Основные требования к УЗДУ

Разрабатываемое УЗДУ четвёртого поколения должно быть экспертного класса. Под таким УЗДУ понимается УЗДУ, характеризующееся определённым набором параметров. Основные из них:

- высокое качество УЗ изображений. Пространственная разрешающая способность должна быть не хуже 1,0 мм во всей зоне обзора, что обеспечивается, в частности, многоканальной архитектурой и используемыми методами синтеза УЗ изображений. Должна быть также высокая контрастная разрешающая способность; практически должны отсутствовать артефакты и зернистость (спекл-шум) изображений и пр.;

- высокая временная разрешающая способность, т.е. частота кадров УЗ изображений должна быть не ниже 25 Гц

- широкая номенклатура используемых УЗ датчиков (линейные, конвексные, микроконвексные, ректальные, вагинальные, интраскопические, внутрисосудистые и др.);

- возможность визуализировать практически все внутренние органы, включая сердце и транскраниально структуры головного мозга;

- глубина зондирования до 240 мм;

- возможность работать в различных режимах визуализации (двумерном яркостном типа B на весь экран, два изображения B\B на экране, одномерном M для визуализации перемещающихся биологических структур, трёхмерном 3D, четырёхмерном 4D (3D в РМВ), и др.);

- возможность доплеровских измерений и различных режимов картирования скорости кровотока и скорости перемещения тканей;

- наличие системы архивирования результатов обследований;

возможность передачи результатов обследований на расстояние по каналам связи в стандарте DICOM,

эргономика, дизайн,

длительный жизненный цикл, и др.

Ставится задача, чтобы по своим функциональным и диагностическим возможностям разрабатываемое УЗДУ соответствовало лучшим современным мировым образцам (например, аппаратам Voluson 730 и Voluson I фирмы General Electric (США), Nemio фирмы Toshiba (США), SSA 9900 фирмы Medison (Республика Корея) и др., а по цене было бы намного дешевле, чтобы быть доступным отечественным медицинским учреждениям.

Современные УЗДУ экспертного класса характеризуются очень большим количеством параметров (более 100). Задача разработчика УЗДУ состоит в максимизации интегрального показателя "функциональные и эксплуатационные параметры/себестоимость". Но с точки зрения упрощения продаж также важно, чтобы цена прибора не превышала цену приборов конкурентов, даже если эти приборы конкурентов будут с худшими диагностическими и функциональ-ными возможностями.

Ввиду наукоёмкости и сложности приборов и, как следствие, участия в разработке большого количества специалистов различных специализаций, очень большое значение приобретают вопросы выбора рациональной технологии разработки и строгого её соблюдения с целью уменьшения количества итераций разработки и исключения напрасных трудозатрат.

Рис. 2.1. Укрупненная структурная схема УЗ диагностического устройства нового поколения (с разбивкой на субблоки)

В состав разрабатываемого УЗДУ входят:

набор УЗ-датчиков различных типов (универсальных и специализированных для различных областей медицины) с решётками пьезоэлементов (ПЭ),

многоканальный ППМ,

сверхбыстродействующая вычислительная система (СВС).

В свою очередь, в состав ППМ входят:

многоканальные передающее и приёмное устройства ((субблоки) СБ ПРД и ПРМ)

СБ SCAN

Электронный переключатель П1 осуществляет переключение УЗДУ из режима "Передача" в режим "Приём" и обратно. Функциональный узел МШУ входит в состав приёмного устройства, а функциональный узел коммутации каналов (ППК) является общим для приёмного и передающего устройств.

Из медицинской постановки задачи вытекают требования к аппаратным и программным средствам УЗДУ. А из требований к УЗДУ в целом вытекают требования к отдельным СБ и модулям программного обеспечения (ПО). Без знания всего УЗДУ в целом трудно представить работу и правильно разработать отдельные субблоки. Медицинские, системотехнические, алгоритмические, программотехнические, схемотехнические, конструкторско-технологические и стоимостные вопросы неразрывно связаны между собой.

Функциональный узел коммутатора приёмо-передающих каналов (ППК) присутствует во всех УЗДУ. Наличие этого функционального узла обусловлено тем, что количество пьезоэлементов (ПЭ) в решётке УЗ датчика практически всегда намного больше количества ППК в ППМ УЗДУ.

Увеличение количества ППК повышает качество УЗ изображений, так как удаётся лучше аппроксимировать требуемую форму передающей и приёмной УЗ волн и, следовательно, уменьшить уровень боковых лепестков. Одновременно можно улучшить поперечную разрешающую способность и повысить быстродействие. Однако, увеличение ППК увеличивает стоимость УЗДУ. Приходиться идти на компромисс, максимизируя отношение интегральный показатель качества/стоимость . А раз количество ПЭ намного больше количества ППК, необходимо осуществлять коммутацию (пересоединение) последних на ПЭ.