[发明专利]超声弹性成像实时处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声医学影像领域，具体来说是基于FPGA实现的实时超声弹性成像系统。

背景技术

超声探测目标的弹性信息，作为一项比较重要的生物指标，在临床上有一定的指导意义。准静态弹性成像技术，可以通过超声仪器对检测目标的硬度信息进行获取。作为超声影像领域重要的临床分支应用，这项技术在过去的二十几年得到深入的研究。

如何快速实时地获取检测目标在受到压力后的空间位移信息，是准静态超声弹性成像中最棘手的问题。目前已有研究表明基于信号互相关技术的空间位移信息估计是比较准确可靠的方法。然而，这种算法包含了一系列乘法和积分等复杂的逻辑运算，对硬件资源消耗很大。现阶段，超声弹性成像的典型处理架构是通过FPGA把前端射频数据上传到PC，由PC来进行弹性成像处理，这种处理方法对PC的性能提出了很大的挑战。高性能的PC往往需要高性能的主板与之配合，这种硬件系统架构无疑增加了低端产品的成本。

基于FPGA的嵌入式系统设计方案可以将复杂的算法集成到硬件系统中，实现片上系统，将硬件成本做到最小化，并且采用这种方案设计出的产品还具有便携，节能等优点。因此，设计一个具有强大数据获取和处理能力的FPGA平台方案，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有弹性成像算法计算量大和低端产品受限于硬件成本的矛盾，提供一种基于FPGA的超声弹性成像实时处理系统，它可以适用于各种大规模可编程阵列平台上，实时显示弹性图。

为实现上述目的，本发明所述的超声弹性成像实时处理系统采用一块FPGA及其外接的RAM，所述FPGA前端连接超声探头及前端模拟电路，FPGA后端连接显示模块；FPGA内部包括超声数字信号获取模块和超声弹性成像实时处理模块，超声数字信号获取模块控制探头发射用于弹性成像的超声波信号，并接收回波信号，然后由超声弹性成像实时处理模块对接收信号进行缓存和处理，并将处理后的弹性图像实时输出到显示模块；

所述超声弹性成像实时处理模块包括依次连接的互相关运算模块、比较模块、空间位移输出模块、梯度运算模块、弹性信息输出模块，其中互相关运算模块有N个，比较模块具有N输入，分别连接N个互相关运算模块；

所述N个互相关运算模块，分别用于计算一空间像素的当前帧数据和存储数据1～N的互相关系数；

所述N输入的比较模块接收N个互相关运算模块输出的互相关系数，用于搜索具有最佳互相关系数的存储数据；

所述空间位移输出模块，用于计算具有最佳互相关系数的存储数据空间位置信息与当前像素位置信息的差值，即位移，并锁存住该空间像素的位移信息；

所述梯度运算模块，用于将空间位移信息转化为弹性信息；

所述弹性信息输出模块，用于动态实时刷新扫查目标中所关注像素的弹性信息。

系统的工作过程如下：

步骤一，在超声数字信号获取模块的控制下对待检查的目标连续扫查多帧图像，并对超声射频原始数据进行存储；

步骤二，互相关运算模块对步骤一中一空间像素的当前帧数据和存储数据进行互相关处理，计算互相关系数：

假设帧数据大小是K，空间像素M的相邻采样值组成的当前帧数据是其中n是当前空间像素M的位置信息，