[发明专利]一种复用型超声内镜回波数据传输及图像重建装置及方法

说明书

本发明公开一种复用型超声内镜回波数据传输及图像重建装置及方法；装置包括中央控制模块、高压隔离模块、通道复用模块、回波预处理模块、数据采集模块、数据上传模块和图像重建模块；中央控制模块用于控制通道复用模块、回波预处理模块、数据采集模块、数据上传模块完成相应功能；高压隔离模块用于滤除换能器端口处的高压电脉冲，实现回波信号与高压脉冲的分离；通道复用模块由n2个低压模拟开关芯片组成，共包含n1路信号通道，分别连接在超声换能器的n1个阵元上；回波预处理模块，采用n4个多路集成模拟前端芯片，接收所述通道复用模块所传输的n3路模拟信号；所述数据采集模块，由两个DDR2存储器构成；图像重建模块采用GPU为计算平台。

技术领域

本发明涉及相控阵超声内镜信号接收处理领域，特别是涉及一种适用于相控阵医学超声内镜系统的多阵元超声内窥镜接收传输及图像重建装置，并基于此装置提出一种实时数据接收及成像的方法。

背景技术

现代医学超声内镜系统有单阵元环扫超声内镜和相控阵超声内镜两种。单阵元换扫内镜利用单一换能器阵元旋转扫描，发射超声波并接收回波信号，因此只需一路数据接收通道即可实现功能。而相控阵内镜采用阵列换能器，通过多个阵元间的延时发射实现偏转扫描，这就需要多组接收通道来实现数据接收。随着技术的发展，阵列换能器所集成的阵元数目不断增多，这使得后端的信号接收传输系统规模不断加大，而芯片的I/O口数量有限也导致无法为每个阵元提供专用的接收通道。现有的使用多个小规模接收系统进行并联扩展的方式也存在着数据同步性和系统复杂度高的问题，大大影响了系统的扩展性。

现如今，高集成度的开关芯片的出现使我们实现通道复用成为可能，部分超声应用系统采用通道复用的方式实现信号的收发。但通道复用的方式必然导致成像速度下降的问题，这在医学超声内镜检测领域是不可接受的。

本发明基于上述问题，分析医学超声内镜系统中回波数据的信号特点，设计一种适用于医学超声内镜系统的复用型相控阵超声内镜接收传输及图像重建装置，在实现系统的多阵元灵活扩展的同时，保证系统的成像实时性。本发明还提供了一种基于该套装置的数据接收及实时成像方法。

传统的成像系统需要采集全部的回波数据后才进行图像重建，这需要占用大规模的存储空间及计算资源且耗时较长。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种复用型超声内镜回波数据传输及图像重建装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种复用型超声内镜回波数据传输及图像重建装置，包括中央控制模块、高压隔离模块、通道复用模块、回波预处理模块、数据采集模块、数据上传模块和图像重建模块；所述回波数据传输及图像重建装置用于对回波信号进行数据采集、上传及成像过程；回波信号由位于回波数据传输及图像重建装置最前端的超声换能器接收；所述超声换能器为超声检测领域常用的发射或接收超声波的器件；

所述中央控制模块用于控制通道复用模块、回波预处理模块、数据采集模块、数据上传模块完成相应功能，并控制本回波数据传输及图像重建装置的时序；

所述高压隔离模块用于滤除换能器端口处的高压电脉冲，实现回波信号与高压脉冲的分离；

所述通道复用模块由n2个低压模拟开关芯片组成，共包含n1路信号通道，分别连接在超声换能器的n1个阵元上；在中央控制模块的配置下，超声换能器完成第一次声波发射并接收回波信号，信号经换能器由声信号转换成模拟电信号，经高压隔离模块处理后，由通道复用模块顺序接收0，1……n3-1号阵元的模拟信号，输出n3路模拟信号到回波预处理模块；超声换能器完成第二次声波发射，低压模拟开关芯片切换通道，顺序接收n3,n3+1……2n3-1号阵元回波信号，输出n3路模拟信号到回波预处理模块；以此类推，直至接收全部n1组回波信号；假定单个低压模拟开关芯片可提供N路接收通道，超声换能器连续发射声波及通道切换次数为M，则n1、n2、n3、M、N之间满足关系：

n1＝N*n2，M＝n1/n3