15年前，使用機械操縱的超聲波束產生超聲波圖像。圖像質量低于今天創建的圖像，只能看到解剖信息。今天的設備，如位于馬薩諸塞州安多弗的惠普醫療產品集團的SONOS 2500™成像系統，可以顯示心臟壁的運動，并為醫生提供有關心臟血流的重要信息。2500的顯示器上的圖像以30 Hz的頻率刷新，因此心臟病專家可以看到他或她的病人的真實實時視圖它抽血了。根據應用，HP的超聲波系統可以將屏幕刷新從60 Hz變為8 Hz。

Philip Drew，擁有博士學位。在電氣工程領域，是康科德咨詢集團，康科德，馬薩諸塞州的醫療設備顧問。“心臟超聲用于檢測壁運動異常。你可以觀察瓣膜并識別瓣膜缺陷，用多普勒可以觀察到血流的特征。大約1/3的超聲檢查用于心臟超聲，它們是主要由心臟病專家在醫院和辦公室使用，“德魯說。

醫生將使用手持式換能器檢查您，該換能器圍繞相位陣列的壓電元件構建，其工作頻率范圍為2.0至7.5 MHz。換能器中通常有128個元件。每個元件的信號幅度和時序是分開控制的。通過控制定時，系統可以操縱或聚焦由換能器頭發射的超聲波。該轉向程序對心臟病專家保持透明，心臟病專家使用相當簡單的控制面板操作該單元。

在操作期間，128個發射器激勵換能器元件，換能器元件又饋送128個接收器和延遲線。調整延遲時間允許系統實時更改其焦點。截至目前，位于Andover的惠普成像系統研發經理Paul Magnin表示，該公司的系統使用模擬電路進行波束形成。速度和成本促使惠普決定使用模擬電路;當數字電路具有成本效益時，它將上線。

“我們需要非常非常寬的動態范圍A / D，”Magnin說，“因為我們可能正在聽紅細胞的回聲。”將來自延遲線的數據相加，并提取多普勒信號以告知醫生心臟中的流動方向和速度。使用信號幅度數據，系統形成心臟的黑白圖像。血流信息以彩色呈現給您的心臟病專家。

專有軟件和硬件將扇形超聲波束產生的數據轉換為二維圖像，以便在監視器上顯示，打印輸出或傳送到內置VCR。醫生檢查的圖像可以通過心臟從任何角度拍攝的單個切片顯示信息。

計算血流量。此外，該系統可以區分您的心臟壁和其中的血液。如果您的醫生需要，設備可以實時測量您心臟血池的大小 - 并計算它抽血的血量。另一組圖像可以指出心臟壁運動異常。如果你的一部分心臟被擊暈或死亡，它將不會像健康組織一樣移動。還可以研究損壞的瓣膜的操作，以及心臟收縮的性質和強度。

您的心臟病專家可以使用線性陣列對您的頸動脈進行成像，如果他或她懷疑有阻塞。線性傳感器中可以有多達288個元件;由它產生的數據的處理方式與產生扇形光束的數據的處理方式大致相同。

為了找到心肌和血液之間的邊界，工程師必須區分血細胞的回聲和組織的回聲。這些不同回波的特征由現象學研究確定。根據這些信息，控制計算機可以識別心臟的移動墻，并在系統的監視器上將其定義為彩色。

“我們有能力構建200行×300像素深的流動圖像。我們能夠在1/10秒內檢測到該圖像中每個位置的流動。從信號處理的角度來看，這意味著我“必須能夠在1/3秒內計算出該矩陣中每個像素的多普勒頻移”，Magnin說道。“工作站的人們甚至都沒有接近我們在這個系統中的處理能力。”

微處理器-68000級單元 - 控制數據采集，但專用電路以非常高的速率進行必要的數據減少。捕獲數據以形成SONOS 2500(TM)的圖像需要750,000行前端代碼，系統后端108,000行，總共1,045,000行代碼。前端以60 GIPS的速率執行，后端以超過584 MIPS的速度執行。

“這項業務與惠普傳統的測試和測量設備業務非常不同，”Magnin說。在該業務中，設備由工程師為其他工程師設計。“我們稱之為下一個替補現象。”在醫療領域，工程師必須努力工作才能直觀地了解醫務人員的需求。

雖然它不能產生極高分辨率的圖像，但現代超聲成像是快速，安全，相對便宜和便攜的。如果醫生需要快速檢查您的心臟，超聲波成像可以實時生成重要信息。

新觀點。在您的醫生對您的心臟進行初步檢查后，進一步的診斷和治療可能取決于獲得更詳細的圖像。直到最近，可以獲得非常清晰的組織圖像的MRI不能提供良好的心臟圖像。目前正在進行的研究可能會改變這種情況

常規MRI通過在單個掃描重復間隔期間一次一行地收集數據來建立圖像切片。這種類型的成像需要反復激發RF發射天線。梯度線圈在系統內建立磁梯度。線圈正交排列，并且梯度導致切片的每個部分中的水的共振頻率略微不同。在傅立葉變換之后，頻率信息產生允許構建圖像的空間編碼。

創建一個心臟的傳統圖像需要256次掃描重復時間來收集數據。“常規成像需要大約五到十分鐘才能獲得所有數據，”馬里蘭州威明頓市高級核磁共振系統公司臨床科學與合規經理Denise Angwin說。“如果病人移動，你會在圖像中出現模糊運動偽影。”直觀地，用這種系統對跳動的心臟成像存在問題。

先進的核磁共振設計和制造設備，用于升級通用電氣公司制造的傳統磁共振成像系統。被稱為InstaScan(TM)，他們的設備采用了一種稱為回波平面成像的技術。它可以在一個重復時間內收集構建圖像所需的所有數據。這種方法允許在短至20毫秒的時間間隔內捕獲圖像，并在短短20秒內完成多圖像研究。

在受損心臟上進行此類高速掃描的關鍵在于使用快速切換梯度線圈控制電子設備。(ANMR的工程師設計系統中使用的線圈，電子設備和控制軟件。)InstaScan(TM)系統中的梯度幅度范圍為1.0至2.5高斯/厘米。

“改變漸變是為您提供圖像所需的空間信息，”Angwin說。“在傳統成像中，您將梯度設置為一次以獲取特定線，然后通過更改漸變來重復此過程以獲取更多數據。回波平面硬件每500秒振蕩一次漸變，我們可以捕獲所有數據可以在20到64毫秒內獲得一張圖像。我們可以獲得16張圖像/秒。“基于SPARC的系統接收數據并對其進行處理，

勻場線圈用于確保MRI系統中的1.5T磁場在5至10份/百萬之內保持均勻。梯度線圈和勻場線圈位于兩個厚壁玻璃纖維管之間的環形空間中。在檢查你的心臟時，你將躺在65厘米直徑的內管內。線圈，高級核磁共振的所有專有設計，都封裝在環形空間中。通過使用環氧樹脂固定其位置，設計工程師可防止線圈在高速梯度變化期間移動。總的來說，線圈組件的重量為2,500至3,000磅。

“高級核磁共振系統開創了這種回波平面技術，”Philip Drew說。“你可以使用回波平面MRI制作非常好的心臟停止運動圖像。問題是MRI圖像是否是對超聲圖像的顯著改善。有理由懷疑，但沒有理由完全消極。 “

下一步。將來，您的心臟病專家可能會使用Advanced NMR的回聲平面MRI系統等設備來測量冠狀動脈的血流并觀察您的心跳。他或她可能會看到心臟壁上的受損區域，圖像分辨率從小于1毫米到1.5毫米不等。在計劃手術或其他治療時，這種信息可能至關重要。

“如果MRI能夠識別缺血性(血液剝奪)和梗塞(死亡)組織，那么你看到的不僅僅是壁運動異常，那么MRI可能在心臟診斷中發揮作用，”德魯說。“因為它是現在，常用于心臟成像的兩種方法是超聲和核醫學。核醫學揭示了缺血和梗塞的區域，并且它非常可靠。“

德魯解釋說，核醫學還可以很好地衡量心臟泵血的能力。“你注射了一團放射性物質，你會看到心臟亮起，然后你會看到它在下一次拍打時變暗了多少，這樣就可以直接測量出射的血液量。”

另一方面，鑒于公眾對所有標有“放射性”標簽的態度，將放射性物質注入體內可能會給醫生帶來某些問題。處理放射性物質需要對心臟病專家和醫院人員進行特殊培訓。

“我的個人觀點是，MRI和超聲波是心臟診斷的重要幸存模式(技術)的日子，也可能是很多其他診斷。但那一天還有很長的路要走，”Drew說。

InstaScan(TM)系統的成本為300,000美元至500,000美元。它們在地面上仍然很薄 - 在美國大約有25種在使用。如果您對使用這種類型的MRI機器進行心臟成像運氣不好，您可能會在大城市和教學醫院遇到這些設備。

這是你心中的祝酒!愿它有一長串，快樂的節拍。但是，如果你的運氣失敗，這是成像技術的另一個干杯，將幫助醫生診斷和治療你的問題。