[发明专利]一种超声成像系统及其控制方法和连续波多普勒处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声波诊断的方法及设备领域，具体涉及的是一种在连续波多普勒模式下实现多频率成像的方法及系统。

背景技术

如果想要获得有关探测部位的高速血流相关信息，一般需要对探测部位进行连续波(Continuous Wave，简称CW)多普勒成像。实际操作中，在CW成像前需要在B图像的模式下找到需要观测的血流的位置；为了在B图像的模式下得到更精准的图像，操作人员往往会通过不同频率的探头，在不同的深度下获取较好的图像分辨率，以便得到更准确得血流信息。例如，在对幼体的心脏进行CW成像时，由于幼体心脏位置一般比较浅，若用传统的低频探头在寻找其血管的位置时，往往会因为分辨率不够而无法准确地找到，这时就需要使用高频探头进行B图像的模式下成像，以便精准的找到血管的位置，获取更准确的血流信息。因此，也就需要在连续波CW多普勒模式下能够兼容高频探头多种频率的成像。

在当前的连续波多普勒实现的方案中，特别是便携机出于空间和成本的考虑，CW通路的发射电路，接收电路中的低噪放与B模式的通路都是共用的；在B模式下，由于是脉冲波发射，因此发射和接收是处于半双工状态，发射和接收间隔进行，全部发射通道和接收通道都参与成像；而在CW模式下，由于发射和接收同时进行，因此发射电路和接收通路中都只能有一半的通路参与连续波多普勒成像。

在目前的CW实现方案中，根据接收部分的波束合成方式不同，可以分为以下几种方案：正交解调与波束合成集成、数字波束合成和模拟延迟线波束合成等方案。

(a)正交解调与波束合成集成方案：如附图1所示，发射控制单元105控制发射电路104激励探头101产生超声波，探测部位的回波信号经过高压隔离电路102和低噪放电路103的隔离和放大，在低噪放电路103后的每个通道上加一带相位控制功能的正交解调器106a、106b和106c，信号通过该正交解调器106a、106b和106c时，可以通过控制其输出信号的相位完成波束合成的延时环节；正交解调输出基带信号一般为电流信号，可以将各个通道的电流信号直接在电流加和单元107接到一起，完成波束合成的相加环节；随后对合成后的信号在电流转电压单元108进行I-V转换变成电压信号后，再经过AD模数转换器109转换成数字信号送数字处理器110。在该方案中，如果需要实现多种频率成像，可直接根据需要的频率更改发射的频率和对应的解调时钟频率即可。但是，该方案每个通道都必须要增加一个带本振相位控制的正交解调器106a、106b和106c，这就使得设备的成本提高、功耗增大，而且还需要较大的板卡空间来实现才行，所以在便携机中一般不宜采用。另外每个正交解调器106a、106b和106c都还要引入本振与相位控制信号，使得时钟和数字信号较多，不但控制较为复杂，而且容易引入噪声；特别是解调的本振信号，在解调的过程中很容易引入相位噪声，对电路的性能影响很大，而为了控制相位噪声，电路上的处理又将变得十分复杂。

(b)数字波束合成方案：直接对位于低噪放电路之后每个接收通道上的射频信号进行数模AD采样，在数字域完成波束合成的延时与相加环节。在这种方式下，由于信号得处理都是在数字域中完成，因此，比较容易实现多种频率兼容的CW成像。但是，对于CW实现来说，由于CW信号的动态范围很大，对CW信号的射频采样需要较多位数的高速AD，一般至少需要40MHz的采样率，15位的模数转换器ADC，这样的高速AD在每个通道都要加一片AD，导致设备的制造成本也会非常昂贵。

(c)模拟延迟线波束合成方案：当前已有的利用模拟延迟线做波束合成的方案主要是使用单一的延迟线来完成模拟波束合成，如附图2所示，探头201的回波信号在低噪放大电路203放大后进入模拟延迟线波束合成单元204，主要是将不同通道的回波信号通过矩阵开关切换到延迟线的不同抽头，经过延时后波束合成为一路信号，依次经过前置的低通滤波电路205滤波、正交解调器206解调、后置的低通滤波电路207滤波、增益调节单元208放大等处理后，最终由数模AD采样209和数字信号处理单元210将回波信号转换成数字信号。但是，在这种方案中，由于模拟延迟线的延迟时间是固定的，所以一旦选定延迟线，就只能对应一种固定发射频率的CW成像。尤其是在目前的便携超声诊断仪和部分台车超声诊断仪中，出于成本、功耗和噪声控制的考虑，通常会采用延迟线做模拟波束合成的方案来实现CW功能。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

发明内容