醫(yī)學(xué)超聲成像

　　ADC的另一個(gè)趨勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)ADC與波束成型器(beamformer)之間的低電壓差分信號(hào)(LVDS)接口。通過(guò)串行化ADC的輸出數(shù)據(jù)，一個(gè)512通道的系統(tǒng)可將其通道數(shù)由6144降低至1024。從而使得轉(zhuǎn)換可采用更小、更低成本的PC載板實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于便攜式成像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是極為重要的一部分。DSP的功能之中可用于成像系統(tǒng)的有多普勒處理(Dopplerprocessing)、2D、3D乃至4D成像以及大量的后處理算法（可增加功能性并改善性能）。而成像系統(tǒng)的核心需求正是高性能及大帶寬。

       TMS320C6455BZTZ可同時(shí)滿足此類需求。C6455的運(yùn)行頻率高達(dá)1GHz，可滿足對(duì)超聲波高強(qiáng)度處理的需求，串行快速輸入輸出(SerialRapidIO)外設(shè)還提供了10Gb/s的全雙工帶寬。在超聲波系統(tǒng)中具有許多不同層次的性能及功能性。某些解決方案可能僅具有局部功能，因此需要更大的動(dòng)態(tài)范圍，或是所具有的功能可大幅度的降低浮點(diǎn)運(yùn)算的周期。這些功能類型的示例還有譜縮減(spectral reduction)及平方根(square root)功能。

　　TMS320C6727非常適用于浮點(diǎn)運(yùn)算性能優(yōu)越的領(lǐng)域。而當(dāng)超聲波解決方案需要一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，TMS320DM6446可滿足這一需求。DM6446不僅具有強(qiáng)大的TMS32CC64x+?核心以及視頻加速器（可用于處理成像的需求），還具有ARM9?核心，可滿足運(yùn)行操作系統(tǒng)的需求。

　　信號(hào)的匯集通過(guò)數(shù)字波束成型器實(shí)現(xiàn)。數(shù)字波束成型器是典型的用戶定制設(shè)計(jì)ASIC（特定用途集成電路），但其功能的則是通過(guò)不同的可編程邏輯方式實(shí)現(xiàn)。在數(shù)字波束成型器內(nèi)部，數(shù)字化信號(hào)將被縮放及時(shí)間延遲，從而在接收鏈路產(chǎn)生聚焦效應(yīng)。所有接收通道的信號(hào)在經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)之后將被加權(quán)，并輸送至成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)將采用單獨(dú)的ASIC進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可能是諸如DSP的可編程處理器，或者可能是完全的桌上型電腦。

　　發(fā)射單元需要控制100V至200V的信號(hào)擺幅，大多數(shù)情況都將使用高電壓FET實(shí)現(xiàn)。控制FET可采用一種或兩種方式：開(kāi)-關(guān)（推挽）或AB級(jí)(class AB)線性控制。推挽的方式最為常見(jiàn)，因?yàn)樵摲绞絻H需要更為簡(jiǎn)單、更低成本的接口連接至FET。AB級(jí)的方式可顯著的改善諧波失真，但需要更為負(fù)載的驅(qū)動(dòng)，消耗更多的功率。

　　系統(tǒng)及設(shè)備制造商選取了多種多樣的TI產(chǎn)品并用于其超聲波成像應(yīng)用，包括運(yùn)算放大器、單路/雙路及八進(jìn)制的ADC（均帶有快速輸入過(guò)載恢復(fù)及卓越的動(dòng)態(tài)性能）、數(shù)字信號(hào)處理器以VCA8617（集成8通道、低功耗超聲波前端IC）。TI還特別為超聲波市場(chǎng)提供了ADS5270，該器件具有高級(jí)的8通道、12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，帶串行低電壓差分信號(hào)接口。

　　超聲成像的應(yīng)用 

聲像圖顯示子宮內(nèi)胎兒的頭顱

　　超聲診斷學(xué)的歷史并不悠久，是在20世紀(jì)才開(kāi)始運(yùn)用，但在現(xiàn)在的醫(yī)學(xué)診斷學(xué)中，卻有著難以取代的作用。現(xiàn)在超聲檢查在醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用。它可能起診斷作用，也可能在治療過(guò)程中起引導(dǎo)作用(例如活檢或積液引流)。通常使用手持式探頭(通常稱為探頭)放置于患者身上并移動(dòng)掃查，一種水基凝膠被涂在患者身體和探頭之間起耦合作用。

　　舉例來(lái)說(shuō)，醫(yī)學(xué)超聲檢查通常用于：心臟科, 內(nèi)分泌科, 消化科, 婦科, 產(chǎn)科, 眼科, 泌尿科, 血管科, 超聲造影, 眼科學(xué)

　　盆腔超聲

　　盆腔超聲是多囊卵巢綜合征的主要診斷工具，也可用于子宮、卵巢和膀胱的成像。妊娠時(shí)超聲用于檢查胎兒的發(fā)育情況。男性有時(shí)進(jìn)行盆腔超聲用于檢查膀胱和前列腺的健康狀況。有兩種方式進(jìn)行盆腔超聲檢查：經(jīng)皮和腔內(nèi)。腔內(nèi)超聲可經(jīng)陰道(女性)或者經(jīng)直腸(男性)。參見(jiàn):-

　　治療中的應(yīng)用

　　超聲診斷在對(duì)腹部臟器疾病的診斷中，因?yàn)樗目焖佟r(jià)廉而在腹部疾病的檢查中常作為首選。另外，近年來(lái)在心臟超聲、婦產(chǎn)科超聲和腔內(nèi)超聲等領(lǐng)域也有了很大的發(fā)展。同時(shí)，隨著介入超聲和超聲治療的加盟，肝腎的穿刺、癌癥的治療、震波碎石、造瘺等檢查和治療迅速發(fā)展起來(lái)，超聲診斷的同時(shí)進(jìn)行治療。

       聚焦超聲外科(FUS)或稱高強(qiáng)度聚焦超聲HIFU，可用于治療良性和惡性腫瘤及其他疾病，通常使用的超聲波較診斷用超聲波的頻率要低(250kHZ至2000kHz)，但是其平均時(shí)間強(qiáng)度顯著提高。治療通常由磁共振成像引導(dǎo)，參見(jiàn)磁共振引導(dǎo)聚焦超聲。
更強(qiáng)的超聲源可以在口腔衛(wèi)生中用來(lái)清潔牙齒或使生物組織局部加熱，例如物理治療、職業(yè)治療、腫瘤治療（包括癌癥治療）。
聚焦超聲源可用來(lái)震碎腎結(jié)石，即震波碎石；也可利用超聲乳化術(shù)治療白內(nèi)障。
近期發(fā)現(xiàn)一些低強(qiáng)度超聲的其他生理學(xué)作用，例如，刺激骨生長(zhǎng)以及破壞腦血管障壁以利于藥物的擴(kuò)散。
肝腎的穿刺
造瘺
　　由聲波產(chǎn)生圖像

　　由聲波產(chǎn)生圖像經(jīng)由三個(gè)步驟：產(chǎn)生聲波，接收回聲并將這些回聲可視化。

　　產(chǎn)生聲波

醫(yī)學(xué)超聲檢查儀

　　在醫(yī)學(xué)超聲檢查中，壓電換能器（一般是陶瓷的）的相位陣列產(chǎn)生的短而強(qiáng)的聲音脈沖制造聲波。電線和換能器都封裝在探頭中。電脈沖使陶瓷振蕩產(chǎn)生一系列的聲音脈沖。聲波的頻率可表現(xiàn)為2至13兆赫中的任一頻率，遠(yuǎn)超于人耳能聽(tīng)到的頻率。任何頻率超過(guò)人耳能聽(tīng)到的范圍的聲波都可稱為“超聲波”。而醫(yī)學(xué)超聲的目的在于使由換能器散射出的聲波匯總產(chǎn)生單一聚焦成弧形的聲波。

　　為了使聲波有效地傳導(dǎo)入人體（即阻抗匹配），探頭的表面由橡膠包被。為此，水基凝膠也涂布在探頭和患者皮膚之間。聲波部分地從不同組織之間的界面反射回探頭，即為回聲。由非常小的結(jié)構(gòu)散射的聲波也產(chǎn)生回聲。