[发明专利]基于USB3.0的超声数据处理及传输装置和方法、超声诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像领域，特别是涉及一种基于USB3.0的超声数据处理及传输装置和方法、超声诊断系统。

背景技术

医学影像是为了医疗或医学研究，对人体或人体某部分，以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程。医学影像泛指通过X光成像、X线计算机断层扫描成像、磁共振成像、超声成像和光学相干层析扫描技术等检查人体无法用非手术手段检查的部分的过程。

随着医学超声成像技术的发展，为了获得更清晰的图像，超声成像装置的探头阵元数越来越多，对数据采集的要求越来越高，而传统的超声成像数据传输主要采用建立影像工作站或USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）2.0方案，建立影像工作站成本较高，USB2.0的实测传输数据速度一般在40MByte/s（兆字节/秒）以下，传输速度慢。

发明内容

基于此，有必要针对传统的超声成像数据传输速度慢且成本高的问题，提供一种能提高数据传输速度且成本低的基于USB3.0的超声数据处理及传输装置。

此外，还有必要提供一种能提高数据传输速度且成本低的超声诊断系统。

此外，还有必要提供一种能提高数据传输速度且成本低的基于USB3.0的超声数据处理及传输方法。

一种基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，其设置在超声探头与上位机之间，所述超声探头用于发射超声信号和接收根据所述超声信号反馈的回波信号；所述基于USB3.0的超声数据处理及传输装置包括：前端信号调理电路、模数转换器、现场可编程门阵列、大容量数据存储器及USB3.0桥接芯片；所述前端信号调理电路与所述超声探头相连，用于对所述回波信号进行放大处理；所述模数转换器与所述前端信号调理电路相连，用于将放大处理的回波信号进行模数转换处理；所述现场可编程门阵列分别与所述大容量数据存储器和USB3.0桥接芯片相连；所述现场可编程门阵列用于控制所述超声探头发射超声信号，采集并处理所述经模数转换的回波信号，并将所述回波信号暂存于所述大容量数据存储器，以及从所述大容量数据存储器中读取所述回波信号传输给所述USB3.0桥接芯片；以及所述USB3.0桥接芯片用于接收所述回波信号，并将所述回波信号传输给所述上位机。

在其中一个实施例中，所述现场可编程门阵列包括：

采集控制单元，用于同步所述超声探头、前端信号调理电路、模数转换器的时序；

与所述模数转换器相连的数据处理单元，用于对读取到的回波信号进行数字信号处理；

与所述数据处理单元和大容量数据存储器分别相连的缓冲控制单元，用于控制对所述大容量数据存储器的读写操作；

与所述缓冲控制单元和USB3.0桥接芯片分别相连的传输控制单元，用于将经模数转化后的回波信号通过所述USB3.0桥接芯片传输给所述上位机；

时钟管理单元，用于管理所需各个频率的时钟信号。

在其中一个实施例中，所述缓冲控制单元包括一个数据读写控制器和两个先入先出队列，所述数据读写控制器分别与所述两个先入先出队列相连，所述两个先入先出队列中其中一个与数据处理单元相连，另一个与所述传输控制单元相连。

在其中一个实施例中，所述数据处理单元对所述回波信号进行数字信号处理，包括数字滤波、增益补偿、提取包络和数据编码处理，或者包括数字滤波、积分解调、快速傅里叶变换和数据编码处理。

一种超声诊断系统，包括超声探头和上位机，还包括上述的基于USB3.0的超声数据处理及传输装置，所述基于USB3.0的超声数据处理及传输装置设置在所述超声探头和上位机之间。

一种基于USB3.0的超声数据处理及传输方法，包括以下步骤：

初始化步骤，通过现场可编程门阵列初始化大容量数据存储器和USB3.0桥接芯片的工作参数及状态；

读写步骤，通过前端信号调理电路对超声探头接收的回波信号进行放大处理，再经模数转换器将放大处理的回波信号进行模数转换处理，通过所述现场可编程门阵列将模数转换的回波信号进行处理并暂存于所述大容量数据存储器中，以及所述现场可编程门阵列读取所述大容量数据存储器中的回波信号，并将所述回波信号传输给所述USB3.0桥接芯片；以及

传输步骤，所述USB3.0桥接芯片将所述回波信号传输给上位机。

在其中一个实施例中，所述现场可编程门阵列包括采集控制单元、数据处理单元、缓冲控制单元和传输控制单元；

所述读写步骤包括：