[實用新型]高頻環陣數字化超聲系統

無效

• 申請號: 200820144535.6
• 申請日: 2008-12-17
• 公開（公告）號: CN201312811Y
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 王立偉;王延群;王曉春;周盛;段炳柱
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院生物醫學工程研究所
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 劉國威

技術領域

本實用新型屬于超聲波檢測技術領域、檢測儀器，特別涉及一種高頻環陣數字化超聲系統。

背景技術

在目前常用的B型超聲診斷儀中，主要采用單晶片換能器和線陣換能器，側向分辨率比軸向分辨率差幾倍，這將影響對小病變的檢測。單晶片換能器焦點確定，只在焦點區有較高分辨率；線陣換能器采用電子聚焦，能獲得從近距離道遠距離的合成視野深度，但僅能獲得聲束截面一維的聚焦效果。

實用新型內容

為克服現有技術的不足，本實用新型的目的在于：克服線陣等掃描技術只能一維聚焦的缺點，提高各向分辨率，有效提高信噪比，最大限度的提高圖象質量。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是，一種高頻環陣數字化超聲系統，包括：依次相連的環陣換能器、接收系統、模數轉換器、接收動態聚焦與可變孔徑控制波束形成模塊、數字回波合成模塊、超聲信號處理模塊、顯示單元，還包括處理器，處理器依次通過時序控制系統、超聲發射驅動系統與環陣換能器相連接，處理器還分別與模數轉換器、接收動態聚焦與可變孔徑控制波束形成模塊相連接。

環陣換能器是中心頻率10MHz的五環高頻環陣換能器，由一組同心圓的多陣元晶體組成，每一個晶體均獨立連接到超聲發射/接收驅動系統，換能器的環半徑從最外環到中心環分別為：3.60mm、3.22mm、2.97mm、2.28mm、1.61mm，五環換能器各環面積保持相等。

模數轉換器為單芯片8通道超聲接收器，型號為AD9271。

超聲發射驅動系統的結構為：FPGA芯片輸出的脈沖信號電壓經電壓轉換芯片形成兩路輸出，一路輸出經電容連接到場效應管柵極，另一路輸出連接到另一個場效應管的柵極，連接電容的場效應管漏極接電源，其源極接另一個場效應管的漏極并作為發射輸出端，另一個場效應管的源極接地。

接收動態聚焦與可變孔徑控制波束形成模塊、數字回波合成模塊、超聲信號處理模塊、處理器集成設置在一片現場可編程門陣列FPGA中。

本實用新型具備以下技術效果：

本實用新型提供的高頻環陣水浴旋轉式超聲探頭，及相應的發射、接收電路，經AD9271數字化處理后進行數字信號處理，實現二維全程動態聚焦，提高各向分辨率，采用數字化成像技術可有效提高信噪比，最大限度的提高圖象質量，提高早期乳腺腫塊的檢出率。

附圖說明

圖1是高頻環陣檢測系統結構圖。

圖2是環陣探頭截面圖。

圖3是發射電路原理圖。

圖4是激勵脈沖信號波形圖。

圖5是接收電路原理圖。

具體實施方式

高頻環陣超聲檢測系統的結構框圖如圖1所示。高頻超聲檢測系統由微處理器控制超聲探頭發射/接收電路，通過環陣水浴探頭對乳腺進行檢測，回波信號在通過接收電路后，經AD9271進行A/D轉換，數字化后的信號再進行一系列數字信號處理后形成視頻頻信號顯示，數字化成像技術可有效提高信噪比，最大限度的提高圖象質量。一種高頻環陣數字化超聲系統，包括，探頭、探頭的發射/接收電路、A/D轉換電路、信號控制及處理電路。

探頭：

環陣換能器由一組同心圓的多陣元晶體組成，每一個晶體通過脈沖信號激勵，通過電子聚焦是波束在沿軸方向聚焦成為非常精確的點，通過調整脈沖延時，可以實現連續動態聚焦，同時采用可變孔徑的方法，隨著掃查深度的增加，有效孔徑逐漸增大，環陣的合成視野深度得到增加，從而提高了整個成像深度的側向分辨率，實現二維全程動態聚焦。

根據研究需要，探頭設計了中心頻率在10MHz的五環高頻環陣換能器，換能器的環半徑從最外環到中心環分別為：3.60mm、3.22mm、2.97mm、2.28mm、1.61mm，五環換能器各環面積保持相等，截面圖如圖2所示。考慮到超聲波頻率越高，在組織內的衰減越快，我們選定的組織檢測深度是0-50mm。超聲頻率10MHz、探測深度50mm、軸向分辨力150微米、側向分辨力200微米，滿足超聲檢測需要，可有效提高早期疾病的檢出率，同時數字化成像技術可有效提高信噪比，最大限度的提高圖象質量。

發射/接收電路：