基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音頻信號獲取系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及超聲醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其是基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音頻信號獲 取系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲診斷儀器是利用超聲波檢測技術(shù)，通過超聲測量來了解人體組織結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù) 和形態(tài)。目前業(yè)界所使用的超聲診斷儀，一般都包括有本體和探頭，探頭插接在本體上，并 通過探頭的換能器發(fā)出超聲波，對待測目標(biāo)進(jìn)行掃描探測，獲得的掃描數(shù)據(jù)再反饋給本體 進(jìn)行進(jìn)一步的處理，形成直觀的圖像。
[0003] 現(xiàn)有超聲設(shè)備中，超聲多普勒信號在人體不同部分的特征有較大區(qū)別，其中高速 血流部位的多普勒信號表現(xiàn)為高頻信息，低速血流部位的多普勒信號表現(xiàn)為低頻信息?，F(xiàn) 有設(shè)備中多普勒信息直接與音頻控制模塊出來的聲音相關(guān)聯(lián)，人耳對高頻多普勒信息在音 頻控制模塊上發(fā)出的聲音要比低頻聲音信號更加敏感，而醫(yī)生掃圖時(shí)往往借助聲音的敏感 性來判斷脈沖多普勒成像時(shí)的采樣口位置信息。但是，當(dāng)超聲設(shè)備收到低速血流部位的多 普勒信號后此音頻控制模塊的聲音較低，醫(yī)生操作時(shí)不能夠根據(jù)此時(shí)的音頻控制模塊的聲 音進(jìn)行判斷脈沖多普勒成像時(shí)的采樣口位置信息，影響了醫(yī)生使用超聲機(jī)器時(shí)的反應(yīng)速 度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音 頻信號獲取系統(tǒng)及方法，便于醫(yī)生掃圖時(shí)借助聲音的敏感性來判斷脈沖多普勒成像時(shí)的采 樣口位置信息。
[0005] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音頻信號獲取系 統(tǒng)包括：超聲回波信號依次連接波束合成模塊、信號解調(diào)模塊、低通道濾波模塊和圖像處理 模塊，所述圖像處理模塊還與顯示器、音頻控制模塊相連；所述波束合成模塊，用于對超聲 回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、同相位疊加處理，形成線數(shù)據(jù)；所述信號解調(diào)模塊將線數(shù)據(jù) 中的多普勒信號分成兩路解調(diào)頻率信號，并且將不同解調(diào)頻率的兩路解調(diào)頻率信號傳輸至 低通道濾波模塊；低通道濾波模塊將信號解調(diào)模塊傳輸來的兩路不同解調(diào)頻率信號進(jìn)行濾 波；所述圖像處理模塊中包括取樣口模塊，取樣口模塊用于采樣口的定位；圖像處理模塊 對采樣口定位后的正交數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分離出正向血流信號和反向血流信號傳輸至音頻控 制模塊，并且將線數(shù)據(jù)合成為圖像信息并傳輸至顯示器。
[0006] 所述信號解調(diào)模塊對多普勒接收信號提取兩個(gè)頻段的信息，一個(gè)是與發(fā)射頻率 匹配的頻段，另一個(gè)是改善音頻高頻響應(yīng)的頻段，圖像處理模塊再通過非對稱加權(quán)把兩個(gè) 頻段的信息進(jìn)行組合。
[0007] 所述基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音頻信號獲取方法，包括W下步驟：
[0008] 步驟1 :波束合成模塊對超聲回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同相位疊加等處理，形 成線數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟2 :信號解調(diào)模塊對所述線數(shù)據(jù)中的多普勒信號分成兩路解調(diào)頻率信號，其 中一路用解調(diào)頻率F0,另一路用解調(diào)頻率F1 ;
[0010] 步驟3 :信號解調(diào)模塊將步驟2兩路解調(diào)頻率信號中不同解調(diào)頻率的各路正交信 號，輸入給低通道濾波模塊，得到頻率F0解調(diào)出的正交信號I2_F0和Q2_F0,W及頻率F1解 調(diào)出的正交信號I2_F1和Q2_F1 ;
[0011] 步驟4:醫(yī)生通過取樣口模塊對采樣口定位，圖像處理模塊將采樣口定位后的正 交數(shù)據(jù)進(jìn)行非對稱加權(quán)，把兩個(gè)頻段的信息組合起來形成I路和Q路信息；
[0012] 步驟5 :圖像處理模塊對步驟4中非對稱加權(quán)后的信息進(jìn)行壁濾波；
[0013] 步驟6 :圖像處理模塊在步驟5的基礎(chǔ)上，利用希爾伯特變換，分離出正向血流信 號和反向血流信號；
[0014] 步驟7:圖像處理模塊分別將正向血流信號和反向血流信號輸出給音頻控制模 塊，再輸出到左、右聲道卿趴，同時(shí)將合成后的圖像信息傳輸至顯示器。
[0015] 具體的，步驟2中F0和F1可W通過預(yù)設(shè)值的方式設(shè)定。
[0016] 具體的，步驟4所述非對稱加權(quán)，假定一路加權(quán)值為曰，另一路加權(quán)值為b，則I= a*I2_F0+b*I2_Fl，Q=a*Q2_F0+b*Q2_Fl，曰，b在 0 至 1 之間取值。
[0017] 具體的，步驟5采用有限長單位沖激響應(yīng)濾波器對非對稱加權(quán)后的I路和Q路信 息進(jìn)行壁濾波：
[0018]
[0019] 其中，F(xiàn)是濾波系數(shù)，N為通道數(shù)，1《i《N。
[0020] 具體的，步驟6通過基于希爾伯特變換的提取器，分離出正、反血流信號，分別輸 給左右卿趴，產(chǎn)生立體聲效果；并通過希爾伯特變換對I路信號做90°相移，再分別執(zhí)行相 加和相減運(yùn)算，得到正反分離的血流信號。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明提供基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音頻信號獲取系統(tǒng)及 方法，其可W針對超聲波非線性傳播的特性，對多普勒接收信號提取兩個(gè)頻段的信息，一個(gè) 是與發(fā)射頻率匹配的頻段，另一個(gè)是改善音頻高頻響應(yīng)的頻段，并且通過非對稱加權(quán)把高 低頻信息進(jìn)行組合。運(yùn)一方法可W改善低速血流多普勒音頻信號播放的敏感性，并且可W 通過頻段和加權(quán)值的組合，對音頻播放卿趴的聲學(xué)特性進(jìn)行匹配，達(dá)到優(yōu)化音頻播放效果 的目的。本發(fā)明提高低速血流部位的多普勒聲音敏感性，便于醫(yī)生掃圖時(shí)借助聲音的敏感 性來判斷脈沖多普勒成像時(shí)的采樣口位置信息，提高醫(yī)生使用超聲機(jī)器時(shí)的反應(yīng)速度。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明正、反血流信號分離示意圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明獲取多普勒信號的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[00%] 如圖1所示，本發(fā)明的基于可變頻解調(diào)的超聲多普勒音頻信號獲取系統(tǒng)包括：波 束合成模塊，用于超聲設(shè)備對超聲回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同相位疊加等處理，形成線 數(shù)據(jù)（Vector化ta);信號解調(diào)模塊與波束合成模塊相連接，信號解調(diào)模塊將線數(shù)據(jù)中的多 普勒信號分成兩路解調(diào)頻率信號，并且將不同解調(diào)頻率的兩路解調(diào)頻率信號傳輸至低通道 濾波模塊；低通道濾波模塊與信號解調(diào)模塊相連，其將信號解調(diào)模塊傳輸來的兩路不同解 調(diào)頻率信號進(jìn)行濾波；圖像處理模塊與低通道濾波模塊、顯示器、音頻控制模塊相連；圖像 處理模塊包括取樣口模塊，取樣口模塊用于采樣口的定位；圖像處理模塊對采樣口定位后 的正交數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分離出正向血流信號和反向血流信號傳輸至音頻控制模塊；圖像處 理模塊還將