专利名称：手持式心脏超声检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声检测仪器，更具体地，涉及一种手持 式心脏超声检测^义。
背景技术：
心脏超声4佥测是用超声波显示心脏、血管结构的一种^企查方 法，它的原理是由声波来4企测血流状态和速度，通过血流的方向、 压差表J见不同的色彩变化，而知道病灶或异常构造的所在。此方法 安全，没有力文射性，诊断准确率高，对病人没有痛苦和损伤，检查
结果迅速及时，可反复多次4全查，对4艮多心脏病的it断有帮助。
图1是现有技术中一种心脏超声检测仪的硬件框图。该超声检 测仪的基本组成包括键盘102、面板接口 104、数字扫描转换单 元106、发射/接收单元108、探头110、观察监视器112以及照相 单元114。
探头110也称超声换能器，由压电晶片制成。当在晶片(又称 振子)上加高频电脉沖激励时，便会产生高频振动发射超声波，而 由界面反射的回声信息到达晶片表面产生振动，转换为高频电信 号，通过放大处理后转变为图像信息。探头既是发射器也是接收器， 是整个超声设备中的关键部件。发射/接收单元108在电子扫描时传送发射控制信号到探头，并 对来自超声探头的接收信号由放大系统进行高频放大、对数压缩及 有关预处理，并作电子聚焦和动态聚焦控制、检波、然后传送到数 字扫描转换单元(DSC ) 106。此夕卜，发射/才妄收单元108还传送DSC 同步控制的有关信号，通过电子聚焦或动态聚焦方式使超声束聚 焦，以4是高侧向(坤黄向)分辨力。
数字扫描转换单元(DSC) 106主要包括A/D转换器、图像存 储器和D/A转换器。数字扫描转换单元(DSC) 106对来自发射/ 接收单元108的超声视频信号进行A/D转换处理，并将转换后的数 字信息存入存储器中，构成一幅幅数字化的图像，存储器中的超声 数据与来自^l建盘的字符和图形数据合成，再经过D/A转换，将数字 信号转换为混合视频信号被传送到观察监视器112和照相单元114
进行图〗象和文字的显示。也就是i兌，数字扫描转换单元106借助凄史 字电路技术和存储媒介，把以不同扫描方式所获得的超声图像信 息，通过数控集成电路存储器存入超声信息，然后变成标准的电视 扫描制式进4亍图4象文字显示。
如图l所示，这种超声检测仪需要通过成像组件(即，数字扫 描转换单元106、》见察监浮见器112以及照相单元114 )来进行超声成 像，并需要凭借医生的经-验来找出被测对象所对应的扫描位置，以 完成相应的检测。此外，为了获得清晰度更高的图像，探头110需 要使用高密振子，这是因为探头的振子数与超声信息线密度成正 比，而超声信息线越密，愈能反映检查对象的真实形象，即图〗象越 细腻，紋路就越清楚，颗粒结合就愈平滑。 一般而言，用于超声成 像的探头具有128个振子或256个振子。综合上述情况，这类超声 检测仪成本较高，构造复杂，且不易操作。此外，对于需要多次作 这类检测，但又不方便去医院的人群而言(如老年人)，这类超声 斗企测4义并不适用。实际上，作一次心脏超声4企测，只用到超声i貪断4义的少量简单
功能。对于常见的心脏疾病，主要需要检查的是心脏各单元的尺寸，
结构，血流动力性变化以及心脏功能，所需超声检测的主要参数有: 心率、二尖瓣流速和压力梯度。这些测量参数只需要一个具有多普 勒(Doppler)才莫式的处理单元加一个心脏超声纟罙头就可以获耳又。可 见，对于大多数健康普查的人群来说，完全没有必要使用综合的超 声诊断仪进行检查。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种手持式心脏超声检测仪，它能 够4青确i也定位出净皮测对象所对应的扫描4立置，并在该扫描位置处测 量出心脏超声4全测所需的主要参数。由于不需要成^f象组件，本实用 新型手持式心脏超声检测仪具有成本较低、构造简单，且便于操作 和携带等优点。
为达到上述目的，本实用新型的冲支术方案为
一种手持式心脏超声检测仪，包括探头、用户输入装置、显示 装置和与#罙头相连4妾的发射"妾收单元，此外，该手持式心脏超声检
测4义还包括分别与发射々妄收单元、用户i!r入装置和显示装置相连4妄 的处理装置，该处理装置用于响应用户输入装置所输出的控制信号 来在预定的扫描-各径上定位出与沿超声束方向的血流速度最大值 相对应的扫描位置以及在上述扫描位置处测量沿超声束方向的血 流速度。
所述处理装置为DSP器件，其中该DSP器件的第一输入/输出
端连^妄至所述发射"姿收单元，该dsp器件的第二^r入端连"t妄至用
户输入装置，而该DSP器件的第二输出端连4妄至显示装置。所述手持式心脏超声4企测4义还包4舌与所述处理装置相连4妾的 存储装置，用于存储测量参数。
所述存储装置为闪存器件或EEPROM。
所述手持式心脏超声4全测仪还包括与所述处理装置相连4妄的 告警装置，用于在接收到来自所述处理装置的定位结束信号之后发 出告警。
所述告警装置为扬声器。
所述用户输入装置包括控制单元和一组按键，这些按键经控制 单元连接至所述处理装置的控制端，以输出不同的控制信号至所述 处理装置。
所述显示装置为液晶显示器件(LCD)。
所述纟笨头具有的4展子^:为16或32。
附图"i兌明
图1是现有技术中一种心脏超声检测仪的硬件框图。 图2是本实用新型实施例1的硬件框图。
图3是图2所示的处理装置在单次测量血流速度期间的处理流 程图。
图4是图2所示的本实用新型手持式心脏超声4全测仪在一个扫 描位置上测得的声谱图。图5是图2所示的本实用新型手持式心脏超声冲企测4义在预扫和 定位期间的工作流禾呈图。
图6是图2中所示的本实用新型手持式心脏超声检测仪在定位 出的扫描位置(即，心搏最强处所对应的扫描位置)处测出的沿超 声束方向的血流速度与时间的曲线图。
图7是本实用新型实施例2的硬件框图。
图8是本实用新型实施例3的石更件框图。
图9是本实用新型实施例4的-更件框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进4亍详细i兌明。 实施例1:
图2是本实用新型实施例1的硬件框图。该手持式心脏超声检 测仪主要包括探头202、发射/接收单元204、数字信号处理(DSP ) 芯片206、用户输入装置208、闪存器件210、扬声器212和液晶显 示器件(LCD) 214。
在本实施例中，数字信号处理(DSP)芯片206通过执行预扫 才莫块和定位才莫块来定位出^皮测对象所对应的扫描位置，其中预扫才莫 块用于检测出预定扫描路径上所对应的沿超声束方向的血流速度 最大值，而定位才莫块用于在相同的扫描^各径上定位出上述血流速度 最大值所对应的扫描位置。随后，数字信号处理(DSP)芯片206 冲丸-f亍测量才莫块来在定位出的扫描位置处测量沿超声束方向的血流 速度。在本实施例中，发射/接收单元204包括高频电脉冲信号发生 器、放大器和模拟数字信号转换器(ADC)。在超声扫描时，发射/ 接收单元204才艮据DSP芯片206的发射控制信号来输出高频电脉冲 信号给探头202。此外，发射/接收单元204对从探头202接收到的 回波信号进行高频》文大处理和A/D转换处理，然后将数据传输给 DSP芯片206。
在本实施例中，闪存器件210用于存储相关测量参数(例如， 沿超声束方向的血流速度)，在实际应用中，闪存器件210也可以 替换成EEPROM或其类似。此夕卜，扬声器212用于在定位结束后 发出告警，而液晶显示器(LCD) 214用于显示与测量结果相关的 文字、凄t据和波形。
在本实施例中，用户输入装置208包括控制单元218和一组按 键216,该控制单元218根据不同的按键输入来输出不同的控制信 号给DSP芯片206。 DSP芯片206根据用户输入装置208输出的控
制信号来分别执行预扫模块、定位模块或测量模块。
此外，本实施例中的手持式心脏超声检测仪可以采用连续多普 勒检测技术，由一个晶片发射连续超声信号，而由另一晶片接收回 波信号。与
图1所示的探头110不同的是，由于无需成像，探头202 可以具有相对简单的结构。优选地，探头202的振子数可以为16 或32。
下面将结合图3和图4来详细地描述DSP芯片206在4丸行预扫 才莫块、定位才莫块或测量才莫块期间完成单次血流速度测量的处理过 程。
如图3所示，DSP芯片206在接收到来自发射/接收单元204 的回波信号之后依次对数据进行前端信号处理和后端信号处理。前端信号处理主要包括正交解调、低通滤波、壁滤波和FFT变换，其 中正交解调将经过A/D转换处理的回波信号的频谱移到零频和高 频(2/。)处(其中，/。为发射信号的频率)，低通滤波用来滤除高 频信号，壁滤波用来滤除组织的频率信号而保留血流的频率信号， 而FFT变换则将时域信号变换至频域信号。后端信号处理主要包括 重新排列、谱平均、谱压缩以及勾边去噪处理，以获得回波信号中 的频率偏移值随时间变化的波形图，如图4所示。可以将图4所示 波形的最大值A/max作为当前扫描位置的频率偏移值。
在单次血流速度测量期间，超声波发射晶片和接收晶片均固 定，人体内沿超声束方向有位移变4灸分量的运动目标(如心脏)将 4吏得4妾收到的回波信号的频率增高和减4氐。由于多普勒效应，频率 偏移的大小与沿超声束方向的血流速度有关，两者的关系如方程式 1所示。
V = I (方程式l)
其中，v为沿超声束方向的血流速度，/。表示发射超声波信号 的频率，A/表示回波信号中的频率偏移，而c为组织中的声速。由 于参数/。和c都是已知的，所以DSP芯片206通过将当前扫描位置
的频率偏移值乘上系数上，可以获得当前扫描位置所对应的沿
超声束方向的血流速度V 。
就心脏4企测而言，如
图1所示，现有技术中的心脏超声检测仪
需要通过成〗象组件(即，数字扫描转换单元106、观察监一见器112 和照相单元114)进行超声成像，并需要凭借医生的经验来找出被 测对象(即，心4粵最强处)所对应的扫描位置。与现有^支术不同的 是，本实用新型的手持式心脏超声检测仪不需要上述的成像组件，而是通过DSP芯片206来执行预扫模块和定位模块，这样可以智能 地定位到心4辱最强处所对应的扫描位置。随后，通过DSP芯片206
执行测量模块，本实用新型的手持式心脏超声检测仪可以完成相应 的心脏检测操作。
图5是图2所示的本实用新型手持式心脏超声检测仪在预扫和 定^[立期间的工作流考呈图。下面将结合图2和图5来详细地描述本实 用新型手持式心脏超声检测仪的工作原理。
首先，用户按下预扫键(步骤504),用户输入装置208输出预 扫控制信号给DSP芯片206, DSP芯片206冲丸行预扫模块。在预 扫期间，LCD 214显示相关信息以提示用户本心脏超声检测仪工作 在预扫才莫式。在预扫和随后进4亍的定位期间，，探头202的扫描区域 均为左前胸第3根肋骨到第5根肋骨之间的区域。优选地，在进行 预扫时，探头202沿图5所示的扫描^各径500緩慢地在扫描区域中 移动(步骤506)。如上所述和如图3所示，DSP芯片206对来自发 射/接收单元204的回波信号进行信号处理，从而可以获得当前扫描 位置所对应的沿超声束方向的血流速度值Fi。此后，DSP芯片206 将当前所测得的血流速度值Fi与存储在闪存器件210中的血流速度 最大值FMax进行比较(步骤508),其中，血流速度最大值FMax 的初始值为0。如果FisFMax，则闪存器件210中的FMax值不变； 如果Fi〉FMax，则将Fi作为新的FMax存储在闪存器件210中。在 完成判断和存储操作之后，用户判断是否完成了整个区域的扫描 (步骤510)。如果没有完成对整个区域的扫描，则探头202移动到 下一个扫描位置进行扫描，DSP芯片206重复步骤508，并同样进 -f亍相应的判断和存储，直至纟笨头完成了整个区域的扫描。此时，闪 存器件210中保存了扫描^各径上所对应的沿超声束方向的血流速度 的最大^直FMax。然后，用户按下定位键(步骤512),用户输入装置208输出定 位控制信号给DSP芯片206, DSP芯片206执行定位才莫块。在定位 期间，LCD214显示相关信息以提示用户本心脏超声检测仪工作在 定位模式。探头202再次沿着预定的扫描路径500在相同的扫描区 域中緩慢移动(步骤514)。同样，在此定位期间，DSP芯片206 对来自发射/接收单元204的回波信号进4于信号处理，从而可以获得 当前扫描位置所对应的沿超声束方向的血流速度值Fi，并且将Fi 与经过预扫之后获得的血流速度最大值FMax进行比较(步骤516 )。 如果FKFMax,则4笨头202移动到下一个扫描位置进行扫描，DSP 芯片206重复步骤516，直至当前扫描位置所对应的沿超声束方向 的血流速度值与FMax相等，也就找到了 FMax所对应的扫描位置 Pmax (即，沿超声束方向的血流速度最大值在扫描^各径上所对应的 扫描位置，也就是，心」捧最强处所对应的扫描位置)。在定位出扫 描位置Pmax的同时，DSP芯片206输出定位结束信号给扬声器212， 扬声器212发出响铃。
在定位结束之后，用户按下测量键，用户输入装置208输出测 量控制信号给DSP芯片206， DSP芯片206执行测量模块。在测量 期间，LCD 214显示相关信息以才是示用户本心脏超声4全测4义工作在
测量模式。在测量期间，探头202在定位出的扫描位置Pmax处保持
一段时间，优选地为1分钟。同样，在此测量期间，DSP芯片206 可以对来自发射/接收单元204的回波信号进行信号处理，从而可以 获得扫描位置Pn^所对应的沿超声束方向的一组血流速度值，如图 6所示。在图6中，纵坐标为沿超声束方向的血流速度，横坐标为 时间，其中波峰值为收缩期最高血流速度，T为所测血流速度的周 期。在将所测得的这組血流速度值保存在闪存器件210之后，DSP 芯片206对这些测量4直进4亍^:据处理，并通过下面的方程式，可以 获得相应的检测参数。心率
(方程式2)
2>
平均压力梯度
平均流速
压力梯度
(方程式5 )
(方程式4)
(方程式3 )
在完成相关处理之后，DSP芯片206将上述所计算出的值保存在闪 存器件210中。通过将测量值与正常值范围进行比较，DSP芯片206 可以获得相应的^r测结果。随后，DSP芯片206可以传输相关的测 量参数值和检测结果至LCD214进行数据、波形和文字显示，以便 于使用者直观的查看，同时，DSP芯片206还可以输出测量结束信 号给扬声器212，扬声器212发出响铃，以提示用户测量结束。
实施例2:
上述实施例1将预扫模块、定位模块和测量模块集成在一块 DSP芯片上，这只是一种实现方式，并非用于限定本实用新型。在 实际应用中，也可以单独用一块处理芯片来实现预扫和定位功能， 而用另 一块处理芯片来实现测量功能。
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的手持式心脏超声 检测仪单独用处理装置1 (例如，DSP1 )来执行预扫模块和定位模 块，以获得被测对象(例如，心搏最强处)所对应的扫描位置，而 另外用处理装置2(例如，DSP2)来执行测量模块，以在定位出的 扫描位置处测量沿超声束方向的血流速度。图7为本实施例的^更件 框图。由于本实施例的预扫、定^f立和测量工作原理与实施例l相同， 所以此处不再重复。
实施例3:
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的手持式心脏超声 检测仪不包括告警装置(即，扬声器)。本实施例中的DSP芯片在 定位结束之后输出定位结束信号给显示装置进4亍显示，以提示使用 者定位操作完成。图8为本实施例的硬件框图。
由于本实施例的予贞扫、定4立和测量工作原理与实施例l相同， 所以此处不再重复。
实施例4:
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的手持式心脏超声 才全测4义使用处理装置片内的存储单元来进行数据存储，而不使用单 独的存储装置(例如，闪存器件)。图9为本实施例的硬件框图。
由于本实施例的预扫、定位和测量工作原理与实施例l相同， 所以》匕处不再重复。
本实用新型所列举的实施方式仅用于说明本实用新型，而非用 于限定本实用新型。凡是能够采用与本实用新型相同或者近似的方 法，达到相同的效果的4支术方案，都应该在本实用新型的保护范围 之内。
权利要求1.一种手持式心脏超声检测仪，包括探头、用户输入装置、显示装置和与探头相连接的发射/接收单元，其特征在于，所述手持式心脏超声检测仪还包括分别与所述发射/接收单元、所述用户输入装置和所述显示装置相连接的处理装置，所述处理装置用于响应所述用户输入装置所输出的控制信号来在预定的扫描路径上定位出与沿超声束方向的血流速度最大值相对应的扫描位置以及在所述扫描位置处测量沿超声束方向的血流速度。
2. 根据权利要求1所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述处理装置为DSP器件。
3. 根据权利要求2所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述DSP器件的第 一输入/输出端连接至所述发射/接收单元， 所述DSP器件的第二输入端连接至所述用户输入装置，而所 述DSP器件的第二输出端连接至所述显示装置。
4. 根据权利要求1所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述心脏超声4企测4义进一步包括与所述处理装置相连4妄的存 储装置，用于存储测量参数。
5. 根据权利要求4所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述存储装置为闪存器件或EEPROM。
6. 根据权利要求1所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述心脏超声才全测〗义进一步包括与所述处理装置相连4妄的告警装置，用于在接收到来自所述处理装置的定位结束信号之后 发出告警。
7. 根据权利要求6所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述告警装置为扬声器。
8. 根据权利要求1所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述用户输入装置包括控制单元和一组按键，所述按键经所述 控制单元连4妻至所述处理装置的控制端，以输出不同的控制信 号至所述处理装置。
9. 根据权利要求1所述的手持式心脏超声检测仪，其特征在于， 所述显示装置为LCD。
10. 根据权利要求1-9中任何一项所述的手持式心脏超声检测仪， 其特征在于，所述探头的振子数为16或32。
专利摘要本实用新型涉及一种手持式心脏超声检测仪，其包括探头、发射/接收单元、用户输入装置、处理装置、显示装置、存储装置和告警装置，其中该处理装置用于响应用户输入装置所输出的控制信号来在预定的扫描路径上定位出与沿超声束方向的血流速度最大值相对应的扫描位置以及在上述扫描位置处测量沿超声束方向的血流速度。本实用新型的手持式心脏超声检测仪能够精确地定位出被测对象所对应的扫描位置，并在该扫描位置处测量出心脏超声检测所需的主要参数。由于不需要成像组件，本实用新型手持式心脏超声检测仪具有成本较低、构造简单以及便于操作和携带等优点。
文档编号A61B8/00GK201341897SQ20092000418
公开日2009年11月11日 申请日期2009年2月6日 优先权日2009年2月6日
发明者牟晓勇, 慧 苗 申请人:北京汇影互联科技有限公司