测量超声诊断设备探头表面温度的方法

摘要

本发明公开了一种测量超声诊断设备探头表面温度的方法，涉及医用超声诊断设备技术领域。该设备使用单个温度传感器的测量值，利用基于互相关信号处理算法的技术对环境温度进行准确的估计，从而计算出探头表面温度。相比于已有的探头表面温度测量技术，本发明可以利用温度传感器的历史温度记录，对其进行分析，从而得出环境温度的估计值，这个估计值由于是根据对当前病人的现场测量数据计算分析出来的，因而比事先假设一个环境温度的精度要高得多。另外本发明只需要使用一个温度传感器，从而大大地降低了探头的装配难度、内部电路复杂性以及系统的整体成本。

主权项

1、一种测量超声诊断设备探头表面温度的方法，其特征是：在探头的热点处安置一个温度传感器，所述温度传感器所测得的温度值经过A/D变换器之后，由环境温度估计模块处理，估计出当前的环境温度；再经过探头表面温度计算模块的处理，得出探头表面温度，交给超声诊断设备的控制器作进一步处理；所述环境温度估计模块和探头表面温度计算模块工作所使用的参数值均储存在超声诊断设备的存储器中；在探头使用之前先进行离线测量和计算，方法如下：步骤1：控制水箱的温度为一初始恒定值TA1，令i＝1；步骤2：将水箱温度记为Tamb(i)；步骤3：将探头放入水箱中，使其正常工作，紧贴探头表面中心位置放一个高精度的温度计，读取探头表面温度，使其达到初始值T1，令j＝1；步骤4：将探头表面温度记为Tsurface(i，j)，同时记录探头中温度传感器经A/D变换后的温度值Tsensor(i，j)；按照A/D转换器的采样频率Sa，连续记录Tsensor的值，并存入信号序列Seq1(i)中；步骤5：探头表面温度每升高1℃，令j加1，并重复步骤4，直至探头表面温度达到另外一个设定值T2为止，期间总共记录的Tsensor的个数为M＝T2-T1+1，采样时间为Ti，形成的信号序列Seq1(i)的长度为Sa×Ti；步骤6：使探头停止工作，从而使得探头表面温度下降，再读取探头表面温度Tsurface，从T2开始，每下降1℃，令j减1，并记录一次探头中温度传感器经A/D变换后的温度值Tsensor(i，j)，和步骤5中的对应Tsensor(i，j)求平均；同时按照A/D转换器的采样频率Sa，连续记录Tsensor的值，并存入信号序列Seq2(i)中，直至探头表面温度下降到T1为止，期间形成的信号序列Seq2(i)的长度为Sa×Ti；步骤7：计算温度传感器的最优化参数αi${\alpha }_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}[T_{\mathrm{sensor}}(i,j)-T_{\mathrm{surface}}(i,j)][T_{\mathrm{amb}}\left(i\right)-T_{\mathrm{surface}}(i,j)]}{\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{[T_{\mathrm{amb}}\left(i\right)-T_{\mathrm{surface}}(i,j)]}^2}$步骤8：改变水箱的温度，使其增加1℃，令i加1，再重复上述步骤2-8，直至水箱的温度增至一个预先设定的温度值TA2，期间总共记录的Tamb的个数为N＝TA2-TA1+1；探头工作时，所述环境温度估计模块估计当前环境温度的方法如下：步骤1：累积A/D转换器的采样信号，直至收集够Tt秒，形成一个长度为Sa×Tt的序列Seq3；步骤2：令i＝1；步骤3：分别计算Seq3和Seq1(i)、Seq2(i)的互相关序列：$r_{31,i}\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{\mathrm{Sa}\times \mathrm{Tt}-1}{\Sigma }}\mathrm{Seq}3\left(n\right)\mathrm{Seq}1\left(i\right)(n+k)/{\left[\underset{n=0}{\overset{\mathrm{Sa}\times \mathrm{Tt}-1}{\Sigma }}\mathrm{Seq}3{\left(n\right)}^2\underset{n=0}{\overset{\mathrm{Sa}\times \mathrm{Tt}-1}{\Sigma }}\mathrm{Seq}1\left(i\right){(n+k)}^2\right]}^{1/2}$$r_{32,i}\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{\mathrm{Sa}\times \mathrm{Tt}-1}{\Sigma }}\mathrm{Seq}3\left(n\right)\mathrm{Seq}2\left(i\right)(n+k)/{\left[\underset{n=0}{\overset{\mathrm{Sa}\times \mathrm{Tt}-1}{\Sigma }}\mathrm{Seq}3{\left(n\right)}^2\underset{n=0}{\overset{\mathrm{Sa}\times \mathrm{Tt}-1}{\Sigma }}\mathrm{Seq}2\left(i\right){(n+k)}^2\right]}^{1/2}$其中，r31，i和r32，i分别是长度为Sa×Tt+Sa×Ti-1的序列，1-Sa×Tt≤k≤Sa×Ti-1；步骤4：在r31，i序列中搜索最大值，同时在r32，i序列中搜索最大值，在这两个最大值中再取最大值，记为mi；步骤5：令i加1，重复步骤3-5，直至i＞N为止；步骤6：在m1，m2，...，mN中搜索最大值，记为ml；步骤7：判断ml是否大于某个事先设定的阈值S(一般取0.9≤S＜1.0)，如果大于则转步骤9，否则转步骤1；步骤8：判断Tamb(l)和上一次环境温度的估计值Tprev之间的差异是否小于某个事先设定的阈值Tdif(一般取2)，如果大于则转步骤9，否则转步骤1；步骤9：将Tamb(l)保存为Tprev，同时作为环境温度的估计值输出；探头表面温度计算模块计算探头表面温度的方法如下：步骤1：由A/D转换器获得Tsensor；步骤2：由环境温度估计模块获得Tamb：步骤3：从存储器中查找跟Tamb所对应的α；步骤4：由下式计算探头表面温度Tsurface，并输出给超声诊断设备的控制器，Tsurface＝(Tsensor-αTamb)/(1-α)。