①课题来源与背景 2012年初由汕头市超声仪器研究所有限公司组织专门的研发团队（团队成员包括本公司技术人员和全资子公司汕头市东方超声科技有限公司的研发技术人员）,在2012年广东省科技厅国际合作项目《大通道数高档彩超系统开发》（项目合同号：2012B050300007）和汕头市战略性新兴产业扶持专项资金《基于第二代PCIE的高性能彩色多普勒超声诊断系统开发》（项目下发文件编号：汕市财教[2012]166号）的支持下,以《大通道数高性能彩色多普勒超声诊断系统关键技术研究》立项,研制128通道高性能彩超系列产品。 ②技术原理及性能指标 技术原理：大通道超声前端是高档彩超的关键技术,也是占成本最多的部分,大通道不仅是通道数多,还要综合高速、高精度成像等技术才能达到高性能。近年来,用于数据高速并行计算的GPU（图像处理器单元）技术有了突飞猛进的发展,它的CUDA开发环境适合需要大规模并行计算的领域,通过CUDA用GPU代替FPGA进行大通道前端的波束合成等处理,可以降低实现的难度和成本,适合引入区域成像等复杂算法,可以大幅提高成像的速度和精度。通过CUDA用GPU还可实现其它更多数字信号处理,如：多普勒信号处理、数字扫描变换（DSC）、实时三维重建、实时三维光照模、自适应斑点柔化等较大规模的通用计算。 性能指标：主要性能指标符合GB 10152-1997《B型超声诊断设备》附录B表B3对B档超声诊断设备的性能要求。 （1）发射、接收通道128,4波束。 接收超声信号动态范围、及可调范围≥100 dB。最大线密度,可达512超声线。数字式全程动态聚焦,数字式可变孔径及动态变迹,A/D≥10 bit。灰阶图像回放≥1000幅、回放时间≥60秒。最大扫描深度≥28cm。脉冲重复频率0.2KHz～12.5KHz。频谱多普勒血流速度最大可测量速度7.6m/s,最低可测量速度≤2mm/s（非噪声信号）。 （2）成像模式 二维灰阶成像,彩色多普勒成像, PW、CW、HPRF,能量血流成像,组织多普勒成像,实时二同步/三同步,方向性彩色多普勒能量图,ECG,空间复合成像,组织二次谐波成像,三维/四维成像。 （3）探头 宽频带或变频探头。变频探头中心频率可选择≥3种,多普勒可选不同频率。 支持凸阵、线阵、相控阵探头;经阴道、微凸阵、经直肠、多平面、4D腹部、4D经阴道探头。 ③技术的创造性与先进性 技术的创造性 1)基于第二代PCI-E 2.0 数据传输的 128通道物理通道全数字式波束形成器; 2)内置阵元分配电路的超声探头设计技术; 3)基于滑轮组和拉线结构结合的经阴道容积探头; 4)机械螺旋扫描超声成像方法; 5)基于云服务的新一代彩超平台。 技术的先进性 1)发明了一种经阴道容积探头设计技术,该技术创造性地采用滑轮组和拉线结构结合的方式,将电机产生的轴向往复旋转运动转变为探头芯部沿设定旋转中心的左右摆动,实现容积探头的扇扫结构; 2)发明了一种机械螺旋扫描超声成像方法,微型单阵元探头在电机的驱动下一边自转一边线性移动,成螺旋扫描; 3)发明了一种超声多阵元探头装置,将传统上布置在主机系统上的阵元分配电路集成到探头内部,可低成本的增加探头的阵元数量（如512阵元、1024阵元或2048阵元等）; 4)发明了电机式自动超声探头、液压式自动超声探头和机械式压力感应超声探头等可用于弹性成像的系列探头; 5)发明了一种符合人体工程学设计理念的超声波探头; 6)设计了具有先进技术水平的基于PCI-E 2.0的高速数据传输方案,为信号处理的软件实现奠定了坚实的基础; 7)采用了基于CUDA的GPU编程技术,由GPU承担了大量的计算工作,使得CPU能够有充分的资源来承担系统的实时控制任务,提升了系统的总体性能; 8)提出了基于云服务的新一代彩超平台,用户使用该平台可以借助互联网应用遍布全球的技术资源进行图像存取、系统维护升级、教学培训等工 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 技术的成熟程度：本成果已在我公司生产线上进行批量生产,也经过汕头市科技局组织专家组进行鉴定,鉴定委员会一致认为,项目整体技术处于国内领先,主要性能指标达到国际同类产品先进水平。 适用范围：腹部、妇产科、心脏、肌肉骨骼、泌尿科、浅表组织与小器官、外周血管、儿科/新生儿及经颅。 安全性：见国家食品药品监督管理局湖北医疗器械质量监督检验中心《检验报告》：《全数字彩色多普勒超声诊断系统 Apogee 5500》检验报告,编号：20110126号。经用户使用,反映良好。 ⑤应用情况及存在的问题 应用情况： 本项目小批量试产以来,已累计销售Apogee 5500大通道数高性能彩色多普勒超声诊断系统系列彩超 25台,销售额397万元,已有小批量产品出口,转入国际市场,已创利税237万元,经济效益显著。 存在的问题 本项目采用先进的GPU编程技术,将很多原先由硬件实现的信号处理功能转由软件实现,这种模式对GPU和CPU的性能要求很高。在提高性能的同时这些核心部件带来了很大的功耗,对产品的散热设计提出了很高的要求,也不利于高档小型化便携式产品的开发应用。 ⑥历年无获奖