[发明专利]一种超声诊断仪

说明书

技术领域

本发明涉及超声诊断仪，尤其涉及一种可灵活改变发射功率及可多级增益放大的超声诊断仪，以适应各类人体组织，避免对胎儿的伤害并使近场图像更加清晰。

背景技术

在医学成像系统中超声诊断仪已成为人们最为常用的一种诊断设备。超声波可以在人体组织内传播，同时衰减不是很大，声波在人体组织中的传播速度约为每秒1540米，所以医学超声波成像使用的超声波波长为0.15毫米至1.5毫米之间，超声波扫描成像能提供实时影像，对人体软组织探测和心血管脏器的血流动力学观察有其独到之处，具有广阔的发展前景。特别是近年来，超声成像技术有了很大的发展，超声诊断仪从采用模拟技术发展到采用模拟/数字混合技术，20世纪90年代末出现了全数字式声束技术，人们根据声束形成的特点，通过计算机来控制每个与图像质量密切相关的参量，如声学透镜、声束孔径、超声基阵旁瓣和发射波形的形状等，使图像质量有了极大的改善。

如图1所示，现有的超声诊断仪由计算机作为其主要控制器，通过标准的PCI(即Peripheral Component Interconnection)总线接口与超声探测装置相连接，实现数据的上传与下载。如图2所示，现有的超声诊断设备主要由五部分组成：探头接口电路，接收模块，发射模块，波束合成器，数字信号处理模块。具体的实现原理是这样的：发射模块发送出的脉冲加到探头阵元的晶片上，晶片发出的超声波脉冲在人体的软组织中传播，当超声波碰到人体组织后发生反射，反射回来的回波通过接收模块进行放大和处理，处理后的信号通过PCI卡上传到计算机，然后通过显示器显示出图象。如果超声诊断设备支持通过界面改变参数，则计算机将相应的数据进行处理后通过PCI卡下载到超声探测装置。

探头接口电路包括探头识别电路和探头切换电路，探头识别电路用于识别不同的探头，同时将识别到的信号传送给数字信号处理模块，以确保此时使用的探头是正确的，当错误连接探头或探头型号错误时，能及时切断相关的电路，从而起到保护的作用。探头切换电路是指一组带有控制电路的电子开关，当控制面板发出控制信号指令时，通过计算机传到PCI卡再传到数字信号处理模块，数字信号处理模块发出控制信号，使激活的探头的阵元同发射电路高压脉冲信号的输出端相连接。实际上探头的每个阵元和发射模块的放大器连接。假设探头的阵元数为n个，则对应的发射电路也为n个。当探头的阵元发出超声探测信号后，在人体的组织上产生回波，返回的微弱信号加到接收模块的限幅器上。而事实上，发射模块的输出端同接收模块的限幅器输入端是相连接的；发射模块包含脉冲驱动电路和脉冲放大电路，通常由数字信号处理模块发出的脉冲信号只有几伏，需经过驱动电路放大到十几伏的脉冲信号才能驱动脉冲功率放大电路，脉冲功率放大电路将脉冲信号放大到一百多伏，然后加到探头阵元的晶片上，发出超声探测信号。

接收模块包括：限幅器，模拟电子开关，前置预放和可变增益放大器，A/D模数转换电路，D/A数模转换电路，低通滤波器。从探头返回的信号有的很强，甚至高达几十伏，有的则在几个微伏，这样就强的很强而弱的很弱，所以限幅器的任务就是要将过强的信号衰减，限定在一定幅度内。发射模块的输出端与限幅器的输入端是连在一起的，所以它们是一一对应的。经过限幅器出来的回波信号传送到前置放大器，并进行放大后传送到矩阵模拟开关。矩阵模拟开关将信号传送到可变增益的放大器进行进一步的放大，并进行滤波处理后，传送给模数转换器进行模数转换，模数转换后的数字信号加到波束合成器进行处理。波束合成器完成对超声波束的延时和聚焦，完成聚焦后的信号传送到数字信号处理模块。经数字信号处理模块处理后的信号再传送到PCI卡。而另一部分传送到D/A数模转换电路。数模转换后的信号经低通滤波器滤波后，再去控制可变增益放大器的放大倍数。

现有的超声诊断仪有如下缺点：

1具有和探头阵元数相应的多个发射电路，并且每个发射电路的功率都不可调，无法对胎儿起到保护作用；

2接收模块只设置有一级可调的增益控制放大器，可变增益范围小；这对近场的回波信号处理是非常不利的，会造成近场的图象亮度过高，看不清近场的图象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超声诊断仪，克服现有技术的超声诊断仪发射电路的功率都不可调的缺陷；以及接收模块只设置有一级增益放大器，可变增益范围小的缺陷。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：