第一節(jié) 產(chǎn)品技術發(fā)展現(xiàn)狀
B超診斷儀領域的新技術：
1、超聲內(nèi)窺鏡：這是B超技術與內(nèi)窺鏡技術的結(jié)合,通俗地講就是制作一條細長的B超探頭借助現(xiàn)代內(nèi)窺鏡技術進行內(nèi)臟超近距離B超檢查,可以更加細致地觀察。目前有經(jīng)食道心臟超聲,經(jīng)胃/十二指腸內(nèi)窺鏡超聲,腹腔鏡超聲等。
2、超聲CT：在二維超聲圖象上移動超聲焦點,對局部臟器進行放大,實施細微觀察。它的應用局限性是所觀察器官與周圍器官解剖位置不清析。此技術由西門子公司率先開發(fā)。
3、三維超聲：用專用探頭對臟器進行容積式掃描,然后利用計算機進行三位重建,獲得三維圖象。
4、四維超聲：實際上此種技術是在三維超聲基礎上加上時間參數(shù),形成三維立體電影回放圖象。
5、血管內(nèi)超聲：有一種直徑只有幾個毫米的特制超聲探頭,利用介入技術將探頭插入血管內(nèi),對血管內(nèi)情況進行仔細觀察,為介入治療提供可靠的依據(jù)。
6、手提式彩色超聲：隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展,使彩超這種復雜的電子儀器小型化了,在保證主要功能的前提下出現(xiàn)了手提式彩超。這種彩超主要應用于術中或集診急救,另外在軍隊野外作戰(zhàn)也廣范用途。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程
通過便攜B超的設計案例，具體看看ID設計和MD設計存在的具體矛盾以及解決的方法。
就工業(yè)設計的主流而言，設計的產(chǎn)品要能夠大批量生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)就意味著成本要適當，裝配工藝要簡單，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝簡單；而設計師往往希望達到完美的設計，將設計結(jié)果發(fā)揮到極致，這往往是不能實現(xiàn)的。設計應該說是在夾縫中求生存，所以很難達到完美，即便達到完美也是一種中庸的妥協(xié)的完美。ID設計希望不受生產(chǎn)工藝的約束，希望自己設計的產(chǎn)品或者效果生產(chǎn)工藝一定可以做到，MD希望自己設計的產(chǎn)品加工精度和加工誤差非常小，而生產(chǎn)工藝希望產(chǎn)品對精度的要求不要過于嚴格。通過便攜B超的例子來說明。
便攜B超內(nèi)部鈑金之間就有上百個裝配關系，這上百個裝配關系完成后與外殼裝配，還有把手裝配，這內(nèi)部上百個的裝配關系誤差累計到塑膠殼體的裝配關系上，導致的結(jié)果是誤差累計過大，把手裝配不上去，顯示器不居中或者顯示器與前殼配合間隙很大，甚至導致外部塑膠件之間的裝配關系出現(xiàn)很大的縫隙，影響外觀的效果。如果要求加工精度高，鈑金件的加工成本相差200元以上，如果以1000臺計算的話，成本相差20萬；客戶希望降低加工精度，同時要達到效果，這就需要MD設計考慮周全，在適當?shù)奈恢迷O計抵消誤差的橢圓孔或者長條孔，可以適當?shù)恼{(diào)整裝配間隙。
ID設計希望把手或者殼體上沒有瑕疵或者接縫，各個拼接縫之間配合均勻。但模具生產(chǎn)一定存在分模以及模具拼接線的問題。例如把手的加工，雖然采用氣輔注塑，可以避免兩個部件組裝的拼接線，但模具拼接線是很難避免的，需要ID在設計的時候就要考慮可能的分模線，提前考慮弱化分模線對整體的影響。
解決這個矛盾的原則就是提前估計生產(chǎn)工藝對產(chǎn)品最后的影響，提前考慮弱化這些影響的方法。
第三節(jié) 國內(nèi)外技術未來發(fā)展趨勢 分析
1、寬頻帶化
寬頻帶技術的發(fā)展涉及到新型寬帶超聲換能器(探頭)研制、寬頻帶信號接收、處理及顯示技術，實際上體現(xiàn)新型壓電材料、多陣元探頭研制及寬頻帶信號處理的技術水平。早期應用標稱頻率為2.5、3.5、5、7、10MHz等的探頭一般系指其中心頻率，其帶寬Δf約為1MHz，此種探頭可稱為單中心頻率窄帶探頭，目前仍大量應用，其不足處是深部組織回聲高頻信號損失較大，影響整幅圖像的清晰度與靈敏度。80年代中期，人們根據(jù)超聲在生物組織中的衰減規(guī)律及其對超聲圖像的影響，開發(fā)了寬頻帶探頭，如中心頻率為3.5MHz的探頭，可以產(chǎn)生2.5~6MHz的超聲波，其有效帶寬可達到3MHz左右，檢測表淺組織時由于高頻率可以提高分辨率，而對深部組織時由有較低頻形成衰減較少的回聲信號，從而使深部組織結(jié)構得以較清晰的圖像顯示，因此在寬頻帶探頭的檢測下可以形成多頻率構成的圖像，又稱為融合圖像技術。這也是與動態(tài)濾波信號處理技術的應用密不可分的，同時整個信號處理通道響應帶通也應提高到相應寬帶的程度。
寬頻帶化是醫(yī)學超聲診斷儀的重要技術發(fā)展。實際上超聲二次諧波信號接收與處理，也是擴展信號的帶寬。而偽隨機及隨機超聲發(fā)射與探測的 研究 ，將使超聲頻帶接近無限帶寬?？梢栽跇O寬的頻譜范圍內(nèi)顯示與診斷。但理論 分析 表明，聲圖像的縱向分辨隨著帶寬的增加而提高，而信噪比(S/N)及橫向分辨率則下降。當空間分辨率越高時，時間分辨率則下降。因此發(fā)射寬頻帶技術必須折衷考慮多種因素。
2、數(shù)字化
數(shù)字化技術的開發(fā)與應用伴隨著現(xiàn)代B型超聲顯像儀發(fā)展的整個進程。一般說來，又可分為數(shù)字化后處理和數(shù)字化前(端)處理兩個發(fā)展階段。早在70年代中期，應用數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換(DSC)技術，它將由換能器接收的組織界面回聲信號經(jīng)前置放大、射頻放大、視頻放大等模擬信號處理后，再經(jīng)DSC中的微機控制A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號進入圖像存儲器，接著按幀讀出的圖像數(shù)字信號再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬信號進入顯像管進行顯示。顯然DSC技術是一種在回聲模擬信號處理后進行的數(shù)字化后處理技術，由它帶來B型超聲顯像儀的一次重大的突破性進展，它實現(xiàn)了圖像的存儲、凍結(jié)、無閃爍和灰階電視顯示，隨著高速器件的應用，逐步實現(xiàn)了實時動態(tài)顯示，取得了臨床應用的蓬勃發(fā)展。
3、多功能化
根據(jù)超聲與生物相互作用基礎理論 研究 的最新進展，發(fā)展新的檢測參數(shù)并用于臨床醫(yī)學，始終貫穿著醫(yī)學超聲診斷儀的發(fā)展過程，如最初利用組織界面聲特性阻抗的差異，檢測界面反向回聲信號，形成了初期的黑白灰階B型超聲圖像，而后在超聲多普勒效應的基礎上，利用血流形成的超聲多普勒頻移從而檢測流速，隨即又發(fā)展成以彩色顯示流向的彩色多普勒成像技術。這兩大技術檢測的分別是聲阻抗與頻移參量。新參量的發(fā)現(xiàn)與應用，將導致醫(yī)學超聲設備的發(fā)展和功能增強。90年代中期以來，一些新參量發(fā)展帶來超聲診斷儀的多功能化。
4、多維化
雖然換能器多陣元和寬頻帶技術、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換技術、數(shù)字聲束形成器技術、超聲多普 勒技術等有力地促進醫(yī)學超聲二維圖像技術的飛躍發(fā)展，但在深入應用中也發(fā)現(xiàn)其不足之處: 診斷的準 確性較高地依賴于診斷醫(yī)師掌握儀器的能力與醫(yī)學知識；成像面間隙區(qū)域信號丟失; 受檢體空間結(jié)構是 在診斷醫(yī)師大腦中瞬間合成的印象；介入性治療明顯受到平面聲像制約。實現(xiàn)超聲體成像(Ultrasonic Volume Imaging)就成為醫(yī)學超聲診斷技術發(fā)展的趨勢，而用各種方式高速采集體元象素(Voxel)是技術關鍵，由此構成的體圖像不僅彌補了平面聲像的不足，并且將醫(yī)學超聲診斷推向多維化新階段。嚴格地 說來，顯示空間形態(tài)與結(jié)構(x，y，z)的是三維參數(shù)圖像，能夠顯示結(jié)構運動(x，y，z，v)是四維參量圖 像，即動態(tài)體成像。而又能在動態(tài)體圖像上同時顯示動態(tài)血流的是五維(x，y，z，t，v)參量圖像，可稱 為彩色動態(tài)體成像。目前體元象素成像已有五種觀察模式即表面模式、最小值顯示模式、最大值顯示模 式、類X射線模式及灰階加彩階模式。同時能以5種模式顯示的體成像儀具有較高的技術水平。重建一幅體象素圖像的速度，既與高速運算芯片的運算能力，也與運算軟件相關，目前已可以達0.3s內(nèi)重建一幅 體象素圖像，并可在10余秒內(nèi)全部重建體圖像。提高重建速度是有待 研究 的關鍵問題之一。目前實現(xiàn)體成像大致有兩種途徑，一是利用三維探頭實現(xiàn)空間掃描，并重建體圖像。二是利用圖像處理工作站附加在主機上采集存儲圖像然后重建體圖像，前者較為快捷，且失真度小。
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