發(fā)射模式。圖4中，虛線為正常發(fā)射功率的電壓，發(fā)射模式控制單元先按照高功率發(fā)射模式控制所述探頭的陣元發(fā)射電壓幅度為Uh的電壓，高電壓發(fā)射持續(xù)時(shí)間為t1;之后控制探頭停止發(fā)射超聲波束，停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間為t2，之后再同前面一樣控制探頭發(fā)射電壓幅度為 Uh的電壓，重復(fù)控制探頭的陣元執(zhí)行高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式，每一組合結(jié)束后即從停發(fā)射模式切換到高功率發(fā)射模式。圖5所示為采用本實(shí)施例引起的探頭表面溫升效果，上圖中的虛線為采用正常發(fā)射功率的溫升曲線，實(shí)線為采用重復(fù)高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式的溫升曲線，Tlim為IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度極限，實(shí)驗(yàn)證明兩種方式的探頭表面溫度相差不大，都能滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，但采用本實(shí)施例，可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射高功率的超聲波束，可獲得高質(zhì)量的超聲圖像。根據(jù)本發(fā)明所公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，還可以根據(jù)上述公開0)， 給定高發(fā)射功率后計(jì)算持續(xù)時(shí)間。實(shí)施例二 請(qǐng)參考圖6，超聲診斷儀包括探頭1、發(fā)射模塊2和用于產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊3，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊3產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)包括按照設(shè)定時(shí)間重復(fù)自動(dòng)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)、根據(jù)用戶的手動(dòng)操作產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)和隨機(jī)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)中的至少一種，所述發(fā)射模塊2當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)后按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波，當(dāng)停發(fā)射達(dá)到停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，將發(fā)射模式切換回正常發(fā)射模式。本實(shí)施例中，觸發(fā)信號(hào)為按照設(shè)定時(shí)間重復(fù)自動(dòng)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)，如圖7所示，正常情況下發(fā)射模塊2按照正常發(fā)射功率控制探頭發(fā)射超聲波束，每間隔一定時(shí)間，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊3產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，發(fā)射模塊2接收到該觸發(fā)信號(hào)后，控制探頭執(zhí)行一次高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合，高功率發(fā)射模式的高功率電壓、高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間和停發(fā)射模式的停發(fā)射持續(xù)時(shí)間參數(shù)的確定方法同實(shí)施例一。圖7中，虛線為正常發(fā)射功率的電壓，高功率電壓為Uh，高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間為、_、，停發(fā)射持續(xù)時(shí)間為t3-t2。當(dāng)停止發(fā)射達(dá)到或超過停發(fā)射持續(xù)時(shí)間后，發(fā)射模塊2將發(fā)射模式切換回正常發(fā)射模式，控制探頭按照正常發(fā)射模式發(fā)射超聲波束。圖8所示為采用本實(shí)施例引起的探頭表面溫升效果，實(shí)驗(yàn)證明采用本實(shí)施例的發(fā)射模式和采用正常功率發(fā)射模式導(dǎo)致探頭表面溫升相差不大，都能滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定， 但采用本實(shí)施例，可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射高功率的超聲波束，可獲得高質(zhì)量的超聲圖像。實(shí)施例三本實(shí)施例中，仍然采用根據(jù)觸發(fā)信號(hào)來控制探頭按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式來發(fā)射超聲波束，觸發(fā)信號(hào)為隨機(jī)或根據(jù)用戶的手動(dòng)操作產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)。本實(shí)施例中，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊可包括一個(gè)觸發(fā)鍵，所述觸發(fā)鍵可設(shè)置在探頭上，當(dāng)然也可以設(shè)置在醫(yī)生方便觸摸的超聲診斷儀的任何一個(gè)位置，由醫(yī)生操作后產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)然在其他實(shí)施例中，也可以是觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊隨機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。
從臨床的角度來看，在使用高發(fā)射功率成像模式之前，需要一個(gè)足夠好的圖像質(zhì)量給診斷醫(yī)生，診斷醫(yī)生通過在這種模式下的分析，初步估計(jì)病灶的可能性，以及使用高發(fā)射功率模式的必要性，一旦醫(yī)生認(rèn)為探頭的掃描區(qū)域覆蓋感興趣位置，并想嘗試提高圖像質(zhì)量時(shí)，醫(yī)生可按壓、撥動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)鍵，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。如圖9所示，正常情況下發(fā)射模塊2按照正常發(fā)射功率控制探頭發(fā)射超聲波束，當(dāng)發(fā)射模塊2接收到觸發(fā)信號(hào)后，即按照高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式控制探頭發(fā)射超聲波束。本實(shí)施例中，假設(shè)發(fā)射電壓、發(fā)射孔徑、發(fā)射波形和掃描寬度不變，只提高脈沖重復(fù)頻率，從而得到高功率發(fā)射模式的高功率。根據(jù)上述公式(6)，可確定高功率發(fā)射模式的脈沖重復(fù)頻率、高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間和停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間。如圖9所示，圖像參數(shù)按照如下方式切換在0 、時(shí)間段內(nèi)，使用脈沖重復(fù)頻率I^rf1和線密度Ld1 (指發(fā)射線密度，一幀超聲圖像中包含的發(fā)射線數(shù))，在、 t2時(shí)間段內(nèi)使用Prf2和線密度Ld2 ；其中Prf1 < Prf2, Ld1 < Ld2，為了維持相同的幀率，Prf1Ad1 = ft~f2/Ld2。在、 、時(shí)間內(nèi)，探頭停止發(fā)射一段時(shí)間。其中I^rf1和Ld1的組合為超聲成像的正常成像條件，而I^rf2和Ld2是高發(fā)射功率模式。為了使得探頭表面發(fā)熱和組織發(fā)熱滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)，限制、、t2和t3滿足特定關(guān)系，也就是說I^rfALd2的持續(xù)時(shí)間是I^rf1XLd1持續(xù)時(shí)間、t2 t3停機(jī)時(shí)間的函數(shù)，具體計(jì)算方法如前述。上述實(shí)施例二、三中，在高功率模式啟動(dòng)之前，進(jìn)行正常發(fā)射功率的超聲成像，通過固定或手動(dòng)方式觸發(fā)高發(fā)射功率的成像模式。在這種情況下，使用前面的計(jì)算方式仍然可保證滿足指標(biāo)。例如，假設(shè)某探頭在65伏特的正常脈沖作用下，探頭穩(wěn)態(tài)溫度是41度，那么使用一個(gè)3. 3秒鐘的80伏特高能量脈沖序列與一個(gè)2秒鐘的停機(jī)組合，也可保證探頭穩(wěn)態(tài)溫度在41度左右。考慮到這種組合引起的波動(dòng)，例如穩(wěn)態(tài)溫度在41 士0. 5度范圍之內(nèi)， 那么當(dāng)前的計(jì)算是合理的。上述實(shí)施例中，對(duì)于各階段的持續(xù)時(shí)間和剩余時(shí)間，還可顯示在屏幕上通知給醫(yī)生。例如在某時(shí)刻，醫(yī)生觀察到顯示器上當(dāng)前模式的所剩的時(shí)間，這個(gè)信息提醒操作者將探頭放在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行掃描。或者，操作者獲得屏幕提示信息后，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，提醒病人調(diào)整呼吸、姿勢等有利于檢查的措施。例如在腹部檢查過程中，操作者通過觀察屏幕上的提示信息，及時(shí)提醒病人“深呼吸-屏氣”，然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行高發(fā)射電壓的掃描和檢查；高發(fā)射電壓期間，屏幕上有倒計(jì)時(shí)提醒操作者目前剩余時(shí)間，待病人屏氣一段時(shí)間后，停止高發(fā)射電壓脈沖，同時(shí)病人進(jìn)入正常呼吸狀態(tài)；病人屏氣等特殊姿態(tài)的持續(xù)時(shí)間可能只有幾秒鐘，當(dāng)然，高發(fā)射脈沖的持續(xù)時(shí)間也不會(huì)過長，一般也是若干秒鐘時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，除了改變脈沖發(fā)射電壓或脈沖重復(fù)頻率外，還可同時(shí)改變脈沖發(fā)射電壓和脈沖重復(fù)頻率來得到高功率脈沖，可根據(jù)上述公式(8)確定高功率發(fā)射模式的發(fā)射電壓、脈沖重復(fù)頻率、高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間和停發(fā)射持續(xù)時(shí)間。上述實(shí)施例中，可在高功率脈沖發(fā)射的短時(shí)間內(nèi)獲得優(yōu)異的圖像質(zhì)量，高功率發(fā)射模式后再結(jié)合停發(fā)射模式很好地控制了探頭的表面溫度，使探頭的表面溫度和組織溫度都能夠符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求。例如在相控陣掃描心臟圖像過程中首先，操作者進(jìn)行正常的圖像掃描，等探頭移動(dòng)到感興趣的心臟切面，比如四腔心或者主動(dòng)脈瓣切面時(shí)，啟動(dòng)高功率發(fā)射掃描，在短時(shí)間優(yōu)異的成像條件下，采集若干個(gè)心動(dòng)周期，記錄到電影文件供醫(yī)生分析；高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間到后，停機(jī)掃描一段時(shí)間。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超聲診斷儀波束發(fā)射方法，用于超聲診斷儀的探頭表面接觸病人的皮膚以產(chǎn)生超聲圖像，其特征在于所述方法包括按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波包括設(shè)置高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間；按照高功率發(fā)射模式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波；當(dāng)發(fā)射達(dá)到高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，控制所述探頭的陣元執(zhí)行停發(fā)射模式，停止發(fā)射超聲波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)參數(shù)由當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率計(jì)算得到。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述高發(fā)射功率包括高發(fā)射電壓和/或高脈沖重復(fù)頻率。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式按照高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間和停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間重復(fù)執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)后執(zhí)行所述高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述觸發(fā)信號(hào)包括按照設(shè)定時(shí)間重復(fù)自動(dòng)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)、根據(jù)用戶的手動(dòng)操作產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)和隨機(jī)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)中的至少一種，當(dāng)停發(fā)射達(dá)到或超過停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，將發(fā)射模式切換回正常發(fā)射模式。
8.一種超聲診斷儀，包括探頭，其表面用于接觸被檢查者的皮膚，所述探頭的陣元向被檢查者體內(nèi)發(fā)射超聲波束；其特征在于還包括發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊用于按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲診斷儀，其特征在于，所述發(fā)射模塊包括參數(shù)設(shè)置單元，用于設(shè)置高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間；發(fā)射模式控制單元，用于根據(jù)參數(shù)設(shè)置單元設(shè)置的參數(shù)，按照高功率發(fā)射模式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波，并當(dāng)發(fā)射達(dá)到高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，按照停發(fā)射模式控制所述探頭的陣元停止發(fā)射超聲波。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲診斷儀，其特征在于，所述參數(shù)設(shè)置單元根據(jù)當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率計(jì)算高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)參數(shù)。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的超聲診斷儀，其特征在于，所述發(fā)射模式控制單元按照高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間和停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間重復(fù)控制所述探頭的陣元執(zhí)行高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式的組合方式。
12.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的超聲診斷儀，其特征在于，還包括用于產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊，所述觸發(fā)信號(hào)包括按照設(shè)定時(shí)間重復(fù)自動(dòng)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)、根據(jù)用戶的手動(dòng)操作產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)和隨機(jī)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)中的至少一種，所述發(fā)射模塊當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)后按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波，當(dāng)停發(fā)射達(dá)到或超過停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間時(shí)，將發(fā)射模式切換回正常發(fā)射模式。
13.如權(quán)利要求12所述的超聲診斷儀，其特征在于，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊包括觸發(fā)鍵，所述觸發(fā)鍵設(shè)置在所述探頭上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲診斷儀波束發(fā)射方法及超聲診斷儀，按照設(shè)定的高功率發(fā)射模式和停發(fā)射模式組合的方式控制所述探頭的陣元發(fā)射超聲波，高功率發(fā)射模式的高發(fā)射功率和高功率發(fā)射持續(xù)時(shí)間以及停發(fā)射模式的停止發(fā)射持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)參數(shù)由當(dāng)前發(fā)射條件下持續(xù)工作的正常發(fā)射功率計(jì)算得到。本發(fā)明既能夠提高超聲圖像質(zhì)量，又能夠控制探頭的表面溫升符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102451018SQ20101051829
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者史志偉, 楊鵬飛 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司