[發明專利]超快超聲多普勒脊髓微血流成像系統

有效

• 申請號: 202010723268.3
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111772676B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 許凱亮;臧佳琦;閆少淵;他得安;王威琪
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: A61B8/06
• 分類號: A61B8/06;A61B8/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種超快超聲多普勒脊髓微血流成像系統，其特征在于，包括硬件和軟件兩大部分；硬件部分包括超聲信號發射和接收模塊，以及實驗器材模塊；超聲信號發射和接收模塊包含波形發生器、超聲探頭、模擬信號放大器、模擬信號濾波器、模數轉換器和存儲單元；實驗器材模塊包含脊髓固定裝置、生理信號檢測裝置、脊髓加壓裝置、電刺激裝置、示波器和任意波形發生器；軟件部分包括超聲脈沖發射與接受序列模塊、波束合成模塊、運動校準模塊、雜波濾除取模塊、血流多普勒成像模塊、求差模塊；

硬件部分的工作流程為：首先由軟件設定的超聲平面波發射和接收序列控制波形發生器產生傳輸波形，并由超聲探頭將電能轉化為聲能發射超聲波；回波信號的接收由同一個或不同的超聲探頭完成，并由模擬信號放大器和模擬信號濾波器對回波信號進行處理，然后由模數轉換器進行模數轉換，送入存儲單元，完成數據存儲；

實驗器材模塊中，脊髓固定裝置用于對脊髓進行固定；利用脊髓加壓裝置對脊髓定量地加壓，并通過示波器觀察在不同的壓力情況下血流動力學的變化；或者利用電刺激裝置對觀測對象施加電刺激，通過脊髓微血流分析探究脊髓神經功能與血流變化的關系，從而進行相關的生理病理性分析；并輔以生理信號檢測裝置實時測量呼吸、心跳信號和其他生理信號，進行呼吸、心跳相關的運動校準，以及其他生理信號與血流信號的相關性分析；

軟件部分的工作流程為：首先，由超聲脈沖發射與接受序列模塊編寫超聲平面波發射和接收序列，控制硬件部分發射超聲波并接收回波信號；由波束合成模塊對接收到的回波信號進行波束合成，得到B模式圖像，并對發射多個角度超聲平面波得到的B模式圖像的數據進行相干復合，得到高質量的復合B模式圖像；由運動校準模塊對圖像之間的位置進行校準；然后由雜波濾除模塊進行雜波濾除，然后由血流多普勒成像模塊做進一步的處理得到多普勒血流圖；對脊髓加壓或是對觀測對象施加電刺激，對不同狀態下的得到的圖像數據由求差模塊進行求差計算，以便進行脊髓功能分析和相關的生理病理性分析；

所述超聲信號發射和接收模塊中，確定一個超聲平面波發射和接收序列，滿足高幀頻、高質量成像的要求；一個完整的序列包含多個子序列，在每一個子序列中，發射一組N個不同角度的傾斜超聲平面波，由這N次發射傾斜超聲平面波得到的B模式圖像可合成一幀高質量的復合B模式圖像；1秒內該子序列重復K次即每秒獲得K幀高質量的復合B模式圖像；設定采樣時長為t秒，對時間t秒內得到的回波數據進行分析；

首先計算兩次發射超聲平面波之間的可以達到的最短的時間間隔，計算出理論上的最高成像幀頻，據此設計超聲平面波發射和接收序列，已知成像區域深度為d、探頭陣列的總長度為L，超聲波在軟組織中的傳播速度為c，則兩次發射超聲平面波之間的最短的時間間隔計算如下：一組傾斜超聲平面波的個數為N，最高幀頻為：

2.根據權利要求1所述的超快超聲多普勒脊髓微血流成像系統，其特征在于，所述波束合成模塊中，對一段時間接收到的回波數據進行波束合成，得到成像區域的B模式圖像的數據；即對時間t秒內的超聲探頭接收到的每一組N個角度的回波數據進行波束合成，獲得連續多幀高質量的復合B模式圖像；

波束合成之后，對每一組發射多角度傾斜超聲平面波得到的圖像數據進行相干復合成像，以有效地提高圖像的信噪比和分辨率，得到高質量的復合B模式圖像。