[发明专利]一种合成孔径超声成像装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及医用超声探测设备领域，尤其涉及一种合成孔径超声成像装置及方法。

背景技术

医学超声成像技术在现代医学影像技术中发挥着重要的作用，与其它影像诊断技术相比，超声诊断成像的实时、无创、便携和低成本尤其受到医护人员和患者的的青睐。尽管如此，超声成像的便携与诊断图像之间的矛盾仍没有充分的解决。当前的超声诊断设备在保证图像性能的前提下由于超声系统本身的物理通道数限制仍然无法达到像移动通讯设备一样便携方便。

衡量超声诊断图像的主要指标包括：图像空间分辨率、图像的对比度、图像的时间分辨率。超声系统的通道数从根本上决定了以上指标，同时也决定了系统的面积、体积等便携式指标。目前的便携式超声系统都是为了保证图像的质量，在系统通道数上无法进行妥协，只能通过电子制造工艺技术的改进减少通道链路上的器件面积和体积，尽可能的满足便携的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种合成孔径超声成像装置及方法，针对现有技术中的不足，以优化系统的复杂度和实现超声系统的便携式突破，解决了超声诊断设备在保证图像性能的前提下由于超声系统本身的物理通道数限制仍然无法达到像移动通讯设备一样便携方便的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种合成孔径超声成像装置，包括超声主机系统、图像显示系统、数据处理系统和超声换能器系统；所述超声主机系统为包括FPGA处理器的超声装置主体；所述超声换能器系统与所述超声主机系统连接；所述超声换能器系统用于发射和接收超声波，并实现电信号与超声波的转换；所述数据处理系统对所述超声换能器系统反馈的电信号进行数据处理形成图像信息；所述图像显示系统对所述数据处理系统形成的图像信息进行图像显示。

作为上述装置的一种优选方案，所述超声换能器系统包括探头、能量施加装置、模拟前端模块、发送接收选择开关；所述模拟前端模块包括压控增益放大器和模数转换；所述模拟前端模块、发送接收选择开关、能量施加装置、探头依次连接。

作为上述装置的一种优选方案，所述FPGA处理器包括驱动单元、超声单元、波束合成单元和低通滤波单元；所述驱动单元与所述能量施加装置连接以驱动所述能量施加装置；所述超声单元与所述发送接收选择开关连接以控制超声换能器系统发射和接收超声波；所述波束合成单元对波束进行合成处理；所述低通滤波单元对合成的波束进行低通滤波处理。

作为上述装置的一种优选方案，所述数据处理系统包括对信号的解调、滤波、坐标转换的数据处理。

一种合成孔径超声成像方法，使用权利要求1所述的合成孔径超声成像装置，并通过以下方式进行一帧图像的扫描：

S1：由所述超声主机系统进行控制，控制所述超声换能器系统从一侧至另一侧以合成发射模式进行发射，对人体组织进行扫描；合成发射模式根据配置，每次以系统物理通道数的最大值进行发射；

S2：切换超声主机控制系统，转为合成发射模式下对应的合成接收模式，接收通道数据，进行合成发射模式和合成接收模式下的波束合成处理，形成的扫描波束在数据处理系统中进行缓存处理。

S3：重复S1-S2中的合成发射模式和合成接收模式，每一次合成发射模式和合成接收模式周期内都对该次形成的波束与上一次形成的波束进行叠加处理，直到整个合成发射模式和合成接收模式完毕后形成扫描线。

S4：扫描线经过所述数据处理系统形成图像，通过所述图像显示系统进行超声诊断图像的显示。

作为上述方法的进一步改进，S1中确定发射阵列组合；S1还包括：

确定发射模式中阵元的个数x，系统的通道数c，确定x个阵元对应的标准聚焦延时，发射的阵列组合n≥fix(x/c)；

作为上述方法的进一步改进，S2中确定接收阵列组合；S2还包括：

确定接收模式中阵元的个数y，系统的通道数c，确定y个阵元对应的标准聚焦延时，接收的阵列组合m≥fix(y/c)；

作为上述方法的进一步改进，S3还包括：

S3.1：共可获得max(m,n)个发射波束和接收波束，每形成一个波束都进行延时叠加处理，对max(m,n)个波束全部处理完毕后形成完整的扫描线；

S3.2：通过配置不同的延时参数，可以形成多条完整的扫描线，并对这些扫描线在数据处理系统中进行缓存处理；

作为上述方法的进一步改进，S4还包括：