01
超声平台，超声的“大脑”
超声平台是拓展多种超声技术的基础。1942年，奥地利医生卡尔·杜西克首次创新地将超声波成像应用于人类颅脑疾病诊断，拉开了超声医学诊断的序幕。1959年，首次推出B型超声。首款彩色多普勒超声在1980年代问世，彩色多普勒超声技术的出现使超声不仅能够显示器官和组织形态，还能评估血流状态，大大扩展了超声的临床应用。从A超、B超、D超，到21世纪第一个十年里出现的E超（弹性成像），每次超声划时代功能的出现，都伴随着超声平台技术的革新。
进入21世纪，随着计算机技术的进步与数字化波束合成技术的发展，超声硬件呈现高度集成化趋势，影像也愈来愈清晰。此外，超声平台开始集成更多的高级功能，如自动测量。同时，超声平台的用户接口也变得更为友好，大大提高了医生的工作效率。
21世纪初期到现在，GPU智能芯片技术、人工智能技术、云技术和超声算法的高速发展，加上国家对医学人工智能领域的大力支持，传统的医用超声正在经历一场智能化的变革。
02
超声波束合成技术的发展历程
如今，医用超声智能应用迅速发展，各类聚焦于后端应用的医用智能超声技术百花齐放。但决定医用超声设备水平的关键还是超声平台前端的声束发射接收及数字化波束合成技术。也就是说，超声成像应用于医学临床近百年来，超声波的发射和超声信号的无损接收，如何更快速、更清晰的成像，仍然是当今超声行业需不断研究并攻克的要点。
超声探头和波束形成器是决定医用超声成像质量的核心。在超声成像中，通过施加脉冲电压，使得超声探头头端部压电晶体振动，基于压电效应将电信号转变为机械震荡，产生超声波发射至人体内部。经过脏器的反射、散射、折射等，返回信号通过探头接收后，进行模数信号转换及一系列的信号处理，最终在显示器上呈现超声图像。
▲超声成像系统原理结构图
超声波束合成的主要目的是控制发射波形的偏转与聚焦，并对回波信号进行合成与解析，对成像质量起着非常重要的作用，高效的波束合成方法，将会提高超声图像的质量。超声波束合成技术的发展经历了模拟波束合成阶段与数字波束合成阶段。
模拟波束合成中图像是由一系列模拟信号，在模拟环境中进行延时、叠加然后再数字化所形成。但模拟波束合成稳定性差，易受环境及元器件老化影响，精度不高，难以无失真地传递信号，间接影响后续算法的效果。
数字波束合成技术是利用一次发射，形成多条波束扫描线来提高成像的帧频。数字波束合成克服了传统模拟波束合成中无法避免的硬件延迟损耗，具有稳定性高、精度高等优点。随着电子技术的发展，超声诊断系统已完成从内部虚拟电路向数字合成电路的转换，目前全数字化彩超基本替代了传统的模拟彩超。基于数字波束合成逐渐发展出了多波束合成技术、自适应加权波束合成技术、虚拟阵元技术等等，而更多高精度的波束合成方法也在不断的发展中。
未来，是否会出现新一轮的技术变革？在现有技术基础上进行新技术的探索与革新，呈现更清晰的超声图像、衍生更多有利于筛查诊断的应用，突破超声成像极限。智慧超声中“数”与“智”的结合又能否成为未来变革的重要推手？
03
未来的智能“大脑”？
相关数据显示，我国每年超声检查约20亿人次，远超CT每年2亿人次的检查数量。医学超声检查已经成为临床诊疗中一种常规的影像学检查手段。
超声检查高度依赖于超声医师的经验水平。临床工作中充满了多方面挑战，如超声医生工作负担重、检查效率低、缺乏经验的超声医生无法快速给出精准诊断等。再加上超声医生培养周期相对较长，造成我国超声医生人才匮乏。据思宇MedTech了解，目前全国超声医生缺口达15万人。
从AI医疗诞生起，业内就希望AI搭载于超声，能辅助超声医生更好地获取影像及如何更好地分析影像，帮助医生减轻工作负担。目前，超声AI应用解决方案越来越多，能在一定程度上帮助医生从高重复性的工作中解放。而对于超声前端波束处理来说，智能技术与超声更深层次的融合，极有可能使得超声从根本上获取到更高分辨率的清晰图像，减少因后处理参数调节导致的识别准确率降低，更好帮助医生进行疾病的筛查诊断。
日前，开立医疗（300633）发布了《投资者关系活动记录表》，透露公司在2023年推出新一代超声平台，将于2024年正式推广销售。据悉，开立医疗新一代超声平台应用场成像发射技术、智能通道数据补偿、自适应聚合重建技术等，以获取更宽频带、高精度的数据，将智能技术贯穿超声成像全过程，升级了超声“大脑”，实现从前端到后端的全链路智能，构建从自适应图像处理技术、到智能操作流、再到智能功能应用等的多维智能生态，助力更精准高效的超声检查。
开立医疗的新一代超声平台融入了更多的智能技术，实现了超声系统从前端信号处理到后端应用的全链路智能。期待新一代的“智慧”大脑使医用超声能惠及更多的百姓！
主编｜赵清审核｜祎禾
