本發(fā)明涉及超聲成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)超聲成像是集合了物理聲學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科的原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的成像方法，在當(dāng)代醫(yī)學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。隨著超聲成像技術(shù)的發(fā)展，便攜式超聲成像設(shè)備得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。便攜式超聲成像設(shè)備具有體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單、攜帶方便等特點(diǎn)，能夠被廣泛應(yīng)用于各個(gè)場(chǎng)景中。
現(xiàn)有的的便攜式超聲成像設(shè)備主要由以下部分組成：發(fā)射模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、主機(jī)處理端、顯示器等。具體實(shí)現(xiàn)原理為：由發(fā)射模塊進(jìn)行超聲波的發(fā)射，接收模塊對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣、放大后傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的濾波、解調(diào)等處理后通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊送至主機(jī)處理端，主機(jī)處理端將接收到的數(shù)據(jù)處理為在顯示屏上可顯示的圖像，并將該圖像發(fā)送至顯示器進(jìn)行顯示。
然而，現(xiàn)有的便攜式超聲成像設(shè)備，其發(fā)射模塊均會(huì)同時(shí)激勵(lì)多個(gè)陣元(通常在32路以上)，形成聚焦的單一方向的發(fā)射波束，并且在發(fā)射聚焦點(diǎn)上形成最強(qiáng)發(fā)射信號(hào)。這將導(dǎo)致發(fā)射模塊功耗較高。
并且，上述發(fā)射方式導(dǎo)致在遠(yuǎn)離發(fā)射焦點(diǎn)的地方，聲場(chǎng)會(huì)發(fā)生發(fā)散效應(yīng)導(dǎo)致圖像的分辨率不均勻一致,從而影響成像品質(zhì)。因此，為了保證顯示器中顯示的圖像的質(zhì)量，其數(shù)據(jù)處理模塊需要獲得較多的采樣信號(hào)，功耗較高。
因此，現(xiàn)有的便攜式超聲成像設(shè)備需要采用功率較大的組件，從而導(dǎo)致現(xiàn)有的便攜式超聲成像設(shè)備功耗較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種超聲成像設(shè)備，以降低超聲成像設(shè)備的功耗。具體技術(shù)方案如下：
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲成像設(shè)備，所述設(shè)備包括：探頭電路、發(fā)射模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示/操作模塊；
所述發(fā)射模塊，用于根據(jù)從所述顯示/操作模塊接收的操作指令，通過(guò)所述探頭電路的兩個(gè)以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面波；
所述接收模塊，用于通過(guò)所述探頭電路接收所述發(fā)射模塊發(fā)射的柱面波；
所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述接收模塊接收的柱面波通過(guò)孔徑合成，形成雙逐點(diǎn)聚焦圖像，并通過(guò)所述顯示/操作模塊進(jìn)行顯示。
可選地，所述發(fā)射模塊，具體用于分別打開或關(guān)閉各陣元，使各陣元之間發(fā)射存在延時(shí)的超聲波，以形成不聚焦的柱面波。
可選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊，具體用于對(duì)所述接收模塊接收的柱面波數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，形成雙逐點(diǎn)聚焦圖像。
可選地，當(dāng)陣元數(shù)為奇數(shù)時(shí)，所述柱面波的圓心位于正中陣元的中心；當(dāng)陣元數(shù)為偶數(shù)時(shí)，所述柱面波的圓心位于正中兩個(gè)陣元之間的中點(diǎn)。
可選地，所述陣元部署在探頭電路中的探頭上。
可選地，所述陣元為所述探頭上被分割成的材料塊。
可選地，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭中一種或兩種以上復(fù)合探頭。
可選地，所述顯示/操作模塊為觸摸顯示屏。
可選地，所述設(shè)備還包括：雙電源供電模塊，用于為所述超聲成像設(shè)備提供運(yùn)行所需電量；其中，所述雙電源供電模塊包括外部電源和電池。
可選地，所述設(shè)備還包括：無(wú)線通訊模塊，用于將所述數(shù)據(jù)處理模塊得到的所述雙逐點(diǎn)聚焦圖像發(fā)送給外部設(shè)備。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲成像設(shè)備，發(fā)射模塊可以通過(guò)精準(zhǔn)控制多個(gè)陣元按照特定的方式發(fā)射產(chǎn)生不聚焦的柱面波。同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊可以將接收模塊接收的柱面波通過(guò)孔徑合成，形成雙逐點(diǎn)聚焦圖像，使得圖像的品質(zhì)得到提高，特別是圖像的均一性得到顯著提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，發(fā)射模塊不需要形成聚焦的單一方向的發(fā)射波束，數(shù)據(jù)處理模塊使用較少的采樣信號(hào)即可獲得較高品質(zhì)的圖像，因此，能夠降低發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功耗，從而降低了超聲成像設(shè)備的功耗。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
為了降低超聲成像設(shè)備的功耗，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲成像設(shè)備。如圖1所示，該設(shè)備可以包括：探頭電路110、發(fā)射模塊120、接收模塊130、數(shù)據(jù)處理模塊140和顯示/操作模塊150；
發(fā)射模塊120，用于根據(jù)從顯示/操作模塊150接收的操作指令，通過(guò)探頭電路110的兩個(gè)以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面波；
接收模塊130，用于通過(guò)探頭電路110接收發(fā)射模塊發(fā)射的柱面波；
數(shù)據(jù)處理模塊140，用于將接收模塊130接收的柱面波通過(guò)孔徑合成，形成雙逐點(diǎn)聚焦圖像，并通過(guò)顯示/操作模塊150進(jìn)行顯示。
在本發(fā)明實(shí)施例中，為了降低超聲成像設(shè)備的功耗，發(fā)射模塊120可以根據(jù)從顯示/操作模塊150接收的操作指令，通過(guò)探頭電路110的兩個(gè)以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面波。
具體地，發(fā)射模塊120可以分別打開或關(guān)閉各陣元，使各陣元之間發(fā)射存在延時(shí)的超聲波，以形成不聚焦的柱面波。
數(shù)據(jù)處理模塊140可以對(duì)接收模塊130接收的柱面波數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，形成雙逐點(diǎn)聚焦圖像。其中，該圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)都是由水平移動(dòng)柱面波的圓心位置用以掃描整個(gè)探頭表面形成的數(shù)據(jù)集求和得到；所述數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的發(fā)射延時(shí)與接收延時(shí)的和為一個(gè)常數(shù)。
假設(shè)柱面波的圓心的水平坐標(biāo)為n0，陣元間距為p，縱向坐標(biāo)為z0，且陣元N的延時(shí)為0(即N為邊界陣元)則陣元n(n處于n0和N之間)的延時(shí)系數(shù)為：
其中，c為預(yù)設(shè)常數(shù)。
當(dāng)然，在z0＝0的時(shí)候，上面的公式可以大幅度簡(jiǎn)化為
當(dāng)n處于n0和N的區(qū)間之外的時(shí)候，T(n)與上面公式的計(jì)算結(jié)果呈對(duì)稱的結(jié)果，每一種柱面波由柱面的圓心(n0，z0)唯一確定。
需要說(shuō)明的是，每一柱面波的實(shí)現(xiàn)可以由很多孔徑分別來(lái)完成。例如，我們可以把每一種柱面波用M個(gè)孔徑分別實(shí)現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波之后立即使用當(dāng)前孔徑內(nèi)的全部陣元接收回波。
具體地，保持z0不變，逐次改變n0的位置，逐漸移動(dòng)柱面波的圓心位置用以掃描整個(gè)探頭表面。假設(shè)n0可以變換L個(gè)位置，那么每幅圖像需要發(fā)射L*M次。每一次發(fā)射，N*M個(gè)陣元都獨(dú)立的接收回波信號(hào)。每一組回波信號(hào)是一個(gè)1維數(shù)組，長(zhǎng)度為Z。Z和圖像的深度有關(guān)。
由此，在全部超聲脈沖發(fā)射接收都結(jié)束之后，可以獲得L*M*N*M組不同的數(shù)據(jù)，總共由L*M*N*M*Z個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組成。
進(jìn)而，整幅圖像由以上L*M*N*M*Z個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)重構(gòu)出來(lái)。重構(gòu)的原則是：
1.圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)都是由L*M*N*M*Z個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的一個(gè)子集，記為S,求和得到；
2.S中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的發(fā)射延時(shí)與接收延時(shí)的和為一個(gè)常數(shù)(在有誤差的情況下近似為一個(gè)常數(shù))。
其中，當(dāng)陣元數(shù)為奇數(shù)時(shí)，柱面波的圓心位于正中陣元的中心；當(dāng)陣元數(shù)為偶數(shù)時(shí)，柱面波的圓心位于正中兩個(gè)陣元之間的中點(diǎn)。
在本發(fā)明實(shí)施例的一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，陣元可以部署在探頭電路中的探頭上。
進(jìn)一步地，陣元可以為探頭上被分割成的材料塊。
進(jìn)一步地，探頭電路中的探頭可以為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭中一種或兩種以上復(fù)合探頭。
在實(shí)際應(yīng)用中，超聲成像設(shè)備中通常還包括控制面板，用于輸入控制參數(shù)。如掃描深度和信號(hào)增益等。
掃描深度度是根據(jù)需要掃描部位改變掃描信號(hào)的探測(cè)深度，從而可以使需要被掃描的部位成像更加清晰。例如，需要掃描皮膚組織，由于皮膚離探頭近，就需要將掃描深度變淺，這樣就可以減少其它部分信號(hào)的干擾，從而提高成像清晰度。信號(hào)增益是改變信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)這個(gè)調(diào)節(jié)可以使使用者看到需要的圖像。
在本發(fā)明實(shí)施例中，為了減小超聲成像設(shè)備的體積，使其便于攜帶，上述顯示/操作模塊150可以為觸摸顯示屏。
也就是說(shuō)，可以通過(guò)顯示/操作模塊150進(jìn)行圖像顯示，并進(jìn)行控制參數(shù)的輸入。因此，能夠減小超聲成像設(shè)備的體積。
在本發(fā)明實(shí)施例中，超聲成像設(shè)備還可以包括雙電源供電模塊，用于為超聲成像設(shè)備提供運(yùn)行所需電量。其中，雙電源供電模塊可以包括外部電源和電池。
可以理解，超聲成像設(shè)備可能被應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)等不方便用外部電源的地方。因此，通過(guò)雙電源供電模塊，當(dāng)在方便用外部電源的地方時(shí)，可以使用外部電源供電；當(dāng)在不方便用外部電源的地方時(shí)，可以使用電池供電，提高了超聲成像設(shè)備的適用性。
在本發(fā)明實(shí)施例中，超聲成像設(shè)備還可以包括無(wú)線通訊模塊，用于將數(shù)據(jù)處理模塊140得到的雙逐點(diǎn)聚焦圖像發(fā)送給外部設(shè)備。
其中，該無(wú)線通訊模塊可以為WIFI、藍(lán)牙等無(wú)線通訊模塊，或者為現(xiàn)有的任一種無(wú)線通訊模塊，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限定。
通過(guò)無(wú)線通訊模塊，可以將超聲成像設(shè)備生成的圖像發(fā)送給外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)結(jié)果的共享，提高了用戶體驗(yàn)。
需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
本說(shuō)明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用相關(guān)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。