[發明專利]一種超聲調制成像系統及方法

無效

• 申請號: 201210586972.4
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103070701A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 邱維寶;王叢知;錢明;于妍妍;孫雷;鄭海榮
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

技術領域

本發明屬于醫療超聲成像技術領域，尤其涉及一種超聲調制成像系統及方法。

背景技術

醫療超聲成像技術是一種基于超聲波的影像技術，隨著醫學、材料、計算機、電子工程等技術的飛速發展，醫療超聲成像設備的性能不斷提高、功能不斷完善、用途不斷擴展。超聲成像診斷具有高空間分辨率、實時快速成像、操作方法簡便、無禁忌、無損傷、可重復、可便攜和經濟等特點，已經廣泛的用于各種醫學應用當中，它與CT（Computed?Tomography，計算機斷層掃描）和MRI（Magnetic?Resonance?Imaging，磁共振成像）一起構成了臨床醫學中必不可少的影像診斷技術。

在醫療超聲成像技術中，系統采用高電壓信號激勵超聲換能器產生超聲波，超聲波通過耦合劑進入到被測組織當中；由于被測組織對超聲波有吸收和散射等影響，超聲波的強度會隨著入射深度的增加而減小。不同的組織對信號的影響不同，例如人體皮膚或者血管壁等組織對超聲就有非常大的衰減，而且頻率越高，超聲波信號在組織內的衰減越大。因此在實際使用當中，常常會為了獲得高精度的成像而提供設備的超聲波頻率，但是又不得不面對衰減增大、穿透深度降低的局限性，導致較深部位的微小組織信息很難通過傳統超聲波成像來獲得。

通常可以做的方法是提高激勵換能器的電壓以使換能器發出的能量加大，進而可以提高成像的穿透深度。但是該方法存在兩個局限性，一是從安全角度出發，從換能器打出的信號能量加大，對人體正常組織的潛在影響就會增大，安全系數降低；第二點是換能器本身也很難承受高的能量激勵，過大的能量激勵有可能損壞換能器，所以采用增加換能器激勵電壓的方案在實際應用中很難實現。

目前提出的新技術為超聲調制成像技術，該技術通過發送一個時間拉長的有規律的調制數據來增加激勵換能器的能量，也就是產生出長序列的超聲波束傳送到組織當中，調制數據的幅度沒有增加以控制瞬時能量來降低風險；但是超聲波發送時間被拉長相當于提高了發送能量。在接收數據時，通過特定解調算法將收到的長序列數據解調，可以恢復出超聲波原有的成像精度，該方法已經提出并得到了領域內的驗證。

而在醫學超聲成像系統中實現超聲調制成像技術目前通用的做法有兩種：一種方法為采用通用的大型儀器來進行相關的激勵脈沖序列的生成，具體為采用通用信號發生器產生信號源，之后由大功率放大器設備來產生高電壓信號進而實現激勵脈沖序列的生成，超聲波信號采用電腦進行處理；該方法的優點是實現速度快，調試簡單；缺點在于系統實現成本非常高，且笨重龐大不易集成；另一種方法為采用高壓開關的方法來實現信號的調制，即采用開關信號進行脈沖的調制；該方法實現相對簡單，系統成本低廉，但是成像精度較差，而且只能實現一種脈沖調制的方式，大大限制了系統的靈活多樣性。

發明內容

本發明提供了一種超聲調制成像系統及方法，旨在解決現有的超聲調制成像技術成本高、笨重龐大不易集成、成像精度差且限制系統靈活多樣性的技術問題。

本發明提供的技術方案為：一種超聲調制成像系統，包括超聲處理單元、超聲換能器和顯示裝置，所述超聲處理單元包括可編程邏輯門陣列，所述可編程邏輯門陣列用于超聲調制激勵信號的控制以及超聲波信號的解調處理，所述超聲換能器用于通過激勵信號產生超聲波信號到被測組織當中，同時將被測組織反射回的超聲波信號轉換為電氣回波信號并傳輸至超聲處理單元進行解調處理，所述顯示裝置用于超聲圖像數據的顯示處理。

本發明的技術方案還包括：所述超聲處理單元還包括數模轉換器和功率放大器，所述可編程邏輯門陣列產生調制激勵數字信號，所述數模轉換器用于將數字信號轉換成模擬信號，所述功率放大器用于將模擬信號放大至高電壓激勵信號，并通過高電壓激勵信號激勵超聲換能器產生超聲波信號。

本發明的技術方案還包括：所述超聲處理單元還包括低噪聲放大器、濾波器及模數轉換器，所述低噪聲放大器用于將超聲換能器轉換的電氣回波信號幅度放大，所述濾波器用于將放大的電氣回波信號進行濾波處理，所述模數轉換器用于將放大濾波之后的電氣回波信號轉換為數字超聲信號，并通過高速接口傳送至可編程邏輯門陣列進行數據解調處理。