基于NXP i.MX8M Mini+FPGA医疗超声诊断设备

医疗超声诊断设备

超声诊断仪，又称超声医疗影像设备，是利用超声波的反射、折射和衍射，对人体内部结构进行探查的仪器。由于超声诊断的无损伤、非介入、经济实用、应用范围广等特点，超声诊断仪也成为目前医疗领域普遍使用的医疗器械之一。受益于人口老龄化、收入水平的提高、居民健康意识的增强，超声医疗器械需求量在近几年呈现大幅增长。信迈提出基于i.MX8M Mini的医疗超声诊断设备的解决方案。

超声诊断仪原理

根据超声波形分类，超声诊断仪可分为脉冲波超声设备（A型、M型、B型超声诊断仪）和连续波超声设备（多普勒超声诊断仪）。超声诊断仪的工作原理利用超声的良好指向性和与光类似的反射、折射、散射、衰减以及多普勒频移等物理特性，使用不同的超声诊断仪器，采用各种扫描方式，向被检人体组织发射超声波，人体各种组织有声学的差异特性，超声波在不同组织界面会有超声反射回来，将回声信号进行接收，监测回声的频率、持续时间等数据，经过电子电路和计算机处理生成图像在显示器上显示，供医生诊断分析。

超声诊断仪结构

超声诊断仪主要由设备主机、超声探头（换能器）和外围设备构成 。超声探头是超声成像设备的关键部件，它的任务是将电信号转变为超声波信息或将超声波信号转变为电信号；主机部分主要是接收探头传输的电信号进行存储、处理、分析并显示在显示屏上；外围设备有打印机、脚踏等 。

主机部分工作时，超声探头将接收的信号传输到前置放大电路放大后，将模拟信号通过A/D转换电路转换为数字信号，然后经过数字电路的合成处理和数字扫描变换器，最后将处理后的图像视频展示在显示屏上。主机在硬件方面涉及信号处理、加密处理、信号传输、电源等，可采用ARM处理器作为系统核心，完成时序控制、发射驱动、信号提取、数据传输控制。NXP i.MX8M Mini处理器具有高处理能力、2D 3D内置加速器、丰富的资源，可替代FPGA和ASIC的医用超声设备解决方案。

超声诊断仪主机核心ARM处理器，基于NXP i.MX8M Mini高性能处理器，四核Cortex-A53和单核Cortex-M4，运行速度高达 1.8 GHz，将先进的处理能力与出色的音频、视频和图形相结合，适用于物联网、医疗、工业控制等领域。

i. MX8M Mini集成2D、3D GPU图形加速器，支持图像算法对图像进行降噪、压缩、增强、边缘检测等处理分析，支持1080P60 H.265和VP9解码功能以及1080P60 H.264和VP8编码，MIPI显示接口支持高清显示屏幕，助力医疗成像设备呈现清晰图像；

核心板提供丰富的通信接口，包括千兆网口、UART、USB、CAN等接口，支持医疗设备功能开发和打印机等多种外设的连接，支持Wi-Fi、3G/4G无线通信，连接电脑或系统，满足高效数据传输的需求；

医疗设备在电源设计上聚焦于稳定工作和安全性，医疗电源有绝缘要求、漏电流要求、以及剩余电压的要求，需要电压输出更稳定，故障率更低，抗干扰能力更强。i.MX8M Mini核心板采用高集成、高可靠性、内置多重保护电路的电源管理芯片，保障设备系统的稳定运行；

硬件可选用工业级元器件，可进行电磁兼容性能测试和静电、跌落和振动等抗干扰测试，满足医疗设备对于电气安全的要求；

高性能、低功耗ARM处理器和超长供货周期，有效地降低了解决方案成本、延长了设备使用寿命；

支持Linux和Android操作系统，方便软件开发。

随着超声设备市场的发展，设备应用越来越广泛，超声影像设备也朝着便携式和移动式演进，便携式超声设备为紧急医疗、分级诊断等提供便利。未来，随着云计算、5G、远程医疗、人工智能等技术与医学超声技术的融合，超声设备将在医疗领域发挥更大的价值，为病人提供更优质的医疗服务。