超声波成像为您的医生提供了一种快速

15年前，使用机械操纵的超声波束产生超声波图像。图像质量低于今天创建的图像，只能看到解剖信息。今天的设备，如位于马萨诸塞州安多弗的惠普医疗产品集团的SONOS 2500™成像系统，可以显示心脏壁的运动，并为医生提供有关心脏血流的重要信息。2500的显示器上的图像以30 Hz的频率刷新，因此心脏病专家可以看到他或她的病人的真实实时视图它抽血了。根据应用，HP的超声波系统可以将屏幕刷新从60 Hz变为8 Hz。

Philip Drew，拥有博士学位。在电气工程领域，是康科德咨询集团，康科德，马萨诸塞州的医疗设备顾问。“心脏超声用于检测壁运动异常。你可以观察瓣膜并识别瓣膜缺陷，用多普勒可以观察到血流的特征。大约1/3的超声检查用于心脏超声，它们是主要由心脏病专家在医院和办公室使用，“德鲁说。

医生将使用手持式换能器检查您，该换能器围绕相位阵列的压电元件构建，其工作频率范围为2.0至7.5 MHz。换能器中通常有128个元件。每个元件的信号幅度和时序是分开控制的。通过控制定时，系统可以操纵或聚焦由换能器头发射的超声波。该转向程序对心脏病专家保持透明，心脏病专家使用相当简单的控制面板操作该单元。

在操作期间，128个发射器激励换能器元件，换能器元件又馈送128个接收器和延迟线。调整延迟时间允许系统实时更改其焦点。截至目前，位于Andover的惠普成像系统研发经理Paul Magnin表示，该公司的系统使用模拟电路进行波束形成。速度和成本促使惠普决定使用模拟电路;当数字电路具有成本效益时，它将上线。

“我们需要非常非常宽的动态范围A / D，”Magnin说，“因为我们可能正在听红细胞的回声。”将来自延迟线的数据相加，并提取多普勒信号以告知医生心脏中的流动方向和速度。使用信号幅度数据，系统形成心脏的黑白图像。血流信息以彩色呈现给您的心脏病专家。

专有软件和硬件将扇形超声波束产生的数据转换为二维图像，以便在监视器上显示，打印输出或传送到内置VCR。医生检查的图像可以通过心脏从任何角度拍摄的单个切片显示信息。

计算血流量。此外，该系统可以区分您的心脏壁和其中的血液。如果您的医生需要，设备可以实时测量您心脏血池的大小 - 并计算它抽血的血量。另一组图像可以指出心脏壁运动异常。如果你的一部分心脏被击晕或死亡，它将不会像健康组织一样移动。还可以研究损坏的瓣膜的操作，以及心脏收缩的性质和强度。

您的心脏病专家可以使用线性阵列对您的颈动脉进行成像，如果他或她怀疑有阻塞。线性传感器中可以有多达288个元件;由它产生的数据的处理方式与产生扇形光束的数据的处理方式大致相同。

为了找到心肌和血液之间的边界，工程师必须区分血细胞的回声和组织的回声。这些不同回波的特征由现象学研究确定。根据这些信息，控制计算机可以识别心脏的移动墙，并在系统的监视器上将其定义为彩色。

“我们有能力构建200行×300像素深的流动图像。我们能够在1/10秒内检测到该图像中每个位置的流动。从信号处理的角度来看，这意味着我“必须能够在1/3秒内计算出该矩阵中每个像素的多普勒频移”，Magnin说道。“工作站的人们甚至都没有接近我们在这个系统中的处理能力。”

微处理器-68000级单元 - 控制数据采集，但专用电路以非常高的速率进行必要的数据减少。捕获数据以形成SONOS 2500(TM)的图像需要750,000行前端代码，系统后端108,000行，总共1,045,000行代码。前端以60 GIPS的速率执行，后端以超过584 MIPS的速度执行。

“这项业务与惠普传统的测试和测量设备业务非常不同，”Magnin说。在该业务中，设备由工程师为其他工程师设计。“我们称之为下一个替补现象。”在医疗领域，工程师必须努力工作才能直观地了解医务人员的需求。

虽然它不能产生极高分辨率的图像，但现代超声成像是快速，安全，相对便宜和便携的。如果医生需要快速检查您的心脏，超声波成像可以实时生成重要信息。

新观点。在您的医生对您的心脏进行初步检查后，进一步的诊断和治疗可能取决于获得更详细的图像。直到最近，可以获得非常清晰的组织图像的MRI不能提供良好的心脏图像。目前正在进行的研究可能会改变这种情况

常规MRI通过在单个扫描重复间隔期间一次一行地收集数据来建立图像切片。这种类型的成像需要反复激发RF发射天线。梯度线圈在系统内建立磁梯度。线圈正交排列，并且梯度导致切片的每个部分中的水的共振频率略微不同。在傅立叶变换之后，频率信息产生允许构建图像的空间编码。

创建一个心脏的传统图像需要256次扫描重复时间来收集数据。“常规成像需要大约五到十分钟才能获得所有数据，”马里兰州威明顿市高级核磁共振系统公司临床科学与合规经理Denise Angwin说。“如果病人移动，你会在图像中出现模糊运动伪影。”直观地，用这种系统对跳动的心脏成像存在问题。

先进的核磁共振设计和制造设备，用于升级通用电气公司制造的传统磁共振成像系统。被称为InstaScan(TM)，他们的设备采用了一种称为回波平面成像的技术。它可以在一个重复时间内收集构建图像所需的所有数据。这种方法允许在短至20毫秒的时间间隔内捕获图像，并在短短20秒内完成多图像研究。

在受损心脏上进行此类高速扫描的关键在于使用快速切换梯度线圈控制电子设备。(ANMR的工程师设计系统中使用的线圈，电子设备和控制软件。)InstaScan(TM)系统中的梯度幅度范围为1.0至2.5高斯/厘米。

“改变渐变是为您提供图像所需的空间信息，”Angwin说。“在传统成像中，您将梯度设置为一次以获取特定线，然后通过更改渐变来重复此过程以获取更多数据。回波平面硬件每500秒振荡一次渐变，我们可以捕获所有数据可以在20到64毫秒内获得一张图像。我们可以获得16张图像/秒。“基于SPARC的系统接收数据并对其进行处理，

匀场线圈用于确保MRI系统中的1.5T磁场在5至10份/百万之内保持均匀。梯度线圈和匀场线圈位于两个厚壁玻璃纤维管之间的环形空间中。在检查你的心脏时，你将躺在65厘米直径的内管内。线圈，高级核磁共振的所有专有设计，都封装在环形空间中。通过使用环氧树脂固定其位置，设计工程师可防止线圈在高速梯度变化期间移动。总的来说，线圈组件的重量为2,500至3,000磅。

“高级核磁共振系统开创了这种回波平面技术，”Philip Drew说。“你可以使用回波平面MRI制作非常好的心脏停止运动图像。问题是MRI图像是否是对超声图像的显着改善。有理由怀疑，但没有理由完全消极。 “

下一步。将来，您的心脏病专家可能会使用Advanced NMR的回声平面MRI系统等设备来测量冠状动脉的血流并观察您的心跳。他或她可能会看到心脏壁上的受损区域，图像分辨率从小于1毫米到1.5毫米不等。在计划手术或其他治疗时，这种信息可能至关重要。

“如果MRI能够识别缺血性(血液剥夺)和梗塞(死亡)组织，那么你看到的不仅仅是壁运动异常，那么MRI可能在心脏诊断中发挥作用，”德鲁说。“因为它是现在，常用于心脏成像的两种方法是超声和核医学。核医学揭示了缺血和梗塞的区域，并且它非常可靠。“

德鲁解释说，核医学还可以很好地衡量心脏泵血的能力。“你注射了一团放射性物质，你会看到心脏亮起，然后你会看到它在下一次拍打时变暗了多少，这样就可以直接测量出射的血液量。”

另一方面，鉴于公众对所有标有“放射性”标签的态度，将放射性物质注入体内可能会给医生带来某些问题。处理放射性物质需要对心脏病专家和医院人员进行特殊培训。

“我的个人观点是，MRI和超声波是心脏诊断的重要幸存模式(技术)的日子，也可能是很多其他诊断。但那一天还有很长的路要走，”Drew说。

InstaScan(TM)系统的成本为300,000美元至500,000美元。它们在地面上仍然很薄 - 在美国大约有25种在使用。如果您对使用这种类型的MRI机器进行心脏成像运气不好，您可能会在大城市和教学医院遇到这些设备。

这是你心中的祝酒!愿它有一长串，快乐的节拍。但是，如果你的运气失败，这是成像技术的另一个干杯，将帮助医生诊断和治疗你的问题。