[發明專利]用于檢測和導航的雙頻超聲儀

有效

• 申請號: 202110409639.5
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113317873B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 李家奇;徐杰;邵維維;崔崤峣;韓志樂;李培洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B17/16;A61B17/17
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

1.一種用于檢測和導航的雙頻超聲儀，其特征在于，包括：

手持探頭端，其包括旋轉導管、設置在所述旋轉導管末端的高低頻融合換能器以及用于驅動所述旋轉導管轉動的電機；

超聲前端設備，其包括FPGA芯片、發射電路以及接收電路，所述超聲前端設備與所述高低頻融合換能器配合能夠實現低頻超聲波發射、高頻超聲波發射、低頻與高頻超聲波交替發射以及超聲波回波信號接收的功能；

以及成像設備，其包括數據存儲模塊、成像模塊以及圖像顯示模塊，所述成像設備與所述超聲前端設備連接，通過所述成像模塊利用所述超聲前端設備接收的超聲波回波信號能夠實現低頻超聲成像、高頻超聲成像以及高低頻超聲融合成像；

所述成像模塊進行高低頻超聲融合成像的方法包括以下步驟：

1）將接收到的低頻超聲波回波信號數據和高頻超聲波回波信號數據分別按以下步驟2）進行處理；

2）先對超聲波回波信號數據進行帶通濾波處理，然后進行包絡解調處理，再進數據壓縮，最后進行歸一化處理；

3）將分別經步驟2）處理得到的低頻超聲波回波信號數據和高頻超聲波回波信號數據進行數據融合；

4）將步驟3）處理得到的數據進行掃描轉換形成360°圖像，即為高低頻超聲融合圖像；

所述步驟3）中進行數據融合的方法包括以下步驟：

3-1）對低頻超聲波回波信號數據和高頻超聲波回波信號數據進行以下處理：

按時間先后順序，將低頻超聲波回波信號數據分割為N條采集線，記為PLi，i=1,2,...,N；每條采集線上，以從所述高低頻融合換能器向外周的方向依次采集M個數據點，采集線PLi上采集的數據記為如下矩陣：PLi=[L₁,L₂…L_M]；

按時間先后順序，將高頻超聲波回波信號數據分割為N條采集線，記為PHi，i=1,2,...,N，每條采集線上，以從所述高低頻融合換能器向外周的方向依次采集M個數據點，采集線PHi上采集的數據記為：PHi=[H₁,H₂…H_M]；

3-2）采用固定加權系數融合法或梯度加權系數融合法或邊界融合法對采集線PLi和PHi進行對應融合，從而得到高低頻超聲波回波信號融合數據。

2.根據權利要求1所述的用于檢測和導航的雙頻超聲儀，其特征在于，所述高低頻融合換能器為單陣元多頻換能器，其可發出的超聲波的頻率范圍包括2-5MHz和20-40MHz，且其具有超聲波回波信號的接收功能。

3.根據權利要求2所述的用于檢測和導航的雙頻超聲儀，其特征在于，所述手持探頭端還包括旋轉編碼器，用于提供所述旋轉導管的旋轉角度信息。

4.根據權利要求3所述的用于檢測和導航的雙頻超聲儀，其特征在于，所述超聲前端設備還包括T/R電路，所述高低頻融合換能器接收的超聲波回波信號經所述T/R電路輸入到所述接收電路，經放大處理以及低通濾波處理后被AD轉換器轉換為數字信號，然后傳輸到所述FPGA芯片，實現超聲波回波信號的采集。

5.根據權利要求4所述的用于檢測和導航的雙頻超聲儀，其特征在于，所述FPGA芯片將超聲波回波信號輸送至所述成像設備的數據存儲模塊中，然后通過所述成像模塊進行處理得到超聲圖像，所述成像模塊進行低頻超聲成像和高頻超聲成像的方法相同，均包括以下步驟：

Ⅰ、對超聲波回波信號進行帶通濾波處理；

Ⅱ、對步驟Ⅰ得到的數據進行包絡解調處理；

Ⅲ、對步驟Ⅱ得到的數據進數據壓縮，然后進行歸一化處理；

Ⅳ、將步驟Ⅲ得到的數據進行掃描轉換形成360°圖像，即為低頻超聲圖像或高頻超聲圖像。