chaoshengzhinengtanzhenshizhishangshiyizhongbianxieshichaoshengbo，zhenggeqianduanhejihusuoyouhouduanyingjiandoujichengqizhong。zhinengtanzhendegonghaojiaodi，chicunyexiao
，nenggouzaibaochixinhaozhiliangdetongshichulishuju，bingqiekeyishiyonggaosuUSB或無線連接在移動設備上顯示圖像。

 

zaibuyuandejianglai
，juedaduoshuyishengjiunengjiangzhinengtanzhenzhuangjinkoudaili。weilaishinianneiquanqiushichangshangchuxianjibaiwangezheyangdetanzhen
，qizuoyongjiangyubiaozhunchaoshengxitongxiangfuxiangcheng。raner，jiangchaoshengxitongsuozhishouchishebeidedaxiaojuefeiyishi
，womenmianlinzhezhuduotiaozhan。xiamianwomenliejulezhinengtanzhenshejirenyuansuomianlindeqidatiaozhan。

 

供電

 

zhinengtanzhendianyuanbenshengonghaojiaodi，yaoweizhinengtanzhengongdiandetongshi，shizaoyinbaochizaijidideshuiping，shishejirenyuanmianlindeliangdajishoutiaozhan。zhinengtanzhendianyuandeshejirenyuanbixuzaihenxiaodetijineijinxinggongzuo，tamenbujinyaoshidianyuanxiaolvdadao90%以上，且要讓設備在待機時保持低功耗，最重要的是讓其保持低噪音。大多數製造商需要將其電源切換至500 kHz以下，並且和外部時鍾保持同步
，以最大限度地減少2-20 MHz超聲工作頻率範圍內的諧波幹擾。尺寸和效率之間的權衡是一個巨大的挑戰。

 

尺寸

 

20年前，64通道的超聲係統由多個A4大小的板組成

，用於傳輸
、接收
、模數轉換、波束形成和處理，其與底板相接並可連接到標準計算機上。如今，一塊完整的64通道智能探針的前端板必須要比信用卡還小（85 mm x 54 mm），但即使在技術進步和高度集成的今日
，要實現這一目標仍然任重道遠。

 

通道數量

 

同時處理更多的通道可以提高畫麵質量。絕大多數推車式掃描儀具有128個或更多通道。最初的探針在內部集成了8到16個通道。這些通道必須連接到一個更大的係統進行處理。

 

目前，製造商們正試圖將多達64或128個通道集成到探針中。為了實現這樣的通道密度
，他們現在可以利用新型的商業化設備
，如德州儀器（TI）的高度集成的前端設備。采用TX7332 32通道傳輸模擬前端和AFE5832LP 32通道接收模擬前端
，設計人員就能隻使用兩個設備而放置64getongdao。xiangzheyangdeshebeikeyigeichuanganqitongdianyichanshengchaoshengbomaichong，chulijieshoudaodehuisheng
，bingzhuanhuanweishuzixinhaoyishengchengtuxiang。zhexieqianduanrengranxuyaoewaideshebei


，ruchuliqihuoxianchangkebianchengmenzhenlie（FPGA），來lai控kong製zhi它ta們men並bing處chu理li生sheng成cheng的de數shu據ju。這zhe裏li的de挑tiao戰zhan在zai於yu盡jin可ke能neng多duo地di將jiang這zhe些xie設she備bei裝zhuang入ru
，以yi通tong過guo在zai相xiang同tong的de功gong耗hao預yu算suan內nei增zeng加jia通tong道dao數shu來lai提ti高gao畫hua麵mian質zhi量liang。

 

每個通道的功耗

 

一台推車式128通道超聲掃描儀的功耗約為500W到1kW。手持智能探針的功耗預算僅為3-5W，這zhe樣yang醫yi生sheng或huo患huan者zhe就jiu不bu會hui感gan到dao設she備bei過guo熱re，此ci外wai設she備bei可ke能neng僅jin需xu電dian池chi供gong電dian即ji可ke運yun行xing。這zhe種zhong低di功gong率lv意yi味wei著zhe不bu需xu要yao像xiang風feng扇shan這zhe樣yang的de冷leng卻que機ji製zhi
，因yin為wei風feng扇shan會hui使shi設she備bei振zhen動dong，進jin而er導dao致zhi畫hua麵mian模mo糊hu。設she計ji人ren員yuan必bi須xu結jie合he各ge種zhong機ji製zhi
，以yi確que保bao探tan針zhen保bao持chi在zai其qi功gong率lv預yu算suan範fan圍wei內nei，包bao括kuo讓rang某mou些xie設she備bei在zai閑xian置zhi時shi進jin入ru休xiu眠mian狀zhuang態tai
，以yi便bian在zai不bu使shi用yong時shi完wan全quan關guan閉bi設she備bei。

 

圖1：半導體技術的進步極大地減小了超聲波的大小和功率限製

 

數據處理

 

數據處理受多種因素影響
，包括通道數量、預期功耗和數據傳輸帶寬。在40兆赫的64通道係統采樣中
，前端每秒產生大量5.12 GBdeshuju，zhexieshujubunengzhijiechuanshudaopingbandiannaohuoyidongshebei。jishizhexieshujukeyitongguomouzhongfangshichuanshu
，danshebeiyewufashishiduiqijinxingchuli。yinci



，zaijiangcishujufasongdaoxianshidanyuanzhiqian
，bixujiangqizhuanhuanweikeguanlidedaxiao。chuliliangjiyuxianshidanyuangonghao、帶寬和處理能力這三者之間的權衡。大多數設計人員使用超低功耗的FPGA和處理器進行數據處理和控製前端。

 

數據傳輸

 

對於有線探針，當向顯示單元提供必要的電源和高數據傳輸帶寬時，使用USB Type-C™的USB 3.1以及更高版本的接口更具優勢。但對於真正的移動智能探針來說，數據必須通過無線傳輸。在市場可以買到多種無線通信協議，如 Wi-Fi®（802.11n
、802.11ac、802.11ad或802.11ax標準）。然而，當多個設備使用同一波段時
，這些協議的帶寬會受到幹擾的製約。雖然也有其他標準如802.11ah (Sub-1 GHz)，但其帶寬通常會受到限製。

 

數據解讀

 

zaizhinengtanzhenzhongmianlindezuidatiaozhanshiduidaliangshujujinxingkuaisuhegaoxiaodefenxi。rujin
，zhunquedejieduxuyaoxuduoyishengduishujujinxingfenxi

，zheduiyishengdenenglihefenxishijiantichulejiaogaodeyaoqiu。erxianzaitongguogaosulianjie，shujukeyifasongdaoyuanchengweizhidefuwuqijinxingkuaisufenxi。suizhedashujufenxidexingqi，rengongzhineng、圖像比較和解讀可以實時在線進行，從而實現即時診斷。

 

結論

 

醫學成像的下一個大浪潮將體現在微小的尺寸上。隨著超聲智能探針的設計人員不斷解決難題並以更低、更實惠的價格將更優質
、尺(chi)寸(cun)更(geng)小(xiao)，且(qie)具(ju)有(you)連(lian)接(jie)性(xing)能(neng)的(de)設(she)備(bei)推(tui)向(xiang)市(shi)場(chang)，醫(yi)學(xue)界(jie)將(jiang)見(jian)證(zheng)智(zhi)能(neng)探(tan)針(zhen)被(bei)迅(xun)速(su)采(cai)用(yong)的(de)那(na)一(yi)天(tian)。從(cong)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)的(de)醫(yi)院(yuan)到(dao)發(fa)展(zhan)中(zhong)國(guo)家(jia)的(de)遠(yuan)程(cheng)醫(yi)療(liao)中(zhong)心(xin)，再(zai)到(dao)診(zhen)斷(duan)戰(zhan)場(chang)上(shang)的(de)受(shou)傷(shang)士(shi)兵(bing)，超(chao)聲(sheng)智(zhi)能(neng)探(tan)針(zhen)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)正(zheng)改(gai)變(bian)著(zhe)整(zheng)個(ge)環(huan)境(jing)
，且(qie)有(you)助(zhu)於(yu)為(wei)全(quan)人(ren)類(lei)提(ti)供(gong)更(geng)好(hao)的(de)醫(yi)療(liao)。

 

作者簡介

 

Ravindra Munvar是德州儀器醫療係統團隊的係統經理，主要負責客戶支持和參考設計開發。Ravindra在醫學成像設備的設計和開發方麵有著豐富的經驗，擁有印度卡納塔克邦大學工程學學士學位。

 

注：本文英文原文曾發表於Medical Design Technology

 

 

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