[发明专利]基于正交多频超声稳态回波信号的成像方法与装置

权利要求书

1.基于正交多频超声稳态回波信号的成像方法，其特征在于包括如下步骤：

利用正交频分复用调制方式构造相互正交的多频连续基带信号，并用超声载波将该多频连续基带信号调制为多频超声连续发射信号；超声波探头将该多频超声连续发射信号发送出去，相当于发送多路单频超声波连续信号，每一路信号经过待成像对象的每一个不均匀界面都会有反射；超声波探头检测反射回来的稳态回波信号，该稳态回波信号相当于多路反射回波的叠加信号；该叠加信号经解调后得到接收的多频连续基带信号，对该接收的多频连续基带信号进行正交分解，利用每路信号互为正交的特性分解出每路接收信号，列出关于每个不均匀界面反射回波的幅度和相位的方程组；通过解方程组求出不均匀界面反射回波的幅度和相位，计算每个不均匀界面反射回波的幅度和相对于入射界面的位置来成像。

2.根据权利要求1所述的基于正交多频超声稳态回波信号的成像方法，其特征在于采用幅度调制或辉度调制方式来显示成像，若采用幅度调制的方式来显示成像，则横坐标为被测组织的深度和不均匀界面之间的距离间隔，纵坐标表示回波的幅度，移动探头就可以获得不同位置处的回波信息；若采用辉度调制的方式来显示成像，则需要快速扫描逐次获得不同位置的深度方向所有界面的反射回波，一帧扫描完成后，便可以获得一幅扫描方向决定的垂直平面二维超声断层图像，显示的成像根据回波的幅度大小来控制荧光屏上的光点辉度，根据不均匀界面的位置来控制光点的位置。

3.根据权利要求1所述的基于正交多频超声稳态回波信号的成像方法，其特征在于当发射的单频超声波连续信号为s(t)＝Acos(2πf₀t)，该单频超声波连续信号透过第一不均匀界面反射回来的回波信号经过测量为其中f₀是发射信号频率，是相位差；当有N个不均匀界面，根据超声波的透射和反射原理，则接收到的回波信号为

为了解出N个界面对应的相位差和幅度A₁…A_N，需要构造M≥2N个方程；利用正交频分复用调制方式构造M个正交信号，并构造M个方程。

4.根据权利要求3所述的基于正交多频超声稳态回波信号的成像方法，其特征在于取M＝2N，利用正交频分复用调制方式构造M个正交信号，该M个正交信号叠加为需要发送的多频连续基带信号：

5.一种用于实现权利要求1～4任一项所述方法的装置，其特征在于包括超声波探头、控制单元及分别与控制单元连接的操作单元、收发单元、处理单元和显示单元，超声波探头与收发单元相连，处理单元还分别与收发单元和显示单元连接；

所述操作单元为人机交互模块，用于操作者选择测量信号的超声波频率和对显示单元的显示方式进行选择；

所述控制单元根据操作单元发出的操作指令来控制收发单元、处理单元和显示单元；

所述收发单元通过将驱动信号传给超声波探头来发送一个超声波，超声波探头也将收到的回波信号传送给收发单元；

所述处理单元用于产生正交的多频连续基带信号和调制解调用的超声载波，并将解调出的多频连续基带信号经过A/D采样、量化成数字信号，然后做正交分解，列出关于每个不均匀界面反射回波的幅度和相位的方程组，再进行计算处理；

所述显示单元对处理单元处理后的结果根据操作者选择的显示方式来显示成像，所述显示方式包括幅度调制和辉度调制方式。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述处理单元包括数字信号处理器、调制解调器、振荡器、若干分频器和A/D转换器，处理单元完成信号产生和处理的工作：根据控制单元提供的信息产生对应的正交的多频连续基带信号，正交的多频连续基带信号经过调制成为多频超声连续发射信号并传给收发单元；对收发单元传送过来的回波信号进行解调；对解调后的信号进行处理，计算每个不均匀界面反射回波的幅度和相位，再把幅度和相位信息转换成为幅度和位置信息，在显示单元按照所选的显示方式来显示成像。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于处理单元包括三个分频器，分频器之一控制输出多声频信号频率，分频器之二控制输出超声载波信号频率，分频器之三控制输出A/D采样时钟信号频率。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于正交的多频连续基带信号经超声载波调制后通过有线或无线方式传送到收发单元，再由收发单元发送给超声波探头。