[发明专利]一种超声调制成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗超声成像技术领域，尤其涉及一种超声调制成像系统及方法。

背景技术

医疗超声成像技术是一种基于超声波的影像技术，随着医学、材料、计算机、电子工程等技术的飞速发展，医疗超声成像设备的性能不断提高、功能不断完善、用途不断扩展。超声成像诊断具有高空间分辨率、实时快速成像、操作方法简便、无禁忌、无损伤、可重复、可便携和经济等特点，已经广泛的用于各种医学应用当中，它与CT（Computed Tomography，计算机断层扫描）和MRI（Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像）一起构成了临床医学中必不可少的影像诊断技术。

在医疗超声成像技术中，系统采用高电压信号激励超声换能器产生超声波，超声波通过耦合剂进入到被测组织当中；由于被测组织对超声波有吸收和散射等影响，超声波的强度会随着入射深度的增加而减小。不同的组织对信号的影响不同，例如人体皮肤或者血管壁等组织对超声就有非常大的衰减，而且频率越高，超声波信号在组织内的衰减越大。因此在实际使用当中，常常会为了获得高精度的成像而提供设备的超声波频率，但是又不得不面对衰减增大、穿透深度降低的局限性，导致较深部位的微小组织信息很难通过传统超声波成像来获得。

通常可以做的方法是提高激励换能器的电压以使换能器发出的能量加大，进而可以提高成像的穿透深度。但是该方法存在两个局限性，一是从安全角度出发，从换能器打出的信号能量加大，对人体正常组织的潜在影响就会增大，安全系数降低；第二点是换能器本身也很难承受高的能量激励，过大的能量激励有可能损坏换能器，所以采用增加换能器激励电压的方案在实际应用中很难实现。

目前提出的新技术为超声调制成像技术，该技术通过发送一个时间拉长的有规律的调制数据来增加激励换能器的能量，也就是产生出长序列的超声波束传送到组织当中，调制数据的幅度没有增加以控制瞬时能量来降低风险；但是超声波发送时间被拉长相当于提高了发送能量。在接收数据时，通过特定解调算法将收到的长序列数据解调，可以恢复出超声波原有的成像精度，该方法已经提出并得到了领域内的验证。

而在医学超声成像系统中实现超声调制成像技术目前通用的做法有两种：一种方法为采用通用的大型仪器来进行相关的激励脉冲序列的生成，具体为采用通用信号发生器产生信号源，之后由大功率放大器设备来产生高电压信号进而实现激励脉冲序列的生成，超声波信号采用电脑进行处理；该方法的优点是实现速度快，调试简单；缺点在于系统实现成本非常高，且笨重庞大不易集成；另一种方法为采用高压开关的方法来实现信号的调制，即采用开关信号进行脉冲的调制；该方法实现相对简单，系统成本低廉，但是成像精度较差，而且只能实现一种脉冲调制的方式，大大限制了系统的灵活多样性。

发明内容

本发明提供了一种超声调制成像系统及方法，旨在解决现有的超声调制成像技术成本高、笨重庞大不易集成、成像精度差且限制系统灵活多样性的技术问题。

本发明提供的技术方案为：一种超声调制成像系统，包括超声处理单元、超声换能器和显示装置，所述超声处理单元包括可编程逻辑门阵列，所述可编程逻辑门阵列用于超声调制激励信号的控制以及超声波信号的解调处理，所述超声换能器用于通过激励信号产生超声波信号到被测组织当中，同时将被测组织反射回的超声波信号转换为电气回波信号并传输至超声处理单元进行解调处理，所述显示装置用于超声图像数据的显示处理。

本发明的技术方案还包括：所述超声处理单元还包括数模转换器和功率放大器，所述可编程逻辑门阵列产生调制激励数字信号，所述数模转换器用于将数字信号转换成模拟信号，所述功率放大器用于将模拟信号放大至高电压激励信号，并通过高电压激励信号激励超声换能器产生超声波信号。

本发明的技术方案还包括：所述超声处理单元还包括低噪声放大器、滤波器及模数转换器，所述低噪声放大器用于将超声换能器转换的电气回波信号幅度放大，所述滤波器用于将放大的电气回波信号进行滤波处理，所述模数转换器用于将放大滤波之后的电气回波信号转换为数字超声信号，并通过高速接口传送至可编程逻辑门阵列进行数据解调处理。