[发明专利]超声测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有支持多种医疗超声探针的可配置接口的低成本且有 效的医疗超声成像、测量和记录系统。

背景技术

在二十世纪四十年代首次将超声作为医疗诊断成像工具进行调查研 究。George Ludwig是使用振幅模(A模)超声来检测组织中异物的第一 个科学家。这在Ludwig等人的报告“Considerations underlying the use of Ultrasound to detect Gallstones and Foreign Bodies in Tissue”，Naval Medical Research Institute Reports，Project #004 001，Report No.4，June 1949中进行了描述。在二十世纪五十年代早期，Wild和Reid构造了使用 机械安装的旋转换能器的B模扫描系统，这在Wild，J.J.和Reid，J.M.的 “Application of echo-ranging techniques to the determination of structure of biological tissues”，Science 115：226-230(1952)中进行了描述。 随着Wright和Meyerdirk对关节臂B模扫描仪的开发(美国专利No. 1970000062143)，超声技术在二十世纪六十年代进步显著。也被称为静态 扫描仪的关节臂扫描仪将超声换能器连接到可移动的臂，其中使用电位计 对臂的移动进行机械测量。静态超声扫描仪直到二十世纪八十年代早期都 在广泛使用。静态扫描仪是极其笨重的设备，并且使用的技术不易适合于 手持超声系统。

在二十世纪七十年代中期开发了实时扫描仪，其中使用马达使超声换 能器旋转。Krause(美国专利No.3470868——超声诊断设备)描述了一 种发明，其中马达使超声换能器旋转以便产生实时图像。在J.M Griffith 和W.L Henry的论文“A sector scanner for real-time two-dimensional echocardiography”，Circulation 49：1147，1974中概述了这样的实时B模 扫描仪的临床有用性。这些装置的性质以及马达驱动电路给装置增加了尺 寸、功耗和成本。另外，马达自身和相关的移动部件减少了装置的可靠性。

超声的进一步发展来自于电子束控制换能器方面的发展。Wilcox(美 国专利No.3881466)描述了一种由若干电子晶体组成的发明，其中传送 脉冲能够被顺次延迟到每个晶体并影响电子装置以控制超声束。基本技术 至今仍然在广泛使用，其中几乎所有的现代医疗超声设备都在换能器中使 用超声晶体阵列。早期设计使用至少64个晶体，其中现代设计有时使用 高达一千个晶体或更多。

电子束控制去除了对使用马达产生实时图像的需要，但是生产具有晶 体阵列的换能器的成本高。换能器通常是手工制造的，其中通道具有极好 的通道到通道匹配和低串扰。探针成本不是现有技术超声诊断系统中的重 要因素，因为总体设备成本几倍于探针成本。用于电子系统的功耗也很高， 并且一般与同时操作的通道的数目成比例。

超声技术方面的许多现有技术都旨在改善超声系统的性能，使得它们 能够用于诊断应用的日益增加的范围。结果已看见超声系统方面的显著进 步，其中换能器使用日益增加数目的晶体，并且主机系统具有日益增加的 处理能力。结果已看见具有3D和实时3D(或4D)能力的系统。