[發明專利]基帶波束合成超聲成像方法及其系統

有效

• 申請號: 201310585670.X
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103654853A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 邱維寶;牟培田;肖楊;張雪;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: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及醫學影像領域，特別是涉及基帶波束合成超聲成像方法及其系統。

背景技術

醫學超聲成像、核磁共振成像、X線計算機斷層掃描成像和核醫學成像被稱為現代四大醫學影像技術。和其他成像相比，醫學超聲成像具有實時性好、無損傷、無痛苦以及低成本等獨特的優點。

波束合成是超聲成像系統的重要組成部分，波束合成的質量直接影響超聲成像的效果。回波信號從焦點到超聲探頭的距離，在不同的路徑上是不同的，兩側路徑距離最長，中間路徑距離最短，這樣回波信號到達超聲探頭的時間就有先有后，這就需要通過某種技術手段對不同路徑上的信號做不同的時間延時，從而將所有路徑上的信號對齊，以獲得疊加性更好的合成信號，這個過程就是波束合成。

根據奈奎斯特定理，采樣頻率必須是信號頻率的2倍以上，如果想獲得分辨率高的超聲圖像，通常認為需要相對于信號頻率10倍以上的采樣頻率。目前最常見的波束合成是射頻波束合成。射頻波束合成有著公認的高質量成像效果，但其缺點也是比較突出的，就是對高性能模數轉換芯片的依賴，因為射頻信號本身頻率就非常高，想在國內買到頻率高2倍以上的模數轉換芯片就更加困難，從而對國內自主超聲成像設備的發展有很大的制約性，因為高性能模數轉換芯片被歐美少數幾家廠商所壟斷，出于多方面原因，這幾家廠商的高性能模數轉換芯片對我們國家是禁運的，而我們就缺少了高性能模數轉換芯片的支持，從而沒有性能理想的超聲成像設備。在超聲信號數據采集環節的極大的劣勢，造成了國內自主超聲成像設備的性能不理想，進而是國內市場的巨大份額被國外醫療器械廠商所占據。

發明內容

基于此，有必要針對射頻波束合成依賴高性能模數轉換芯片的問題，提供一種基帶波束合成超聲成像方法及其系統。

一種基帶波束合成超聲成像方法，包括如下步驟：接收回波信號；從回波信號中提取出基帶信號；對基帶信號進行模數轉換；對模數轉換后的基帶信號進行波束合成得到包絡信號；將包絡信號傳輸給計算機，由計算機進行超聲成像。

在其中一個實施例中，所述從回波信號中提取出基帶信號的步驟包括：對回波信號進行低噪聲放大；對低噪聲放大后的回波信號進行混頻相移；對混頻相移后的回波信號進行I/Q解調，輸出I信號和Q信號；對I信號和Q信號進行低通濾波，提取得到基帶信號。

在其中一個實施例中，所述對模數轉換后的基帶信號進行波束合成得到包絡信號的步驟包括：對模數轉換后的基帶信號進行時間延時，完成數字波束合成；對合成信號進行包絡提取得到包絡信號。

在其中一個實施例中，所述對模數轉換后的基帶信號進行時間延時，完成數字波束合成的步驟中，所述時間延時通過FIFO實現。

在其中一個實施例中，所述將包絡信號傳輸給計算機，由計算機進行超聲成像的步驟中，包絡信號通過USB3.0通信技術傳輸給計算機。

一種基帶波束合成超聲成像系統，包括接收信號模塊、提取基帶信號模塊、模數轉換模塊、波束合成模塊和傳輸成像模塊，所述接收信號模塊與所述提取基帶信號模塊相連，所述提取基帶信號模塊與所述模數轉換模塊相連，所述模數轉換模塊與所述波束合成模塊相連，所述波束合成模塊與所述傳輸成像模塊相連；所述接收信號模塊用于接收超聲信號在組織中的回波信號，所述提取基帶信號模塊用于從回波信號中提取出基帶信號，所述模數轉換模塊用于對基帶信號進行模數轉換，所述波束合成模塊用于將經過模數轉換后的基帶信號進行波束合成得到包絡信號，所述傳輸成像模塊用于將波束合成后得到的包絡信號傳輸給計算機，由計算機進行超聲成像。

在其中一個實施例中，所述提取基帶信號模塊包括低噪聲放大單元、混頻相移單元、I/Q解調單元和低通濾波單元，所述低噪聲放大與所述混頻相移單元相連，所述混頻相移單元與所述I/Q解調單元相連，所述I/Q解調單元與所述低通濾波單元相連；所述低噪聲放大單元用于對回波信號進行低噪聲放大，所述混頻相移單元用于對低噪聲放大后的回波信號進行混頻相移，所述I/Q解調單元用于對混頻相移后的回波信號進行I/Q解調，并輸出I信號和Q信號；所述低通濾波單元用于去除I信號和Q信號中的高頻成分，得到基帶信號。

在其中一個實施例中，所述混頻相移單元包括混頻器和可編程移相器。

在其中一個實施例中，所述I/Q解調單元包括I/Q解調器。

在其中一個實施例中，所述低噪聲放大單元包括低噪聲放大器。