[发明专利]全数字眼科超声生物显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种眼科超声生物显微镜，尤其是一种超声频率在35Mhz以上的用于眼科疾病诊断、预防的超声生物显微镜。

背景技术

超声生物显微镜(Ultrasound Biomicroscope ,UBM) 是20 世纪90年代初发展起来的新型眼科B超影像学检测设备。UBM 利用可编程逻辑器件控制电子电路激励高频超声传感器发射高频超声作为信号源、接收超声回波信号并进行电子信号处理，得到与检查组织相关的数字图像，结合计算机图像处理技术为人们提供类似低倍光学显微镜效果和不同断面的眼前段二维图像。UBM 具有分辨率高、实时、定量和不受混浊角膜、晶状体影响等特点,在眼科临床上得到广泛的应用。

参照图1，眼科超声生物显微镜包括超声传感器、前置放大电路、可控增益放大电路、滤波器、对数放大电路、视频放大电路和A/D采集模块以及信号处理系统，所述信号处理系统得到与检查眼睛相关的数字图像，所述信号处理系统与FPGA（Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）控制模块连接，所述FPGA模块与超声发射模块连接，所述超声发射模块连接所述超声传感器。

在临床运用过程中，经常会因为环境原因受到不同程度的电磁干扰，导致图像质量变差，严重时会直接影响临床医师的诊断。因此在临床上运用的UBM在模拟电路模块，尤其是前端的各个放大电路需要实行电磁屏蔽技术。这种屏蔽技术是利用高磁导材料隔断电磁耦合途径，不仅影响到整体电路的体积，而且效果不是太理想。

发明内容

为了克服已有的眼科超声生物显微镜的容易受到电磁干扰、抗干扰能力较差、图像质量较差的不足,本发明提供了一种有效避免电磁干扰、提升抗干扰能力、图像质量较好的全数字眼科超声生物显微镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种全数字眼科超声生物显微镜，包括超声波传感器、超声发射电路和FPGA控制模块，所述超声发射电路与所述超声传感器通讯连接，所述超声发射电路采用长脉冲序列，所述全数字眼科超声生物显微镜还包括时序控制电路、前置放大电路、A/D采样模块、动态数字滤波电路、数字对数放大电路、数字包络检波电路和二次采样电路，所述FPGA控制模块与所述时序控制电路连接，所述时序控制电路与所述超声发射电路连接，所述超声传感器与所述前置放大电路连接，所述前置放大电路、A/D采样模块、动态数字滤波电路、数字对数放大电路、数字包络检波电路和二次采样电路依次连接，所述A/D采样模块、动态数字滤波电路、数字对数放大电路、数字包络检波电路和二次采样电路均与所述FPGA控制模块连接。

进一步，所述全数字眼科超声生物显微镜还包括数据缓存模块，所述二次采样电路与所述数据缓存模块连接，所述数据缓存模块与所述 FPGA控制模块连接。

再进一步，所述动态数字滤波电路、数字对数放大电路、数字包络检波电路和二次采样电路与单片FPGA连接，即各个电路可以通过单片FPGA实现。

更进一步，所述FPGA控制模块的PLL时钟输出端连接到A/D采集模块的时钟输入端，FPGA控制模块的一个I/O输出端连接到A/D采集模块的使能控制端，FPGA控制模块的I/O引脚和A/D采集模块的数据输出端相连接。

所述超声发射电路采用编码发射，以Golay互补序列对作为发射码型。

所述动态数字滤波电路采用无限冲激响应数字滤波器，所述无限冲激响应数字滤波器采用双线性变换法实现。

所述数字对数放大电路采用基于二叉树比较法进行对数放大，所述数字包络检波电路采用Hilbert变换解调检波法。

所述二次采样电路采用抽取方式，将A²(n)变为A²(Mn)，M为f_s/f_d，f_s为数字回波的采样率，f_d为超声生物显微镜成像时扫描线的采样率， f_s是f_d的整数倍，即M为整数。

本发明的技术构思为：传统模拟UBM发射电路一般是通过单一的高压脉冲来实现的，而数字化的UBM采用编码发射。在相同的信噪比条件下，编码发射具有低发射电压峰峰值；在相同电压峰峰值条件下，编码发射能提高信噪比。