專利名稱：一種超聲成像系統(tǒng)及其控制方法和連續(xù)波多普勒處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲波診斷的方法及設備領域，具體涉及的是一種在連續(xù)波多普勒模 式下實現(xiàn)多頻率成像的方法及系統(tǒng)。
背景技術：
如果想要獲得有關探測部位的高速血流相關信息，一般需要對探測部位進行連續(xù) 波(Continuous Wave，簡稱CW)多普勒成像。實際操作中，在CW成像前需要在B圖像的模 式下找到需要觀測的血流的位置；為了在B圖像的模式下得到更精準的圖像，操作人員往 往會通過不同頻率的探頭，在不同的深度下獲取較好的圖像分辨率，以便得到更準確得血 流信息。例如，在對幼體的心臟進行CW成像時，由于幼體心臟位置一般比較淺，若用傳統(tǒng)的 低頻探頭在尋找其血管的位置時，往往會因為分辨率不夠而無法準確地找到，這時就需要 使用高頻探頭進行B圖像的模式下成像，以便精準的找到血管的位置，獲取更準確的血流 信息。因此，也就需要在連續(xù)波CW多普勒模式下能夠兼容高頻探頭多種頻率的成像。在當前的連續(xù)波多普勒實現(xiàn)的方案中，特別是便攜機出于空間和成本的考慮，Cff 通路的發(fā)射電路，接收電路中的低噪放與B模式的通路都是共用的；在B模式下，由于是脈 沖波發(fā)射，因此發(fā)射和接收是處于半雙工狀態(tài)，發(fā)射和接收間隔進行，全部發(fā)射通道和接收 通道都參與成像；而在CW模式下，由于發(fā)射和接收同時進行，因此發(fā)射電路和接收通路中 都只能有一半的通路參與連續(xù)波多普勒成像。在目前的CW實現(xiàn)方案中，根據(jù)接收部分的波束合成方式不同，可以分為以下幾種 方案正交解調與波束合成集成、數(shù)字波束合成和模擬延遲線波束合成等方案。(a)正交解調與波束合成集成方案如附圖1所示，發(fā)射控制單元105控制發(fā)射電 路104激勵探頭101產(chǎn)生超聲波，探測部位的回波信號經(jīng)過高壓隔離電路102和低噪放電 路103的隔離和放大，在低噪放電路103后的每個通道上加一帶相位控制功能的正交解調 器106a、106b和106c，信號通過該正交解調器106a、106b和106c時，可以通過控制其輸出 信號的相位完成波束合成的延時環(huán)節(jié)；正交解調輸出基帶信號一般為電流信號，可以將各 個通道的電流信號直接在電流加和單元107接到一起，完成波束合成的相加環(huán)節(jié)；隨后對 合成后的信號在電流轉電壓單元108進行I-V轉換變成電壓信號后，再經(jīng)過AD模數(shù)轉換 器109轉換成數(shù)字信號送數(shù)字處理器110。在該方案中，如果需要實現(xiàn)多種頻率成像，可直 接根據(jù)需要的頻率更改發(fā)射的頻率和對應的解調時鐘頻率即可。但是，該方案每個通道都 必須要增加一個帶本振相位控制的正交解調器106a、106b和106c，這就使得設備的成本提 高、功耗增大，而且還需要較大的板卡空間來實現(xiàn)才行，所以在便攜機中一般不宜采用。另 外每個正交解調器106a、106b和106c都還要引入本振與相位控制信號，使得時鐘和數(shù)字信 號較多，不但控制較為復雜，而且容易引入噪聲；特別是解調的本振信號，在解調的過程中 很容易引入相位噪聲，對電路的性能影響很大，而為了控制相位噪聲，電路上的處理又將變 得十分復雜。(b)數(shù)字波束合成方案直接對位于低噪放電路之后每個接收通道上的射頻信號進行數(shù)模AD采樣，在數(shù)字域完成波束合成的延時與相加環(huán)節(jié)。在這種方式下，由于信號得 處理都是在數(shù)字域中完成，因此，比較容易實現(xiàn)多種頻率兼容的CW成像。但是，對于CW實 現(xiàn)來說，由于CW信號的動態(tài)范圍很大，對CW信號的射頻采樣需要較多位數(shù)的高速AD，一般 至少需要40MHz的采樣率，15位的模數(shù)轉換器ADC，這樣的高速AD在每個通道都要加一片 AD,導致設備的制造成本也會非常昂貴。(c)模擬延遲線波束合成方案當前已有的利用模擬延遲線做波束合成的方案主 要是使用單一的延遲線來完成模擬波束合成，如附圖2所示，探頭201的回波信號在低噪放 大電路203放大后進入模擬延遲線波束合成單元204，主要是將不同通道的回波信號通過 矩陣開關切換到延遲線的不同抽頭，經(jīng)過延時后波束合成為一路信號，依次經(jīng)過前置的低 通濾波電路205濾波、正交解調器206解調、后置的低通濾波電路207濾波、增益調節(jié)單元 208放大等處理后，最終由數(shù)模AD采樣209和數(shù)字信號處理單元210將回波信號轉換成數(shù) 字信號。但是，在這種方案中，由于模擬延遲線的延遲時間是固定的，所以一旦選定延遲線， 就只能對應一種固定發(fā)射頻率的CW成像。尤其是在目前的便攜超聲診斷儀和部分臺車超 聲診斷儀中，出于成本、功耗和噪聲控制的考慮，通常會采用延遲線做模擬波束合成的方案 來實現(xiàn)CW功能。因此，現(xiàn)有技術尚有待改進和發(fā)展。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種超聲成像系統(tǒng)及其控制方法和連續(xù)波多普勒處理裝 置，其能夠適配多種應用頻率，實現(xiàn)不同頻率的超聲波探頭在連續(xù)波多普勒成像模式下的 圖像數(shù)據(jù)處理。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種超聲成像系統(tǒng)，包括探頭及其發(fā)射控制電路、低噪聲放大電路以及連續(xù)波多 普勒處理電路；所述連續(xù)波多普勒處理電路包括依次串聯(lián)的正交解調電路、A/D轉換電路 以及數(shù)字處理電路；所述連續(xù)波多普勒處理電路還包括切換開關單元，和與所述探頭工 作頻率適配的模擬延遲線模塊；在所述低噪聲放大電路的輸出端與所述正交解調電路的輸 入端之間并聯(lián)至少兩個所述模擬延遲線模塊，用于對低噪聲放大處理后的回波信號進行波 束合成處理；所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間，以及所有 模擬延遲線模塊的輸入端與所述低噪聲放大電路的輸出端之間，串聯(lián)所述切換開關單元， 用于根據(jù)所述探頭的工作頻率，切換相應的模擬延遲線模塊作為回波信號的波束合成接收 通道?；谏鲜鱿到y(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種在連續(xù)波多普勒模式下超聲成像系統(tǒng)的控制 方法，包括以下步驟A、識別超聲探頭的工作頻率，選擇超聲探頭的部分陣元作為發(fā)射通道，并將另一 部分陣元作為接收通道，每一個通道對應有一個延遲線進行波束合成；B、所述接收通道獲取的回波信號依次經(jīng)過低噪聲放大處理后，進入與該接收通道 相對應的延遲線進行波束合成；C、波束合成結果依次進行正交解調、模數(shù)變換以及數(shù)字信號處理后形成連續(xù)波多 普勒模式下的圖像。
基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種連續(xù)波多普勒處理裝置，包括依次串聯(lián)的正 交解調電路、A/D轉換電路以及數(shù)字處理電路；還包括切換開關單元和模擬延遲線模塊；在 所述低噪聲放大電路的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間并聯(lián)至少兩個所述模擬 延遲線模塊，用于對低噪聲放大處理后的回波信號進行波束合成處理；所有模擬延遲線模 塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間，以及所有模擬延遲線模塊的輸入端與所述 低噪聲放大電路的輸出端之間，串聯(lián)所述切換開關單元，用于根據(jù)所述探頭的工作頻率，切 換相應的模擬延遲線模塊作為回波信號的接收通道。從上可見，本發(fā)明通過設置多路波束合成接收通道來實現(xiàn)與探頭工作頻率的適 配，通過邏輯控制選擇相應的發(fā)射通道和接收通道，對應不同的應用頻率，同時，相應發(fā)射 頻率下的回波信號也進入了對應的接收通道中；以及，將接收的回波信號切換到與探頭當 前工作頻率相對應的延遲線中進行了波束合成，實現(xiàn)了在連續(xù)波多普勒模式下實現(xiàn)多頻率 成像，并且功耗低、成本低，滿足了便攜超聲診斷儀和部分臺車超聲診斷儀對在連續(xù)波多普 勒模式下實現(xiàn)多頻率成像的要求。與現(xiàn)有正交解調與波束合成集成方案相比，可避免因本 振與相位控制信號帶來的影響，降低功耗；與現(xiàn)有的數(shù)字波束合成方案相比，可減少對射頻 信號的數(shù)模采樣率，節(jié)省成本；與現(xiàn)有的模擬延遲線波束合成方案相比，可對應多種頻率的 延遲線，適合在便攜超聲診斷儀中實現(xiàn)連續(xù)波多普勒成像。
圖1為現(xiàn)有技術中的正交解與波束合成集成方案實現(xiàn)示意框圖；圖2為現(xiàn)有技術中的延遲線實現(xiàn)模擬波束合成方案實現(xiàn)示意框圖；圖3為本發(fā)明中的整機的實現(xiàn)示意框圖；圖4為本發(fā)明中的連續(xù)波CW處理電路部分的結構示意圖；圖5為本發(fā)明連續(xù)波CW處理電路部分中的切換開關的一種結構示意圖；圖6為本發(fā)明連續(xù)波CW處理電路部分中的切換開關的另一種結構示意圖；圖7為本發(fā)明中的連續(xù)波CW部分一種實施例結構示意圖；圖8為圖7中使用中心頻率為fl的探頭做CW成像時發(fā)射和接收的信號流程示意 圖；圖9為圖7中使用中心頻率為f2的探頭做CW成像時發(fā)射和接收的信號流程示意 圖；圖10為本發(fā)明中的電子開關切換模擬延遲線模塊的結構示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發(fā)明系統(tǒng)及其方法和裝置的具體實施方式
和實施例加以詳 細說明。如附圖3所示，本發(fā)明提供的超聲成像系統(tǒng)，主要包括探頭部分、發(fā)射部分和接 收部分，具體如下(一)探頭部分包括探頭301，其主要功能是，將系統(tǒng)發(fā)射的超聲波能量傳遞到探 測部位，并從探測部位接收帶有其內部信息的超聲回波信號。(二)發(fā)射部分包括發(fā)射控制電路305和發(fā)射電路304，發(fā)射控制電路305用于控制并選擇通道參與發(fā)射；發(fā)射電路304主要是用于產(chǎn)生發(fā)射波形，可根據(jù)通道的數(shù)目組 成多個相同的發(fā)射電路單元，并在應用中受到發(fā)射控制電路部分的控制。(三)接收部分包括高壓隔離電路302，低噪放大電路303，以及B、C、Pff圖像處 理電路307和CW圖像處理電路308等部分，有的接收電路還包括接收控制電路部分。其中， 高壓隔離電路302主要作用是用于阻攔發(fā)射時產(chǎn)生的高壓發(fā)射波形進入到接收通道中，因 在B、C、PW成像模式下，一般采用PW發(fā)射即脈沖波發(fā)射的方式，探頭的陣元通常是發(fā)射和 接收復用的，即在一個時間段發(fā)射而在另一個時間段接收，為了避免發(fā)射時產(chǎn)生的高壓發(fā) 射波形進入到接收通道損壞其電路，故利用高壓隔離電路302進行隔離；低噪放大電路303 即低噪聲放大器，主要用于對接收到的回波進行放大；而B圖像、C圖像、PW圖像處理電路 307，主要用于處理脈沖波PW回波信號，形成B、C、Pff圖像；以及CW圖像處理電路308 (即 連續(xù)波多普勒處理電路)，主要用于處理CW回波信號，形成連續(xù)波多普勒圖像?；谏鲜鱿到y(tǒng)結構，本發(fā)明對連續(xù)波多普勒處理電路308進行了適當?shù)母倪M。如 圖4所示，連續(xù)波多普勒處理電路308通常包括依次串聯(lián)的正交解調電路318、A/D轉換電 路3 以及數(shù)字處理電路338，其中還可以包括如圖2所示的低通濾波電路以及增益調節(jié)單 元。本發(fā)明在低噪聲放大電路303的輸出端與正交解調電路318的輸入端之間并聯(lián)至少兩 個模擬延遲線模塊348，用于對低噪聲放大處理后的回波信號進行波束合成處理，此模擬延 遲線模塊與探頭工作頻率相適配，也就是說，探頭對應有幾種工作頻率，那么就可以在低噪 聲放大電路303的輸出端與正交解調電路318的輸入端之間并聯(lián)幾個模擬延遲線模塊348。 然后，為了實現(xiàn)模擬延遲線模塊348的切換，所有模擬延遲線模塊348的輸出端與正交解調 電路318的輸入端之間，以及所有模擬延遲線模塊348的輸入端與低噪聲放大電路303的 輸出端之間，串聯(lián)切換開關單元358，用于根據(jù)探頭的工作頻率，切換相應的模擬延遲線模 塊348作為回波信號的波束合成接收通道。上述模擬延遲線模塊348主要用于模擬波束合成，在本發(fā)明中，采用模擬延遲線 進行波束合成，同以往單一頻率波束合成不同的是，本發(fā)明對應不同的頻率采用不同的延 遲線，從而實現(xiàn)CW的變頻。與每一路波束合成接收通道相連的低噪聲放大電路，為了對不同頻率的回波信號 實現(xiàn)更好的處理，也可以在低噪聲放大電路中設置多路低噪聲放大接收通道，用于實現(xiàn)不 同頻率回波信號的低噪聲放大處理。如圖5所示，低噪聲放大接收通道至少包括兩路，其個 數(shù)與所述波束合成接收通道個數(shù)或模擬延遲線模塊348相同，每一路低噪聲放大接收通道 的輸入與探頭相連，其輸出與一路波束合成接收通道相連?？梢?，每一種探頭工作頻率下對 應有一路低噪聲放大接收通道和波束合成接收通道進行后續(xù)信號處理，實現(xiàn)超聲系統(tǒng)在CW 模式下對不同頻率的兼容。另外，具體實現(xiàn)切換開關單元358時可以采用以下兩種方式—種方式是，如圖5所示，切換開關單元358包括至少兩個分別串聯(lián)在低噪聲放 大電路303的一路輸出端與一模擬延遲線模塊348的輸入端之間的第一矩陣開關單元402 ； 以及，所有模擬延遲線模塊348的輸出端與正交解調電路318的輸入端之間的第二開關單 元404。根據(jù)探頭的工作頻率，通過對第一矩陣開關單元402，第二開關單元404進行開關 控制，即可實現(xiàn)對模擬延遲線模塊348選擇，那么需要兼容多少種工作頻率就可以擴充多 少個低噪聲放大接收通道，以及相匹配的模擬延遲線模塊348。
另一種方式是，如圖6所示，輸出端分別與所有模擬延遲線模塊348輸入端相連的 一對多電子開關405，串聯(lián)在低噪聲放大電路303的輸出端與電子開關405輸入端之間的第 二矩陣開關403，以及，所有模擬延遲線模塊348的輸出端與正交解調電路318的輸入端之 間的第二開關單元404。在這里，與所述第二矩陣開關403相連的低噪聲放大電路303的輸 出端也可以是其中一路低噪聲放大接收通道的輸出端。如圖3和4所示，為了實現(xiàn)對切換開關單元358的控制，可以在超聲系統(tǒng)中設置一 個與所述切換開關單元的控制端相連的探頭識別單元306，用于識別探頭工作頻率，并根據(jù) 識別的工作頻率產(chǎn)生用于控制所述切換開關單元的開關切換控制信號。此外，為了實現(xiàn)在使用不同頻率探頭時采用不同的發(fā)射通道和接收通道，則本發(fā) 明還將探頭的陣元分為至少兩個部分，當其中一個部分作為發(fā)射超聲信號的發(fā)射通道時， 另一個部分作為接收超聲回波信號的接收通道；且如圖3所示，探頭識別單元306與探頭的 控制發(fā)射電路相連，用于根據(jù)識別的工作頻率產(chǎn)生用于選擇所述發(fā)射通道的控制信號?；谏鲜鱿到y(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種在連續(xù)波多普勒模式下超聲成像系統(tǒng)的控制 方法，包括以下步驟A、識別超聲探頭的工作頻率，選擇超聲探頭的部分陣元作為發(fā)射通道，并將另一 部分陣元作為接收通道，每一個通道對應有一個延遲線進行波束合成；B、所述接收通道獲取的回波信號依次經(jīng)過低噪聲放大處理后，進入與該接收通道 相對應的延遲線進行波束合成；C、波束合成結果依次進行正交解調、模數(shù)變換以及數(shù)字信號處理后形成連續(xù)波多 普勒模式下的圖像。其中，所述超聲探頭包括至少兩個部分，根據(jù)超聲探頭的工作頻率選擇其中一個 部分作為發(fā)射超聲信號的發(fā)射通道時，選擇另一個部分作為接收超聲回波信號的接收通 道。而且為了避免高頻噪聲干擾，則可以在低噪聲放大處理之前對回波信號進行高壓隔離處理。如圖7所示，本發(fā)明采用的探頭為64陣元，則可以將其分為兩個部分，比如1-32 通道和33-64通道，按照上面的設計方案，在低噪聲放大電路中，也有對應于1-32通道的低 噪聲放大1-32通道401a，對應于33-64通道的低噪聲放大33-64通道401b，然后，在低噪 聲放大1-32通道401a與1號模擬延遲線模塊403a之間添加1號矩陣開關40 ，同理，另 一路接收通道是在低噪聲放大33-64通道401b與2號模擬延遲線模塊40 之間添加2 號矩陣開關402b，最后1號模擬延遲線模塊403a與2號模擬延遲線模塊40 的輸出端統(tǒng) 一連接第二開關單元，用以切換輸出，而第二開關單元的控制端受探頭識別單元的控制，根 據(jù)探頭工作頻率來選擇接收通道。以下詳細說明本發(fā)明系統(tǒng)兼容兩種工作頻率時的工作原 理。探頭可在CW模式下處于發(fā)射和接收同時工作即全雙工的情形，一部分探頭陣元 用于發(fā)射，另一部分探頭陣元用于接收，如附圖7至9所示。(一 )當選擇頻率為fl的探頭進行成像時，如附圖8所示(1. 1)探頭識別單元檢測到使用的是頻率為Π的探頭后，通知發(fā)射控制電路選擇 1-32通道，對應的1 32發(fā)射通道產(chǎn)生頻率為Π的發(fā)射波形激勵1 32探頭陣元；同時， 33 64發(fā)射單元關閉；
8
(1. 2)對應當前發(fā)射通道的1 32陣元被f 1發(fā)射波形激勵產(chǎn)生超聲波，并傳遞到 探測部位中，由探測部位反射回來的回波，被33 64探頭陣元獲得，并通過高壓隔離后進 入低噪放電路；(1. 3)回波信號通過低噪聲放大33-64通道放大后，經(jīng)過2號矩陣開關進入對應的 2號模擬延遲線模塊進行模擬波束合成；(1. 4)圖7中，第二開關單元根據(jù)探頭識別單元提供的控制信號，將2號模擬延遲 線模塊的輸出合成信號切換到正交解調電路進行正交解調，相應的正交解調本振時鐘對應 為fl ；(1. 5)通過正交解調，解調后頻偏信號由ADC轉成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字處理后形成CW 圖像。( 二)當切換選擇頻率為fl的探頭進行成像時，如附圖9所示(2. 1)探頭識別單元檢測到使用的是頻率為f2的探頭后，通知探頭的發(fā)射控制電 路選擇33 64發(fā)射通道，對應得33 64發(fā)射單元產(chǎn)生頻率為f2的發(fā)射波形，激勵33 64探頭陣元602 ；同時，1 32發(fā)射單元關閉；(2. 2)對應當前發(fā)射通道的33 64陣元被f2的發(fā)射波形激勵產(chǎn)生超聲波，并傳 遞到探測部位中。由1 32探頭陣元接收探測部位反射回來的回波，并通過高壓隔離后進 入低噪放大電路；(2. 3)回波信號經(jīng)過低噪放大1 32通道放大后，通過1號矩陣開關切換到1號 模擬延遲線模塊進行模擬波束合成；(2.4)圖9中，第二開關單元根據(jù)探頭識別單元的控制信號，將1號模擬延遲線 模塊的輸出合成信號切換到正交解調電路進行正交解調，相應的正交解調本振時鐘頻率為 f2 ；(2. 5)通過正交解調，解調后頻偏信號由ADC轉成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字處理后形成新 的CW圖像。上述兼容兩種工作頻率的實施例采用的如圖5所示的結構，同理，如圖采用如圖6 所示的原理結構的話，如圖10所示，第二矩陣開關采用32X10矩陣開關，其對應低噪放大通 道，回波信號經(jīng)過低噪放放大，以及矩陣開關切換后，通過一對多的電子開關，如10個1對2 開關或者16個1對多的電子開關，來選擇不同的模擬延遲線模塊，并在來自探頭識別單元 的控制信號下，控制第二開關單元選擇某一接收通道的回波信號輸入正交解調電路，對波 束合成后的射頻回波信號正交解調，得到多普勒頻移信號，再依次經(jīng)過ADC模數(shù)轉換和數(shù) 字處理電路，對多普勒頻移信號進行處理，形成聲譜圖，從而實現(xiàn)對不同頻率的兼容。在這 種方案中，為實現(xiàn)兩種頻率的探頭兼容，增加了 10個或16個1對2或1對多的電子開關。通過上述具體實施例的方法，本發(fā)明可以輕松實現(xiàn)兩個不同頻率的探頭的CW成 像，在實際應用中，可根據(jù)接收和發(fā)射通道的數(shù)量以及需要實現(xiàn)的CW的通道數(shù)可以靈活的 選擇擴展到多個頻率的兼容。具體通過發(fā)射邏輯來控制發(fā)射通道的選擇，對應不同的工作 頻率；以及采用不同的發(fā)射通道，對應于不同的接收通路；同時，不同發(fā)射頻率的回波信號 也會進入到不同的接收通路中，并將接收到的回波信號變成電流信號送入對應頻率的延遲 線中，從而實CW的變頻功能。上述內容中關于CW成像、B圖像、C圖像、PW圖像、探頭、高壓 隔離、低噪放、正交解調、本振、相位噪聲、低通濾波、AD采樣、ADC、矩陣開關、電子開關和延遲線等技術為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。利用本發(fā)明的方案相比較現(xiàn)有的正交解調與波束合成集成方案，所需要的復雜控 制信號和時鐘信號較少，相應的成本就低、噪聲也低；同時，所需單板的面積以及單板的功 耗較少，因此更有利于在現(xiàn)在的機器，尤其是便攜機器上使用；另外，相對于現(xiàn)有的單延遲 線合成方案，本發(fā)明也解決了不能支持多個頻率探頭進行CW成像的問題。綜上所述，基于上述超聲成像系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了連續(xù)波多普勒處理裝置，其包 括依次串聯(lián)的正交解調電路、A/D轉換電路以及數(shù)字處理電路；其還包括切換開關單元和 模擬延遲線模塊；在所述低噪聲放大電路的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間并聯(lián) 至少兩個所述模擬延遲線模塊，用于對低噪聲放大處理后的回波信號進行波束合成處理； 所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間，以及所有模擬延遲線模 塊的輸入端與所述低噪聲放大電路的輸出端之間，串聯(lián)所述切換開關單元，用于根據(jù)所述 探頭的工作頻率，切換相應的模擬延遲線模塊作為回波信號的接收通道。本發(fā)明可以通過 軟件編程，或者是硬件搭建的方式建立單個連續(xù)波多普勒處理功能模塊，利用相關的匹配 接口替換原有超聲系統(tǒng)中的相關部件，實現(xiàn)本發(fā)明所述的使超聲系統(tǒng)兼容多種工作頻率的 功能。本發(fā)明由于采用了可選擇的發(fā)射通道和接收通道，來對應探頭的多種工作頻率； 同時，相應發(fā)射頻率下的回波信號也進入了對應的接收通道中；以及，將接收的回波信號切 換到與探頭當前工作頻率相對應的延遲線中進行了波束合成；實現(xiàn)了在連續(xù)波多普勒模式 下實現(xiàn)多頻率成像，并且功耗低、成本低，滿足了便攜超聲診斷儀和部分臺車超聲診斷儀對 在連續(xù)波多普勒模式下實現(xiàn)多頻率成像的要求。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 例如擴展到128陣元等不同陣元數(shù)量的探頭，以及正交解調與波束合成集成的變化方案 等，而所有這些改進和變換都本應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種超聲成像系統(tǒng)，包括探頭及其發(fā)射控制電路、低噪聲放大電路以及連續(xù)波多 普勒處理電路；所述連續(xù)波多普勒處理電路包括依次串聯(lián)的正交解調電路、A/D轉換電路 以及數(shù)字處理電路；其特征在于，所述連續(xù)波多普勒處理電路還包括切換開關單元，和與 所述探頭工作頻率適配的模擬延遲線模塊；在所述低噪聲放大電路的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間并聯(lián)至少兩個所 述模擬延遲線模塊，用于對低噪聲放大處理后的回波信號進行波束合成處理；所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間，以及所有模擬延遲 線模塊的輸入端與所述低噪聲放大電路的輸出端之間，串聯(lián)所述切換開關單元，用于根據(jù) 所述探頭的工作頻率，切換相應的模擬延遲線模塊作為回波信號的波束合成接收通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低噪聲放大電路中包括至少兩路低 噪聲放大接收通道，每一路低噪聲放大接收通道的輸入與所述探頭相連，其輸出與所述一 路波束合成接收通道相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述切換開關單元包括至少兩個分別串 聯(lián)在所述低噪聲放大電路的一路輸出端與一模擬延遲線模塊的輸入端之間的第一矩陣開 關單元；以及，所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間的第二開 關單元。
4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述切換開關單元包括輸出端分別與所 有模擬延遲線模塊輸入端相連的一對多電子開關，串聯(lián)在所述低噪聲放大電路的輸出端或 一路輸出端與所述電子開關輸入端之間的矩陣開關，以及，所有模擬延遲線模塊的輸出端 與所述正交解調電路的輸入端之間的第二開關單元。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述切換開關單元的 控制端相連的探頭識別單元，用于識別探頭工作頻率，并根據(jù)識別的工作頻率產(chǎn)生用于控 制所述切換開關單元的開關切換控制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭包括至少兩個部分，當其中一個 部分作為發(fā)射超聲信號的發(fā)射通道時，另一個部分作為接收超聲回波信號的接收通道；且 所述探頭識別單元與所述探頭的控制發(fā)射電路相連，用于根據(jù)識別的工作頻率產(chǎn)生用于選 擇所述發(fā)射通道的控制信號。
7.—種在連續(xù)波多普勒模式下超聲成像系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟A、識別超聲探頭的工作頻率，選擇超聲探頭的部分陣元作為發(fā)射通道，并將另一部分 陣元作為接收通道，每一個通道對應有一個延遲線進行波束合成；B、所述接收通道獲取的回波信號依次經(jīng)過低噪聲放大處理后，進入與該接收通道相對 應的延遲線進行波束合成；C、波束合成結果依次進行正交解調、模數(shù)變換以及數(shù)字信號處理后形成連續(xù)波多普勒 模式下的圖像。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述超聲探頭包括至少兩個部分，根據(jù)超 聲探頭的工作頻率選擇其中一個部分作為發(fā)射超聲信號的發(fā)射通道時，選擇另一個部分作 為接收超聲回波信號的接收通道。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括在低噪聲放大處理之 前對回波信號進行高壓隔離處理。
10.一種連續(xù)波多普勒處理裝置，包括依次串聯(lián)的正交解調電路、A/D轉換電路以及數(shù) 字處理電路；其特征在于，還包括切換開關單元和模擬延遲線模塊；在所述低噪聲放大電路的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間并聯(lián)至少兩個所 述模擬延遲線模塊，用于對低噪聲放大處理后的回波信號進行波束合成處理；所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間，以及所有模擬延遲 線模塊的輸入端與所述低噪聲放大電路的輸出端之間，串聯(lián)所述切換開關單元，用于根據(jù) 所述探頭的工作頻率，切換相應的模擬延遲線模塊作為回波信號的接收通道。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述低噪聲放大電路中包括至少兩路 低噪聲放大接收通道，每一路低噪聲放大接收通道與所述探頭的部分陣元相連。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述切換開關單元包括至少兩個分別 串聯(lián)在所述低噪聲放大電路的一路輸出端與一模擬延遲線模塊的輸入端之間的第一矩陣 開關單元；以及，所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述正交解調電路的輸入端之間的第二 開關單元。
13.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述切換開關單元包括輸出端分別與 所有模擬延遲線模塊輸入端相連的一對多電子開關，串聯(lián)在所述低噪聲放大電路的一路輸 出端與所述電子開關輸入端之間的矩陣開關，以及，所有模擬延遲線模塊的輸出端與所述 正交解調電路的輸入端之間的第二開關單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲成像系統(tǒng)及其控制方法和連續(xù)波多普勒處理裝置，其連續(xù)波多普勒處理電路包括切換開關單元，和與探頭工作頻率適配的模擬延遲線模塊；低噪聲放大電路的輸出端與正交解調電路的輸入端之間并聯(lián)至少兩個模擬延遲線模塊，用于對回波信號進行波束合成處理；所有模擬延遲線模塊的輸出端與正交解調電路的輸入端之間，以及所有模擬延遲線模塊的輸入端與低噪聲放大電路的輸出端之間，串聯(lián)切換開關單元，用于根據(jù)探頭的工作頻率，切換相應的模擬延遲線模塊作為回波信號的波束合成接收通道。本發(fā)明實現(xiàn)了在連續(xù)波多普勒模式下兼容多頻率成像，并且功耗低、成本低，滿足了便攜超聲診斷儀和部分臺車超聲診斷儀對CW成像的變頻要求。
文檔編號A61B8/06GK102078204SQ20091018864
公開日2011年6月1日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權日2009年12月1日
發(fā)明者尤奎, 胡銳 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司