[发明专利]超声连续波多普勒成像系统

说明书

技术领域

本申请涉及超声设备，具体涉及一种超声连续波多普勒成像系统。

背景技术

在医用超声成像系统的频谱多普勒成像过程中，超声前端发射超声信号进入人体目标组织，检测其多普勒频移（Doppler Frequency Shift）信息，并实时获取其频谱或功率谱，经过特定处理，最终显示为多普勒频谱图，其包含着与人体组织运动或血流的速度相关信息。多普勒频谱图通常与相应的声音信息一起同步输出，又叫多普勒声谱图。

多普勒成像方式一般分为脉冲多普勒(PW)和连续波多普勒(CW)两种方式。PW一般通过距离选通功能用于特定血管的血流检查，CW方式连续发射和接收超声信号，无法进行距离选通，其优点在于具有非常高的测速范围，一般用于高速血流检查，如心脏反流速度测量等。

医用超声系统前端电路中，LNA（低噪声放大器）的本底噪声决定了可以检测到的最微弱的信号，同时，特别是在CW多普勒信号处理中，前端电路却还必须能承受极强的串扰信号，要求在超声系统的所有信号中，CW多普勒具有最大的动态范围，因此超声CW多普勒成像图像性能指标中，灵敏度是最重要的一个指标。最直接影响到灵敏度的因素是发射能量，一般会被声输出所限制。美国食品药品监督局（FDA）规定了医用超声的声输出的各项指标，Ispta.3（衰减后的空间峰值时间平均声强）、MI(机械指数)、TI(热指数)，尤其是TI(热指数)对规定，对发射能量形成了限制。

同时，IEC也规定了探头表面温升的限制标准。例如对于外用探头，在室温（23±3℃）下探头与仿人体组织体模接触时，在30分钟之内探头表面温升不超过10度；对于介入探头，在30分钟之内探头表面温升不超过6度。对于体表应用的探头，IEC假定体表温度为33度，加上10度的最高温升限制，则作用于体表的探头最高表面温度不得超过43度；对于介入探头，IEC假定与探头的接触面初始温度为37度，加上6度的最高温升限制，介入探头的最高表面温度也是不得超过43度。IEC也规定了在室温下，静止的空气中温升不超过27度。

可见，CW成像发射能量一般会被探头表面温度所限制，通常情况下，发射电压越高，发射能量越大，超声成像系统的灵敏度也越好，但发射电压越高，相应的探头表面温度也越高。对于CW来说，目前的采用的发射和接收方案是，换能器阵列（即阵元）的一半用于发射正弦波，而另一半则进行回波的接收，当用于发射的阵元温度不断升高或升温过快时，很容易导致探头表面局部温度过高而超出FDA和IEC的法规要求。受制于探头表面温升的要求，目前CW成像系统中无法通过提高发射电压来提高系统的灵敏度。

发明内容

本申请提供一种超声连续波多普勒成像系统，在满足探头表面温升到要求下可提高发射电压。

根据本申请的第一方面，提供一种超声连续波多普勒成像系统,包括：

探头，所述探头包括换能器，换能器用于将电信号转换为超声波并发射，和将接收的回波转换为回波电信号并输出，所述换能器包括多个阵元，所述阵元包括第一阵元组和第二阵元组；

发射单元，包括根据发射波形产生设定频率的连续波的波形发生器和至少一个发射通道，所述发射通道将连续波的脉冲信号激励到对应的探头阵元；

接收单元，包括至少一个用于接收探头输出的回波电信号的接收通道和回波处理单元，回波处理单元与接收通道相连，对接收通道输出的回波电信号进行处理，并输出超声图像数据；

切换电路，其连接在阵元与发射通道或接收通道之间，用于通过状态切换将第一阵元组和第二阵元组分别与发射通道和接收通道连接或断开；

控制器，其输出端耦合至切换电路，控制切换电路的状态切换，使第一阵元组连接到发射通道和接收通道中的一个，使第二阵元组连接到发射通道和接收通道中的另一个，且每间隔设定时间使第一阵元组和第二阵元组互换连接通道。

根据本申请的第二方面，提供一种超声连续波多普勒成像系统,包括：

探头，所述探头包括换能器，换能器用于将电信号转换为超声波并发射，和将接收的回波转换为回波电信号并输出，所述换能器包括多个阵元，所述阵元包括第一阵元组和第二阵元组；

发射单元，包括根据发射波形产生设定频率的连续波的波形发生器和至少一个发射通道，所述发射通道将连续波的脉冲信号激励到对应的探头阵元；

接收单元，包括至少一个用于接收探头输出的回波电信号的接收通道和回波处理单元，回波处理单元与接收通道相连，对接收通道输出的回波电信号进行处理，并输出超声图像数据；