一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系統(tǒng)，方法包括：信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振動器，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波；對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，獲取編碼超聲回波信號；對接收的編碼超聲回波信號進(jìn)行放大并采樣，得到編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)進(jìn)行解碼，獲取剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號；根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的彈性模量并輸出。本發(fā)明提高信號的平均發(fā)射能量，提高回波信號的信噪比、系統(tǒng)的檢測靈敏度和超聲穿透能力，改善剪切波振動信號提取質(zhì)量，提高了瞬時彈性成像深度檢測穿透力。
【專利說明】
一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及彈性成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 瞬時彈性成像技術(shù)提供了一種快速、簡潔、無創(chuàng)且完全無痛的肝臟硬度檢測方法， 其原理主要通過測定低頻剪切波在肝組織纖維中的傳播速度來判斷肝臟的硬度，從而評估 出肝臟纖維化的程度。法國ECH0SENS公司擁有專門用于F i broScan設(shè)備的VCTE (振動控制瞬 時彈性)肝臟硬度無創(chuàng)定量診斷專利技術(shù)，該瞬時彈性成像技術(shù)主要裝置是將超聲換能器 固定在電磁振動器上，電磁振動器產(chǎn)生低頻瞬時振動，帶動超聲換能器探頭本身在粘彈性 介質(zhì)表面產(chǎn)生瞬時沖擊，從而在組織內(nèi)部產(chǎn)生剪切波。利用超聲脈沖回波技術(shù)，采用常規(guī)短 脈沖方式跟蹤記錄瞬時剪切波在組織中隨時間的傳播過程。通過對超聲M模式信號的分析， 來確定瞬時剪切波在組織中的傳播速度，從而計算組織的彈性模量。
[0003] 超聲回波信號的信噪比決定了剪切波信號的提取質(zhì)量。超聲波在人體中隨傳播距 離成指數(shù)衰減，離探頭較遠(yuǎn)的目標(biāo)所返回的超聲信號很弱，受噪聲干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致深處回波 信號的信噪比降低。超聲在脂肪組織中傳播衰減更為嚴(yán)重，因此在瞬時彈性成像臨床應(yīng)用 中，對于肥胖病人，超聲信號的衰減導(dǎo)致很難對深度位置剪切波傳播引起的微小組織振動 信號進(jìn)行提取，該技術(shù)表現(xiàn)出檢測穿透力不夠的現(xiàn)象，難以實現(xiàn)準(zhǔn)確檢測。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系 統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中超聲信號的衰減導(dǎo)致很難對深度位置剪切波傳播引起的微小組織 振動信號信號進(jìn)行提取，檢測穿透力不夠的現(xiàn)象，難以實現(xiàn)準(zhǔn)確檢測的缺陷。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種瞬時彈性成像編碼檢測方法，其中，方法包括：
[0008] A、信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振動器，電磁振動器帶 動探頭沖擊待測介質(zhì)表面，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波；
[0009] B、對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵 技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，并獲取編碼超聲回波信號；
[0010] C、對接收的編碼超聲回波信號進(jìn)行放大并進(jìn)行采樣，得到編碼檢測回波離散數(shù) 據(jù)；
[0011] D、根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取剪切波在待檢 測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號；
[0012] E、根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的彈性模量并輸出。
[0013] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測方法，其中，所述步驟B具體包括：
[0014] BI、獲取信號發(fā)生器的瞬時低頻信號；
[0015] B2、利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn) 行檢測和跟蹤；
[0016] B3、獲取對瞬時剪切波振動信號跟蹤后的的編碼超聲回波信號。
[0017] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測方法，其中，所述步驟D具體包括：
[0018] D1、根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，解碼后的超聲回 波信號y(d)為：
[0019]
[0020] d為采樣深度序列號，x(d)是編碼超聲回波離散信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元 序列，m為碼的數(shù)據(jù)長度；
[0021] D2、根據(jù)解碼后的超聲回波信號利用互譜法提取出剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引 起的振動位移信號。
[0022]所述的瞬時彈性成像編碼檢測方法，其中，所述步驟D2具體包括：
[0023] D21、獲取解碼后的超聲回波信號，設(shè)第η幀和第n+1幀的回波信號分別為s(n)和s (n+1)，其對應(yīng)頻譜為Sn(f)和Sn+1(f)，互譜表示為：
[0024]
[0025] 其中△ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次超聲回波產(chǎn)生的相移；
[0026] D22、利用互譜最大頻率成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提取，散射子振動速度vn 具體為：
[0027] Vn=C. Δ 0n(fmax)/43lfmaxTprf
[0028]其中fmax是互譜中最大頻率成分，Tprf為編碼超聲脈沖重復(fù)頻率，C為超聲波速度；
[0029] D23、散射子在笛η+〗幀的位移dn+i為：
[0030；
[0031]其中散射子初始位移記為do。
[0032] -種瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)包括：
[0033] 剪切波生成模塊，用于信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振 動器，電磁振動器帶動探頭沖擊待測介質(zhì)表面，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波；
[0034] 編碼模塊，用于對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采 用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，并獲取編碼超聲回波信號；
[0035]采樣模塊，用于對接收的編碼超聲回波信號進(jìn)行放大并進(jìn)行采樣，得到編碼檢測 回波離散數(shù)據(jù)；
[0036]解碼與信號提取模塊，用于根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行 解碼，獲取剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號；
[0037] 計算與輸出模塊，用于根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的 彈性模量并輸出。
[0038] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，所述編碼模塊具體包括：
[0039] 第一信號獲取單元，用于獲取信號發(fā)生器的瞬時低頻信號；
[0040] 編碼單元，用于利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波 振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤；
[0041] 第二信號獲取單元，用于獲取對瞬時剪切波振動信號跟蹤后的的編碼超聲回波信 號。
[0042] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，所述解碼與信號提取模塊具體包括：
[0043] 超聲回波信號解碼單元，用于根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn) 行解碼，解碼后的超聲回波信號y (d)為：
[0044]
[0045] d為采樣深度序列號，x(d)是編碼超聲回波離散信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元 序列，m為碼的數(shù)據(jù)長度；
[0046] 振動位移提取單元，用于根據(jù)解碼后的超聲回波信號利用互譜法提取出剪切波在 待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號。
[0047] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，所述振動位移提取單元具體包括：
[0048]回波信號互譜計算單元，用于獲取解碼后的超聲回波信號，設(shè)第η幀和第n+1幀的 回波信另·令則(η )和.9(π+η iJf )和Uf )，互譜表示為：
[0049]
[0050] 其中△ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次超聲回波產(chǎn)生的相移；
[0051] 振動速度計算單元，用于利用互譜最大頻率成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提 取，散射子振動速度Vn具體為：
[0052] Vn=C. Δ 0n(fmax)/43lfmaxTprf
[0053] 其中fmax是互譜中最大頻率成分，Tprf為編碼超聲脈沖重復(fù)頻率，c為超聲波速度； [0054]位移計算單元，用于散射子在第n+1幀的位移4 +1為：
[0055]
[0056] 其中散射子初始位移記為do。
[0057] 本發(fā)明提供了一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系統(tǒng)，本發(fā)明在不增加發(fā)射信號 的瞬時功率的前提下，保持檢測分辨率的同時，提高信號的平均發(fā)射能量，提高回波信號的 信噪比，系統(tǒng)的檢測靈敏度和超聲穿透能力。同時系統(tǒng)的檢測靈敏度和超聲穿透能力的提 高對應(yīng)提高了對組織深度微小振動信號的檢測能力，從而改善對剪切波振動信號的提取質(zhì) 量，改善了瞬時彈性成像深度穿透力不夠的問題，提高瞬時彈性成像檢測魯棒性。
【附圖說明】
[0058] 圖1為本發(fā)明中一種瞬時彈性成像編碼檢測方法的較佳實施例的流程圖。
[0059] 圖2為本發(fā)明的瞬時彈性成像裝置示意圖。
[0060] 圖3a為對剪切波信號采用現(xiàn)有脈沖檢測的效果示意圖。
[0061] 圖3b為對剪切波信號采用本發(fā)明的編碼脈沖檢測的效果示意圖。
[0062]圖4為本發(fā)明的一種瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)的較佳實施例的功能原理框圖。
【具體實施方式】
[0063]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說 明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0064] 本發(fā)明還提供了一種瞬時彈性成像編碼檢測方法的較佳實施例的流程圖，如圖1、 圖2所示，其中圖2中1為電磁振動器，2為瞬時低頻信號，3為探頭，4為編碼超聲回波信號，5 為待測介質(zhì)。其中，方法包括：
[0065] 步驟S100、信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號2經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振動器1，電 磁振動器1帶動探頭3沖擊待測介質(zhì)5表面，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波；
[0066] 步驟S200、對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編 碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，并獲取編碼超聲回波信號4;
[0067] 步驟S300、對接收的編碼超聲回波信號4進(jìn)行放大并進(jìn)行采樣，得到編碼檢測回波 離散數(shù)據(jù)；
[0068] 步驟S400、根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取剪切 波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號；
[0069] 步驟S500、根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的彈性模量并 輸出。
[0070] 具體實施時，所述步驟SlOO中信號發(fā)生器發(fā)出瞬時低頻信號，低頻信號的頻率范 圍為:50~200Hz，而瞬時低頻信號經(jīng)過功率放大器驅(qū)動電磁振動器，振動器帶動綁在其軸 上的超聲探頭瞬時沖擊介質(zhì)表面，在組織內(nèi)部產(chǎn)生剪切波。
[0071] 所述步驟S200將超聲換能器編碼激勵信號與低頻驅(qū)動信號保持同步，這樣容易實 現(xiàn)對剪切波傳播過程的檢測和跟蹤。
[0072] 所述步驟S300中，對編碼回波信號經(jīng)過初步放大(范圍-IV到+IV)，直接進(jìn)行A/D采 樣，完成編碼檢測回波信號的數(shù)字化。
[0073] 所述步驟S400中由于剪切波在待測介質(zhì)中傳播，會引起待測介質(zhì)震動。本發(fā)明以 待測介質(zhì)為組織。
[0074] 所述步驟S500中，組織振動位移信號提取完成以后，首先對組織震動位移信號FFT 處理，提取出每個深度剪切波的中心頻率f Q處的剪切波的相位，該過程可表達(dá)為： (PU) = afg(。對一定深度范圍內(nèi)的剪切波相位進(jìn)行線性擬合，剪切波在不同深 度的組織之間有一個相位延遲，假設(shè)某一深度辦相對于深度相位延遲為奶-的，則剪切 波的平均傳播速度C s可以表示為：
[0075] CsΖγ Ψι?'
[0076] 如果把肝等組織近似當(dāng)成非粘性、各向同性的線彈性體，那么其彈性模量與剪切 波的傳播速度理論關(guān)系可以表示為：E = 3/<，其中，ρ代表肝組織的密度，由此可以計算出 肝組織的平均彈性模量Ε，以kPa表示。
[0077]進(jìn)一步地實施例中，步驟S200具體包括：
[0078]步驟S201、獲取信號發(fā)生器的瞬時低頻信號；
[0079] 步驟S202、利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動 f目號進(jìn)彳丁檢測和跟蹤；
[0080] 步驟S203、獲取對瞬時剪切波振動信號跟蹤后的的編碼超聲回波信號。
[0081] 具體實施時，編碼信號，并不局限于相位編碼，還有別的編碼方式，如對頻率編碼 等。以相位編碼為例進(jìn)行介紹。相位編碼激勵信號的產(chǎn)生實際上就是一個二次調(diào)制的過程， 將已經(jīng)進(jìn)行載波調(diào)制的發(fā)射信號，再與碼片相乘即可。該碼片的選擇是基于對系統(tǒng)帶寬資 源，系統(tǒng)硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度，以及解碼濾波器和脈沖壓縮的性能進(jìn)行的綜合考慮。編碼激勵 信號通過驅(qū)動電路去激勵超聲換能器，以脈沖回波的方式，經(jīng)過T/R開關(guān)模塊，接收獲得含 有剪切波傳播信息的超聲回波信號。
[0082]進(jìn)一步的實施例，所述步驟S400具體包括：
[0083]步驟S401、根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，解碼后的 超聲回波信號y(d)為：
[0084]
[0085] d為采樣深度序列號，x(d)是編碼超聲回波離散信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元 序列，m為碼的數(shù)據(jù)長度；
[0086]步驟S402、根據(jù)解碼后的超聲回波信號利用互譜法提取出剪切波在待檢測介質(zhì)中 傳播引起的振動位移信號。
[0087] 具體實施時，由于對回波信號直接進(jìn)行了數(shù)字化處理，因此在這里可以很方便的 應(yīng)用數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)來實現(xiàn)信號的解碼。根據(jù)編碼理論，解碼器應(yīng)該是一個自相關(guān)的過 程，其可W由下才妄
[0088]
[0089] d為米秤洙度序列虧，y(d)是經(jīng)過解碼之后的超聲回波信號，x(d)是編碼脈沖超聲 回波信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元序列，m為碼的數(shù)據(jù)長度。
[0090]具體實施時，步驟S402具體包括：
[0091]步驟S421、獲取解碼后的超聲回波信號，設(shè)第η幀和第n+1幀的回波信號分別為s (η)和s(n+l)，其對應(yīng)頻譜為Sn(f)和Sn+1(f)，互譜表示為：
[0092]
[0093] 其中Δ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次超聲回波產(chǎn)生的相移；
[0094]步驟S422、利用互譜最大頻率成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提取，散射子振動 速度Vn具體為：
[0095]
[0096] 其中fmax是互譜中最大頻率成分，Tprf為編碼超聲脈沖重復(fù)頻率，c為超聲波速度； [0097]步驟S423、散射子在第n+1幀的位移dn+1為：
[0098]
[0099]其中散射子初始位移記為do。
[0100] 具體實施時，超聲波速度優(yōu)選為1540m/s。利用解碼之后的回波信號進(jìn)行組織振動 位移信號提取?；诔暦椒ǖ奈灰乒烙嬁刹捎没ハ嚓P(guān)或相移算法實現(xiàn)，互相關(guān)方法雖能 較準(zhǔn)確地估計位移，但是計算量大，而相移算法雖然準(zhǔn)確度高，但是不適合較大位移的估 計，因此，本編碼檢測方法中采用互譜方法實現(xiàn)位移估計，該方法具有穩(wěn)定、快速及精確的 優(yōu)點。設(shè)第η幀和第n+1幀的回波信號分別為s(n)和s(n+l)，其對應(yīng)頻譜為S n(f)和Sn+i(f)， 互譜可以通過對其頻譜進(jìn)行共輒相乘運(yùn)算可以得到，該過程表達(dá)式為：
[0101]
[0102] 其中△ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次回波產(chǎn)生的相移，利用互譜最大頻率 成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提取，該過程表達(dá)為:Vn = C .△ Qn(Rax)Z^JifmaxTprf，其中f max 是互譜中最大頻率成分，這樣自適應(yīng)選擇可以降低振動信號估計偏差。Tprf為編碼超聲脈沖 重復(fù)頻率。設(shè)散射子初始位移為do，則散射子在第n+1幀的位移1+1為：· 完成振動位移信號提取。
[0103] 舉例：以7位巴克碼編碼檢測為例，與常規(guī)短脈沖檢測方法進(jìn)行對比，對本發(fā)明方 法做進(jìn)一步說明：
[0104] 圖3a和圖3b所示：在相同的瞬時振動電壓激勵條件下，分別采用短脈沖方式和巴 克碼編碼方式對瞬時振動產(chǎn)生的剪切波信號進(jìn)行檢測和跟蹤。對比容易發(fā)現(xiàn)，在相同的電 壓激勵條件下，編碼檢測可以很好的抑制噪聲，提高剪切波信噪比，進(jìn)而提高瞬時彈性成像 檢測穿透力，和提高瞬時彈性檢測的魯棒性。
[0105] 本發(fā)明不僅局限于7位巴克碼，還可以選擇使用其它不同長度的巴克碼，以及線性 調(diào)頻碼、偽隨機(jī)碼等編碼方案依然屬于該發(fā)明范圍。
[0106] 由以上方法實施例可知，本發(fā)明提供了一種瞬時彈性成像編碼檢測方法，在瞬時 彈性成像中，采用編碼激勵技術(shù)對剪切波信號進(jìn)行檢測和跟蹤(不同于以往的常規(guī)短脈沖 檢測），保持檢測分辨率的同時，提高了超聲回波信號的信噪比，增加超聲信號的探測深度， 提高了對組織深度微小剪切波振動信號的檢測能力，提高剪切波信噪比，從而一定程度上 增加了瞬時彈性成像檢測的穿透深度，和提高瞬時彈性檢測的魯棒性。
[0107] 本發(fā)明還提供了一種瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)的較佳實施例的功能原理框圖， 如圖4所不，其中，系統(tǒng)包括：
[0108] 剪切波生成模塊100,用于信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電 磁振動器，電磁振動器帶動探頭沖擊待測介質(zhì)表面，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波;具體如 上方法實施例所述。
[0109] 編碼模塊200,用于對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能 器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，并獲取編碼超聲回波信號； 具體如上方法實施例所述。
[0110]采樣模塊300,用于對接收的編碼超聲回波信號進(jìn)行放大并進(jìn)行采樣，得到編碼檢 測回波離散數(shù)據(jù);具體如上方法實施例所述。
[0111]解碼與信號提取模塊400,用于根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù) 進(jìn)行解碼，獲取剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號；具體如上方法實施例所 述。
[0112] 計算與輸出模塊500,用于根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介 質(zhì)的彈性模量并輸出；具體如上方法實施例所述。
[0113] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，所述編碼模塊具體包括：
[0114]第一信號獲取單元，用于獲取信號發(fā)生器的瞬時低頻信號；具體如上方法實施例 所述。
[0115] 編碼單元，用于利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波 振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤;具體如上方法實施例所述。
[0116] 第二信號獲取單元，用于獲取對瞬時剪切波振動信號跟蹤后的的編碼超聲回波信 號;具體如上方法實施例所述。
[0117] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，所述解碼與信號提取模塊具體包括：
[0118] 超聲回波信號解碼單元，用于根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn) 行解碼，解碼后的超聲回波信號y (d)為：
[0119]
[0120] d為采樣深度序列號，x(d)是編碼超聲回波離散信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元 序列，m為碼的數(shù)據(jù)長度;具體如上方法實施例所述。
[0121] 振動位移提取單元，用于根據(jù)解碼后的超聲回波信號利用互譜法提取出剪切波在 待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號;具體如上方法實施例所述。
[0122] 所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其中，所述振動位移提取單元具體包括：
[0123] 回波信號互譜計算單元，用于獲取解碼后的超聲回波信號，設(shè)第η幀和第n+1幀的 回波信號分別為s(n)和s(n+l)，其對應(yīng)頻譜為S n(f)和Sn+1(f)，互譜表示為：
[0124]
[0125] 其中Δ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次超聲回波產(chǎn)生的相移;具體如上方法 實施例所述。
[0126] 振動速度計算單元，用于利用互譜最大頻率成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提 取，散射子振動速度Vn具體為：
[0127]
[0? 28]興1r Imax疋J=LW 1T取人M半；?Χ?分，Tprf為編碼超聲脈沖重復(fù)頻率，C為超聲波速度； 具體如上方法實施例所述
[0129] 位移計算單元，用于散射子在第n+1幀的位移4+1為：
[0130]
[0131]兵甲散射于|(妬怔移記艿do;具體如上方法實施例所述。
[0132]綜上所述，本發(fā)明提供了一種瞬時彈性成像編碼檢測方法及系統(tǒng)，方法包括:信號 發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振動器，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切 波;對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬 時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，獲取編碼超聲回波信號;對接收的編碼超聲回波信號 進(jìn)行放大并采樣，得到編碼檢測回波離散數(shù)據(jù);根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離 散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號;根據(jù)提取的位移 信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的彈性模量并輸出。本發(fā)明可提高信號的平均發(fā)射 能量，提高回波信號的信噪比、系統(tǒng)的檢測靈敏度和超聲穿透能力，從而改善對剪切波振動 信號的提取質(zhì)量，提高了瞬時彈性成像深度檢測穿透力，提高瞬時彈性成像檢測魯棒性。
[0133]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可 以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種瞬時彈性成像編碼檢測方法，其特征在于，方法包括： A、 信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振動器，電磁振動器帶動探 頭沖擊待測介質(zhì)表面，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波； B、 對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù) 對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，并獲取編碼超聲回波信號； C、 對接收的編碼超聲回波信號進(jìn)行放大并進(jìn)行采樣，得到編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)； D、 根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取剪切波在待檢測介 質(zhì)中傳播引起的振動位移信號； E、 根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的彈性模量并輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬時彈性成像編碼檢測方法，其特征在于，所述步驟B具體包 括： B1、獲取信號發(fā)生器的瞬時低頻信號； B2、利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢 測和跟蹤； B3、獲取對瞬時剪切波振動信號跟蹤后的的編碼超聲回波信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬時彈性成像編碼檢測方法，其特征在于，所述步驟D具體包 括： D1、根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，解碼后的超聲回波信 號y(d)為：d為采樣深度序列號，x(d)是編碼超聲回波離散信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元序 列，m為碼的數(shù)據(jù)長度； D2、根據(jù)解碼后的超聲回波信號利用互譜法提取出剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的 振動位移信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬時彈性成像編碼檢測方法，其特征在于，所述步驟D2具體包 括： D21、獲取解碼后的超聲回波信號，設(shè)第η帖和第n+1帖的回波信號分別為s(n)和s(n+ 1)，其對應(yīng)頻譜為Sn(f)和Sn+l(f)，互譜表示為：其中Δ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次超聲回波產(chǎn)生的相移； D22、利用互譜最大頻率成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提取，散射子振動速度Vn具體 為： Vn = C. Δ 目n(fmax)/4JTfmaxTprf 其中fmax是互譜中最大頻率成分，Tprf為編碼超聲脈沖重復(fù)頻率，C為超聲波速度； D23、散射子在第n+1帖的位移dn+1為：其中散射子初始位移記為do。5. -種瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括： 剪切波生成模塊，用于信號發(fā)生器發(fā)出的瞬時低頻信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動電磁振動 器，電磁振動器帶動探頭沖擊待測介質(zhì)表面，激勵介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時剪切波； 編碼模塊，用于對超聲脈沖信號進(jìn)行編碼調(diào)制，利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編 碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動信號進(jìn)行檢測和跟蹤，并獲取編碼超聲回波信號； 采樣模塊，用于對接收的編碼超聲回波信號進(jìn)行放大并進(jìn)行采樣，得到編碼檢測回波 離散數(shù)據(jù)； 解碼與信號提取模塊，用于根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解 碼，獲取剪切波在待檢測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號； 計算與輸出模塊，用于根據(jù)提取的位移信號計算瞬時剪切波速度及待檢測介質(zhì)的彈性 模量并輸出。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼模塊具體 包括： 第一信號獲取單元，用于獲取信號發(fā)生器的瞬時低頻信號； 編碼單元，用于利用編碼信號驅(qū)動超聲換能器，采用編碼激勵技術(shù)對瞬時剪切波振動 ?目號進(jìn)行檢測和跟蹤； 第二信號獲取單元，用于獲取對瞬時剪切波振動信號跟蹤后的的編碼超聲回波信號。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述解碼與信號提 取模塊具體包括： 超聲回波信號解碼單元，用于根據(jù)數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)對編碼檢測回波離散數(shù)據(jù)進(jìn)行解 碼，解碼后的超聲回波信號y(d)為：d為采樣深度序列號，x(d)是編碼超聲回波離散信號，c(i)是對應(yīng)發(fā)射脈沖的碼元序 列，m為碼的數(shù)據(jù)長度； 振動位移提取單元，用于根據(jù)解碼后的超聲回波信號利用互譜法提取出剪切波在待檢 測介質(zhì)中傳播引起的振動位移信號。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的瞬時彈性成像編碼檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述振動位移提取 單元具體包括： 回波信號互譜計算單元，用于獲取解碼后的超聲回波信號，設(shè)第η帖和第n+1帖的回波 信號分別為s(n)和s(n+l)，其對應(yīng)頻譜為Sn(f)和Sn+i(f)，互譜表示為：其中Δ 0n(f)是散射子運(yùn)動導(dǎo)致的相鄰兩次超聲回波產(chǎn)生的相移； 振動速度計算單元，用于利用互譜最大頻率成分的相移進(jìn)行散射子振動速度提取，散 射子振動速度Vn具體為： Vn = C. Δ 白n(fmax)/4時maxTprf 其中fmax是互譜中最大頻率成分，Tprf為編碼超聲脈沖重復(fù)頻率，C為超聲波速度； 位移計算單元，用于散射子在第n+1帖的位移dn+1為：其中散射子初始位移記為do。
【文檔編號】G06T7/00GK105844645SQ201610195907
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】覃正笛, 和曉念, 陳昕, 陳思平
【申請人】深圳大學(xué)