一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，該高頻超聲裝置包括：超聲換能器，超聲換能器的前端包裹有水囊，水囊充滿水置于外耳道內(nèi)，超聲換能器和鼓膜之間形成超聲波束的透射窗；超聲發(fā)射/接收電路發(fā)射超聲波至超聲換能器，并通過水囊作用于鼓膜上，超聲發(fā)射/接收電路通過超聲換能器接收鼓膜的超聲反射回波信號(hào)；超聲發(fā)射/接收電路通過USB接口傳輸超聲反射回波信號(hào)至PC機(jī)；PC機(jī)通過超聲反射回波信號(hào)中的幅值和波峰數(shù)輸出超聲診斷結(jié)果。通過該高頻超聲裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)分泌性中耳炎的診斷，且提高了診斷的準(zhǔn)確度和靈敏度，減少了患者的痛苦。
【專利說明】—種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高頻超聲領(lǐng)域，尤其涉及一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分泌性中耳炎(OME)定義為不伴有急性中耳炎癥狀和體征的中耳腔積液，中耳內(nèi)的液體形成了聲音傳導(dǎo)的屏障。兒童分泌性中耳炎發(fā)病率較高，大量研究資料表明，有大約80%的兒童都得過分泌性中耳炎，多數(shù)在6個(gè)月~4歲時(shí)發(fā)病。I歲及I歲以內(nèi)發(fā)病的占50 %，2歲以內(nèi)發(fā)病則增加到60 %。部分OME患者在3個(gè)月內(nèi)自愈，但有30 %~40 %的兒童會(huì)反復(fù)出現(xiàn)分泌性中耳炎，有5%~10%的患兒癥狀會(huì)持續(xù)I年以上。嬰幼兒期發(fā)生中耳炎可能會(huì)給患兒造成終身的影響。首先影響患兒的聽力，直接影響在言語(yǔ)發(fā)育過程中獲得必要的言語(yǔ)信息，導(dǎo)致后遺癥，影響患者的生活質(zhì)量。由于分泌性中耳炎會(huì)對(duì)兒童的聽力和今后的生活質(zhì)量帶來很大影響，因此早期、準(zhǔn)確的診斷有著重大意義。分泌性中耳炎的診斷主要包括:完整的鼓膜后的中耳積液、沒有急性發(fā)作的病史，同時(shí)不伴有急性中耳炎的癥狀和/或體征。
[0003]隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，分泌性中耳炎的診斷方法越發(fā)變得多樣化，目前臨床應(yīng)用的診斷方法有: 鼓氣耳鏡、鼓室導(dǎo)抗圖和聲反射、耳顯微內(nèi)鏡，鼓膜穿刺或切開術(shù)等方法。盡管這些方法準(zhǔn)確性較高，但在鼓膜結(jié)疤，增厚，渾濁或中耳系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)減低時(shí)，可出現(xiàn)液體的假象，而導(dǎo)致施行不必要的鼓膜切開術(shù)。嬰幼兒中耳炎由于缺乏主訴，加之外耳道較狹窄塌陷，鼓膜傾斜，較成人厚，查體不配合等，目前對(duì)這類人群的中耳炎主要根據(jù)臨床的癥狀和體征做出診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，該高頻超聲裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)分泌性中耳炎的診斷，且提高了診斷的準(zhǔn)確度和靈敏度，詳見下文描述:
[0005]一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，所述高頻超聲裝置包括:超聲發(fā)射/接收電路、超聲換能器、水囊、USB接口和PC機(jī)。
[0006]所述超聲換能器的前端包裹有所述水囊，所述水囊充滿水置于外耳道內(nèi)，所述超聲換能器和鼓膜之間形成超聲波束的透射窗；
[0007]所述超聲發(fā)射/接收電路發(fā)射超聲波至所述超聲換能器，并通過所述水囊作用于所述鼓
[0008]膜上，所述超聲發(fā)射/接收電路通過所述超聲換能器接收所述鼓膜的超聲反射回波信號(hào)；所述超聲發(fā)射/接收電路通過所述USB接口傳輸所述超聲反射回波信號(hào)至所述PC機(jī)；
[0009]所述PC機(jī)通過所述超聲反射回波信號(hào)中的幅值和波峰數(shù)輸出超聲診斷結(jié)果。
[0010]所述超聲發(fā)射/接收電路發(fā)射的超聲波為IOMHz發(fā)射頻率,所述超聲換能器的直徑 <5mm。
[0011]所述超聲換能器和所述水囊組成探頭，其特征在于，所述探頭和所述超聲發(fā)射/接收電路之間采用軟管連接。
[0012]所述超聲發(fā)射/接收電路中的發(fā)射電路采用N&P雙溝道高速M(fèi)OSFET管，延遲時(shí)間、上升時(shí)間、關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間都小于20ns。
[0013]所述超聲發(fā)射/接收電路中的接收電路選取低噪聲放大器ad4899_l和可變?cè)鲆娣糯笃鱝d8331。
[0014]所述超聲發(fā)射/接收電路中的AD轉(zhuǎn)換電路采用120MHz的高速AD芯片。
[0015]所述超聲回波數(shù)字信號(hào)處理基于Altera公司的FPGA芯片。
[0016]所述USB接口芯片采用cypress公司的68013A。
[0017]本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:超聲發(fā)射/接收電路采集鼓膜的超聲反射回波信號(hào)，并將該超聲反射回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸至PC機(jī)，PC機(jī)通過識(shí)別其中的幅值和波峰數(shù)輸出超聲診斷結(jié)果，即通過該高頻超聲裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)分泌性中耳炎的診斷，且提高了診斷的準(zhǔn)確度和靈敏度，減少了患者的痛苦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為試驗(yàn)原理圖。
[0020]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0021]1:超聲發(fā)射/接收電路；2 ;超聲換能器；
[0022]3:水囊；4:USB 接口；
[0023]5: PC 機(jī)；6:鼓膜。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0025]高頻超聲波成像是一種安全準(zhǔn)確的診斷手段，已在醫(yī)療界得到廣泛的應(yīng)用。然而，卻很少有人將超聲診斷應(yīng)用在中耳的檢查中。用高頻超聲來診斷無(wú)需過多的患者配合，不會(huì)對(duì)患兒造成疼痛感與創(chuàng)傷性，且對(duì)于提高診斷靈敏度與特異性都有重要的研究意義。
[0026]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)分泌性中耳炎的診斷，且提高診斷的準(zhǔn)確度和靈敏度，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，參見圖1，該高頻超聲裝置包括:超聲發(fā)射/接收電路1、超聲換能器2、水囊3、USB接口 4和PC機(jī)5，
[0027]其中，超聲換能器2的前端包裹有狹長(zhǎng)型的水囊3，當(dāng)需要檢測(cè)時(shí)，水囊3充滿水置于外耳道內(nèi)，這樣在超聲換能器2和鼓膜6之間形成了超聲波束的透射窗。超聲發(fā)射/接收電路I發(fā)射超聲波至超聲換能器2，并通過水囊3作用于鼓膜6上，超聲發(fā)射/接收電路I通過超聲換能器2接收鼓 膜6的超聲反射回波信號(hào)；超聲發(fā)射/接收電路I通過USB接口 4傳輸超聲反射回波信號(hào)至PC機(jī)5，PC機(jī)5通過超聲反射回波信號(hào)中的幅值和波峰數(shù)輸出超聲診斷結(jié)果。
[0028]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，向后下輕拉耳廓，伸直耳道，使超聲波直射鼓膜6。中耳的結(jié)構(gòu)為一密閉的含氣腔，除一側(cè)為鼓膜6外，其余腔壁均為骨質(zhì)，常規(guī)條件下，當(dāng)超聲波通過外耳道探測(cè)中耳時(shí)，氣體的干擾使聲波全部被反射，中耳腔結(jié)構(gòu)無(wú)法探測(cè)。如果中耳受到感染有了炎癥，就會(huì)在鼓膜6后存在一定量的液體。通過測(cè)量超聲反射回波信號(hào)的幅值和波峰數(shù)來判斷是否存在積液。當(dāng)存在中耳積液時(shí)，由于液體對(duì)超聲波的能量吸收，鼓膜6反射回來的峰值將會(huì)降低。當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)反射回波時(shí)(鼓膜6和中耳中間骨壁)，說明中耳內(nèi)充滿積液，出現(xiàn)一個(gè)反射回波，且幅值較高時(shí)(僅從鼓膜反射來)，表明中耳內(nèi)無(wú)積液，如圖2所示。
[0029]其中，超聲發(fā)射/接收電路I發(fā)射的超聲波采用IOMHz發(fā)射頻率，超聲換能器2的直徑<5mm。在檢測(cè)過程中，超聲換能器2的前端包裹水囊3，接觸鼓膜6進(jìn)行測(cè)量，以減輕人體不適感。超聲換能器2和水囊3組成探頭，探頭和超聲發(fā)射/接收電路I之間采用軟管式設(shè)計(jì)，使得探頭能夠自由進(jìn)出人體外耳道，便于測(cè)量。
[0030]超聲發(fā)射/接收電路1中的發(fā)射電路采用N&P雙溝道高速M(fèi)OSFET管，可產(chǎn)生雙極脈沖序列，電源電壓±12V ;高速M(fèi)OSFET管的通延遲時(shí)間td(m)、上升時(shí)間仁、關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)和下降時(shí)間tf均小于20ns,并達(dá)到一定的額定功率,確保發(fā)射頻率達(dá)到10MHz。
[0031]超聲發(fā)射/接收電路I中的接收電路選取低噪聲放大器ad4899_l和可變?cè)鲆娣糯笃?br> [0032]ad8331改良前置放大電路結(jié)構(gòu)，使其頻帶達(dá)到IOMHz的要求，總增益在65dB以上，可變?cè)鲆娣秶_(dá)到40dB，并根據(jù)探測(cè)深度的不同實(shí)現(xiàn)時(shí)間增益控制。
[0033]醫(yī)學(xué)超聲數(shù)字信號(hào)處理中，為確保由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)過程中數(shù)據(jù)的精確性，一般要求數(shù)據(jù)的采樣頻率達(dá)到信號(hào)頻率的8倍以上，從而抑制旁瓣，提高檢測(cè)精度。設(shè)計(jì)中將超聲發(fā)射/接收電路I中的AD轉(zhuǎn)換電路采用最高120MHz的高速AD芯片并結(jié)合外圍電路，準(zhǔn)確獲取IOMHz的超聲回波信號(hào)。
[0034]利用現(xiàn)有PC機(jī)的大容量存儲(chǔ)器與強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，將數(shù)字的超聲反射回波信號(hào)通過USB接口 4在PC機(jī)5上進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸與處理，不僅極大的方便了診斷過程，而且有利于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與診斷可靠性的提高；此平臺(tái)一方面接收數(shù)字的超聲反射回波信號(hào)，另一方面將該信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸于PC機(jī)5上。USB接口 4采用cypress公司的68013A，編程語(yǔ)言包括Verilog和C語(yǔ)言。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述高頻超聲裝置包括:超聲發(fā)射/接收電路、超聲換能器、水囊、USB接口和PC機(jī)， 所述超聲換能器的前端包裹有所述水囊，所述水囊充滿水置于外耳道內(nèi)，所述超聲換能器和鼓膜之間形成超聲波束的透射窗； 所述超聲發(fā)射/接收電路發(fā)射超聲波至所述超聲換能器，并通過所述水囊作用于所述鼓膜上，所述超聲發(fā)射/接收電路通過所述超聲換能器接收所述鼓膜的超聲反射回波信號(hào)；所述超聲發(fā)射/接收電路通過 所述USB接口傳輸所述超聲反射回波信號(hào)至所述PC機(jī)； 所述PC機(jī)通過所述超聲反射回波信號(hào)中的幅值和波峰數(shù)輸出超聲診斷結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述超聲發(fā)射/接收電路發(fā)射的超聲波為IOMHz發(fā)射頻率,所述超聲換能器的直徑〈5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，所述超聲換能器和所述水囊組成探頭，其特征在于，所述探頭和所述超聲發(fā)射/接收電路之間采用軟管連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述超聲發(fā)射/接收電路中的發(fā)射電路采用N&P雙溝道高速M(fèi)OSFET管，延遲時(shí)間、上升時(shí)間、關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間都小于20ns。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述超聲發(fā)射/接收電路中的接收電路選取低噪聲放大器ad4899-l和可變?cè)鲆娣糯笃鱝d8331。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述超聲發(fā)射/接收電路中的AD轉(zhuǎn)換電路采用120MHz的高速AD芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中任一權(quán)利要求所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述超聲回波數(shù)字信號(hào)處理基于Altera公司的FPGA芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中任一權(quán)利要求所述的一種用于診斷分泌性中耳炎的高頻超聲裝置，其特征在于，所述USB接口芯片采用cypress公司的68013A。
【文檔編號(hào)】A61B8/12GK103892870SQ201410102756
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】周盛, 王延群, 王曉春, 計(jì)建軍 申請(qǐng)人:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所