[发明专利]超声波成像系统及成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗超声波成像技术领域，尤其涉及一种超声波成像系统及成像方法。

背景技术

医疗超声波成像技术是一种基于超声波的医学影像技术。它具有很好的穿透深度和无创检测的成像性能，已经广泛的用于各种医学应用当中。传统医疗超声波成像设备中的超声波频率范围为2MHz至15MHz。高频超声波成像技术是基于传统超声波成像技术衍生出来的高精度成像方式。它采用15MHz至80MHz的超声波进行成像，可以获得几十微米量级的成像精度。高频超声波成像技术已经逐步被用于眼科成像，皮肤科成像和血管内成像等的临床应用当中。在基于老鼠，兔子和斑马鱼等小动物的临床前实验研究当中，高频超声波成像技术也依靠高精度的成像质量为科研工作者提供了强有力的实验工具。

虽然超声技术被用于医疗行业已经有很多年，但是用于高频超声应用的商用系统在近几年才有了一定的发展。目前线性阵列式高频超声波成像系统已经在国外问世，但是其昂贵的价格给了科研人员很大的限制。单阵元系统以其非常高的性价比被广泛的用于精密的高频超声波成像应用当中。但是该类型系统的缺点是可视区域过于狭小且横向分辨率不均衡。当前的医学应用需要一种能够克服单阵元系统的性能问题和线性阵列式系统的成本问题的系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种超声波成像系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超声波成像系统，包括发送波束生成器，与发送波束生成器电连接的换能器，与发送波束生成器和换能器电连接的扫描电机控制器以及与发送波束生成器和计算机电连接的接收波束生成器，发送波束生成器包括控制信号发生时间以产生延时不同激励信号的第一FPGA，所述接收波束处理器包括模数转换器和处理数字回波信号的第二FPGA。

在本发明所述的超声波成像系统中，第二FPGA包括数字滤波器，数字滤波器的输出端连接波束合成器，波束合成器包括整数延时器、小数延时器和加法器，回波信号依次经整数延时器和小数延时器的延时处理后由加法器进行信号合成。

在本发明所述的超声波成像系统中，第二FPGA还包括多普勒成像模块和B超成像模块，经波束合成器处理后的回波信号送至所述多普勒成像模块或B超成像模块进行成像处理。

在本发明所述的超声波成像系统中，B超成像模块包括坐标转换模块，当换能器的运动模式为扇形扫描时，该坐标转换模块将已抽取的超声图像的坐标系从极坐标系转换为笛卡尔坐标系。

在本发明所述的超声波成像系统中，第二FPGA包括平滑滤波模块，该平滑滤波模块用于对已解码的回波信号进行处理。

在本发明所述的超声波成像系统中，换能器为单阵元换能器或高频阵列式换能器，所述高频阵列式换能器的阵元数目为5个、6个、7个或8个。

在本发明所述的超声波成像系统中，接收波束处理器和所述计算机(5)的数据接口为USB接口、PCI接口或PCI-Express接口。

本发明进一步提供一种超声波成像方法，发送波束生成器产生延时可控的激励信号激励换能器的各阵元工作，所述换能器生成焦距可控的超声波束进行动态聚焦，回波信号经所述发送波束生成器送至接收波束处理器，所述接收波束处理器对回波信号进行放大、模拟滤波、模数转换和数字滤波，经过上述处理的回波信号在波束合成器中进行整数延时和小数延时后送至加法器中进行信号合成，所述波束合成器输出的回波信号进入成像模块进行成像处理，该成像模块包括B超成像模块或多普勒成像模块，处理后的图像经数据接口送至计算机储存和显示。

在本发明所述的超声波成像方法中，当进行B超成像处理时，如果换能器的扫描方式为扇形扫描，坐标转换模块将超声回波图像的坐标系从极坐标转换为笛卡尔坐标。

在本发明所述的超声波成像方法中，所述成像处理步骤包括对聚焦区域间图像进行平滑滤波处理。

在本发明所述的超声波成像方法中，超声波信号的频率为15MHz至80MHz。

实施本发明的超声波成像系统具有以下有益效果：系统可以在较少阵元换能器的情况下，通过发送波束生成器和接收波束处理器可实现对不同阵元信号的时序控制，实现可控制的聚焦效果，不仅达到了线性阵列式超声波成像系统的性能，而且系统成本可以控制在与单阵元高频超声波成像系统相当。换能器的不同阵元具有独立的信号激励和采集通道，可使系统获得更佳的图像。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明超声波成像系统作进一步说明，附图中：