專利名稱：一種超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲成像系統(tǒng)波 束合成裝置。
背景技術(shù)：
超聲醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的一個(gè)重要組成部分。醫(yī)學(xué)超聲影像學(xué)是臨 床醫(yī)學(xué)、聲學(xué)和電子計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的交叉學(xué)科，它的范圍是在整個(gè)醫(yī) 學(xué)影像學(xué)的歷史發(fā)展中形成的，并且還在不斷更新變化，超聲診斷對(duì)于 醫(yī)學(xué)各學(xué)科之重要意義已經(jīng)得到人們的認(rèn)同。醫(yī)學(xué)超聲成像技術(shù)由于具
有完全、適應(yīng)面廣、直觀、可重復(fù)、對(duì)軟組織鑒別力強(qiáng)、靈活及價(jià)廉等 優(yōu)點(diǎn)，所以在現(xiàn)代診斷技術(shù)中占有極為重要的地位。
二十世紀(jì)九十年代起，數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)成為主流。如圖l所示， 數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)通常是系統(tǒng)發(fā)出發(fā)射激勵(lì)經(jīng)高壓開關(guān)激勵(lì)探頭發(fā) 射聲波，聲波經(jīng)人體組織反射回探頭，經(jīng)接收放大、數(shù)字波束合成、信
號(hào)處理后進(jìn)行DSC,最后進(jìn)行顯示。
一般的數(shù)字波束合成器都是通過采樣率20-40Mhz、采樣精度為8-12 位的ADC來對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，通過內(nèi)插及延時(shí)進(jìn)行數(shù)字波束合成。 如圖2所示，F(xiàn)IFO存儲(chǔ)器和線性插值單元分別提供信號(hào)的粗延時(shí)和細(xì)延 時(shí)，粗延時(shí)的精度是信號(hào)釆樣間隔，細(xì)延時(shí)的精度是信號(hào)采樣間隔除以 插值數(shù)，而通道加權(quán)單元是根據(jù)不同的通道位置，對(duì)信號(hào)乘以一定的系 數(shù)，再對(duì)各通道的信號(hào)進(jìn)行求和，從而起到降低旁瓣的作用?，F(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字波束合成器有如下缺點(diǎn)
1、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC價(jià)格過于昂貴，導(dǎo)致成本較高；
2、 在數(shù)字波束合成過程中進(jìn)行內(nèi)部插值運(yùn)算，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜，因 為為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦，在合成一個(gè)波束的過程中，延時(shí)是深度和通道 位置的函數(shù)，延遲控制單元需要不斷的更新各通道的延時(shí)。
如圖3所示，三角積分器也可以稱為Ai:轉(zhuǎn)換器，它是一種基于過采 樣原理的AD轉(zhuǎn)換器。2為量化器，2—'為反量化器。三角積分器的階數(shù)， 是由濾波單元h(t)的頻率響應(yīng)h(f)來決定。零階的三角積分器，相當(dāng)于傳 統(tǒng)的ADC。而一階以上的三角積分器可以利用其噪聲采樣的特性，來改 善信噪比。二階的三角積分器每增大兩倍的取樣頻率，就相當(dāng)于取樣精 度提高了2.5位。三角積分器可以把h(f)設(shè)計(jì)為帶通濾波器或者低通濾波 器，來符合應(yīng)用的要求。三角積分器是一種過采樣率AD轉(zhuǎn)換器，在這種 AD轉(zhuǎn)換器中，不存在輸入和輸出一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是通過輸出數(shù)字信 號(hào)的平均值來代表^f皮采樣點(diǎn)的大小的。因?yàn)樵贏D轉(zhuǎn)換中存在數(shù)字濾波器 的計(jì)算，所以每個(gè)輸入信號(hào)都會(huì)影響到 一連串的輸出信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置， 克服現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字波束合成器使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換導(dǎo) 致成本過高的缺陷，以及進(jìn)行內(nèi)部插值運(yùn)算導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜的缺陷。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，包括至少兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和求 和單元，每一個(gè)所述才莫數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述求和單元相連，所述 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存器，所述低通 三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄存器與所述求和單元相連。
所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其中還包括動(dòng)態(tài)聚焦控制單 元，所述動(dòng)態(tài)聚焦控制單元與每一個(gè)所述移位寄存器相連。
所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其中還包括低通濾波器，所述 求和單元的輸出端與所述低通濾波器相連。
所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其中還包括降頻單元，所述低 通濾波器的輸出端與所述降頻單元相連。
所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其中所述低通三角積分器設(shè)為 二階低通三角積分器。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置采用至少二 階的低通三角積分器取代價(jià)格昂貴的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而 且低通三角積分器具備高頻取樣的特性，這樣就大大降低了成本，降低 了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，減小了對(duì)數(shù)據(jù)總線的寬度要求。


本發(fā)明包括如下附圖
圖1為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字波束合成器示意圖3為現(xiàn)有^R術(shù)三角積分器示意圖4為本發(fā)明數(shù)字波束合成裝置示意圖5為本發(fā)明使用的二階低通三角積分器示意圖6為本發(fā)明對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)足的示意圖。
具體實(shí)施例方式
5下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明 如圖3所示，本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置包括至少兩個(gè)模數(shù) 轉(zhuǎn)換單元和求和單元，每一個(gè)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述求和單 元相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存 器，所述^^通三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄 存器與所述求和單元相連。還包括動(dòng)態(tài)聚焦控制單元，所述動(dòng)態(tài)聚焦控 制單元與每一個(gè)所述移位寄存器相連。還包括低通濾波器，所述求和單 元的輸出端與所述低通濾波器相連。還包括降頻單元，所述低通濾波器 的輸出端與所述降頻單元相連。對(duì)于每個(gè)通道，來自陣元的回波信號(hào)經(jīng) 時(shí)間增益補(bǔ)償模塊TGC接收放大后，由低通三角積分器轉(zhuǎn)換成一位的數(shù) 字信號(hào)，采樣后的信號(hào)儲(chǔ)存在一位位寬的移位寄存器中，由動(dòng)態(tài)聚焦控 制單元來對(duì)信號(hào)加以接收延遲和聚焦補(bǔ)值放入控制。各通道的一位信號(hào) 經(jīng)過延遲和補(bǔ)值后，由求和單元合成為一路多位波束。合成后的波束經(jīng) 低通濾波器(重建濾波器)濾除高頻干擾，再經(jīng)過降頻單元降低頻率后 進(jìn)行輸出。
如圖4所示，本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置采用的二階低通三 角積分器電路只需要三個(gè)放大器、 一個(gè)寄存器和一些電容電阻所組成， 模擬輸入信號(hào)經(jīng)過二階低通三角積分器電路的積分和反饋后，與參考電 壓進(jìn)行比較，而后被輸入到一個(gè)Latch中，成為一位的數(shù)字信號(hào)，只有高、 低兩個(gè)狀態(tài)，分別代表+1和-1。 二階低通三角積分器利用采樣頻率的上 升來代替采樣精度的增加，在本發(fā)明中，采樣頻率每增加兩倍，相當(dāng)于 采樣精度增加2.5位。
動(dòng)態(tài)聚焦的時(shí)候，回波信號(hào)相對(duì)于波束中心位置的延遲時(shí)間會(huì)隨回 波深度的增大而減少，當(dāng)某一時(shí)間點(diǎn)的延時(shí)發(fā)生改變的時(shí)候，就需要加 入一個(gè)額外的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在傳統(tǒng)的數(shù)字波束合成器中，通過延時(shí)采樣及內(nèi) 插來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦。在基于低通三角積分器的數(shù)字波束合成器中，因?yàn)閿?shù)據(jù)只有一位，所以不能通過插值來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦，只能通過別的方式
來加入采樣點(diǎn)。補(bǔ)足釆樣點(diǎn)的方法應(yīng)該滿足以下的要求
*補(bǔ)足的采樣點(diǎn)應(yīng)該也是一位信號(hào)。
*補(bǔ)足的采樣點(diǎn)不能影響三角積分器的解調(diào)。
*用于計(jì)算釆樣點(diǎn)的算法必須比較簡單，應(yīng)該可以在高頻的工作頻率 下，實(shí)時(shí)計(jì)算出補(bǔ)足的采樣點(diǎn)。
如圖5所示，為了滿足以上的要求，在本發(fā)明中，利用陣元的對(duì)稱 性和聚焦延時(shí)相對(duì)于探頭中心點(diǎn)的對(duì)稱性，在需要進(jìn)行補(bǔ)值的地方，將 大小相等而方向相反的兩個(gè)值分別賦予兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的通道，在本發(fā)明 中，就是在一邊加入+1, —邊加入-1。而兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的通道的延遲控制 通道完全相同。在一個(gè)16通道的超聲成像系統(tǒng)中，對(duì)稱的兩個(gè)通道通 道一和通道十六為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦，需要在信號(hào)流中相同位置插入一個(gè) 數(shù)據(jù)，則我們?cè)谕ǖ酪坏脑撐恢貌迦?1，而在通道十六的該位置中插入 -1。
本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神，可以有多種變形方案 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局 限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu) 變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其特征在于包括至少兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和求和單元，每一個(gè)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述求和單元相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存器，所述低通三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄存器與所述求和單元相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其特征在 于還包括動(dòng)態(tài)聚焦控制單元，所述動(dòng)態(tài)聚焦控制單元與每一個(gè)所述移 位寄存器相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其特征在 于還包括低通濾波器，所述求和單元的輸出端與所述低通濾波器相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其特征在 于還包括降頻單元，所述4氐通濾波器的輸出端與所述降頻單元相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，其特征在 于所述低通三角積分器設(shè)為二階低通三角積分器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置，包括至少兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和求和單元，每一個(gè)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述求和單元相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少二階的低通三角積分器和移位寄存器，所述低通三角積分器的輸出端與所述移位寄存器相連，所述移位寄存器與所述求和單元相連。本發(fā)明超聲成像系統(tǒng)波束合成裝置采用至少二階的低通三角積分器取代價(jià)格昂貴的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而且低通三角積分器具備高頻取樣的特性，這樣就大大降低了成本，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，減小了對(duì)數(shù)據(jù)總線的寬度要求。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101485577SQ200810242129
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者鈺 張 申請(qǐng)人:深圳市藍(lán)韻實(shí)業(yè)有限公司