[發明專利]測量超聲診斷設備探頭表面溫度的方法

有效

• 申請號: 200910182766.5
• 申請日: 2009-09-07
• 公開（公告）號: CN101660955A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 尚春紅;趙明昌;陸堅
• 申請（專利權）人: 無錫祥生科技有限公司
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22;A61B8/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及醫用超聲診斷設備領域，尤其是一種準確測量超聲診斷設備探頭表面溫度的方法。

背景技術

超聲波回波成像技術目前已經被廣泛應用于軍事、醫療等領域，通過向目標區域發射超聲波，然后使用接收裝置接收反射回來的回波信號，并通過信號處理技術和圖像處理技術，抑制回波信號中的無用部分，最終形成目標區域的圖像。

在跟我們每個人的日常生活息息相關的醫療領域，超聲波回波成像技術更是獲得了長足的發展，目前各種醫用超聲診斷設備如B超等已經廣泛應用于各個醫院的臨床診斷中，除了傳統的黑白超可以觀察病人的內部組織和器官的解剖結構外，彩超通過使用多普勒效應可以對血管內的血流成像，大大提高了超聲診斷設備的臨床應用范圍。

超聲診斷設備使用探頭來對人體內部圖像進行采集，臨床中使用的大部分探頭都是外置式的，也就是放在病人體外，是非侵入式的，不會給病人造成痛苦。但是根據臨床需要，有時候也需要使用腔內探頭，比如經陰道探頭、經直腸探頭、經食管探頭等，這些探頭使用時需要插入病人體內，會給病人造成不適和痛苦。在使用腔內探頭時，因為探頭一直在發射和接收超聲波，牽涉到很多電能、聲能、熱能的互相轉換過程，因此探頭表面的溫度會升高，從而有可能對病人身體造成損害。美國的FDA和歐盟的CE標準都規定在腔內探頭中必須內置溫度管理模塊，一旦檢測到探頭表面溫度高于43攝氏度，必須停止探頭的工作狀態，從而保護病人的安全。

美國專利“IMAGING?ULTRASOUND?TRANSDUCER?TEMPERATURE?CONTROL?SYSTEM?AND?METHOD?USING?FEEDBACK”(專利號：US6709392)中給出了一種控制探頭表面溫度的系統和方法，通過溫度傳感器實時測量探頭表面的溫度，一旦檢測到溫度高于某個預先設定的閾值，則自動修改系統的一些成像參數，比如降低掃描寬度、降低幀頻等，從而間接控制探頭表面溫度下降。在美國專利申請書“ULTRASOUND?DIAGNOSTIC?APPARATUS，ULTRASOUND?PROBE，AND?TEMPERATURE?CALCULATING?METHOD”(專利公開號：US?2009/0054783)中，公開了另外一種超聲探頭溫度控制的設備和方法，同樣使用溫度傳感器來檢測探頭表面的溫度，但是當檢測到溫度高于閾值后，直接關閉探頭的功率輸出，從而使得探頭停止工作，使得其溫度下降。另外，為了更精確地測量探頭表面溫度，此專利中使用熱敏電阻作為溫度傳感器，并且把每個熱敏電阻的“溫度-阻值”特征曲線都單獨測量并記錄在探頭內部的存儲器內，這樣就減少了因為熱敏電阻個體差異所造成的溫度測量偏差，提高了溫度測量的一致性。

但是上面所述方法都無法解決環境溫度的差異所造成的測量誤差，根據熱力學的原理，熱敏電阻或者溫度傳感器所測量出來的溫度實際上是由兩部分組成的：環境溫度和探頭表面溫度，可以表達為：

T_sensor＝αT_amb+(1-α)T_surface????????????????????????????????(1)

其中T_sensor為溫度傳感器所測量得到的溫度，T_amb為環境溫度，T_surface為探頭表面溫度，α為常數，但是隨著環境溫度的不同而改變。

由式(1)可以看到，溫度傳感器測量得到的溫度實際上是環境溫度和探頭表面溫度的加權線性相加，加權系數α依賴于環境溫度。在上面所提到的兩個專利中所采用的技術都是事先假設一個環境溫度(比如37攝氏度)，這樣可以通過事先測量和計算得到在這個環境溫度下的加權系數α，從而使用下式得到探頭表面溫度：

T_surface＝(T_sensor-αT_amb)/(1-α)????????????????????????????(2)