[发明专利]超声波成像系统、超声波成像方法及一维位移扫描方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波成像系统领域，尤其涉及一种超声波成像系统以及基于该成像系统的超声波成像方法、一维位移扫描方法和脂肪含量检测方法。

背景技术

超声弹性成像的原理是通过对被检测物体(被检测组织)施加一个外部的激励，在弹性力学和生物力学等物理规律作用下被检测组织将产生一个响应(例如位移、应变、速度的分布会产生差异)，通过数字信号处理和数字图像处理技术计算得到被检测组织的位移变化和应变变化。

现有的一维弹性成像系统没有考虑到横向波动的影响、以及脂肪衰减程度的不同差异，导致弹性计算的位移和应变值准确度和稳定度不高。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种检测信号稳定性好的超声波成像系统。

本发明的另一个目的在于提出一种检测结果更加准确的超声波成像方法。

本发明的还一个目的在于提出一种能对检测结果进行充分修正的一维位移扫描方法。

本发明的再一个目的在于提出一种检测结果更准确的脂肪含量检测方法。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种超声波成像系统，包括前端位移传感器、信号处理板和上位机，所述前端位移传感器与信号处理板之间双向信号连通，所述信号处理板和上位机之间双向信号连通；其中，前端位移传感器用于发送剪切波信号，所述剪切波用于根据其在被检测物体中的速度变化和杨氏模量来反映被检测物体的物理特性变化；信号处理板用于产生超声波并接收所述上位机发送的控制端口信息；上位机用于向信号处理板发送控制端口信息，处理超声回波信号并计算出所述剪切波在被检测物体中的速度变化和杨氏模量，进而获知所述被检测物体的物理特性变化。

特别是，所述信号处理板包括用于产生超声波的FPGA芯片和用于接收所述上位机发送的控制端口信息的高速通讯协议芯片，所述FPGA芯片和高速通讯协议芯片双向信号连通。

进一步，所述FPGA芯片包括链路初始化模块、超声波发射模块、采样数据接收模块和剪切波发送模块；其中，链路初始化模块用于通过串口向所述上位机发送握手指令；超声波发射模块用于发送超声方波信号；采样数据接收模块用于在所述超声方波信号发送后经过设定时间开始采集RF数据；剪切波发送模块用于在超声方波信号中加载剪切波信号、并将加载后的超声方波信号发送至所述前端位移传感器。

特别是，所述高速通讯协议芯片包括高速通讯协议串口。

特别是，所述上位机包括初始化模块、线程循环模块、数据读取模块和数据处理模块，其中，初始化模块用于通过控制端点发送读命令控制字，通过控制端点读回串口信息，以验证设备链路是否启动握手成功；线程循环模块用于通过所述控制端点发送写启动命令，用于开启块端口读循环线程；数据读取模块用于从所述块端口中取数据；数据处理模块用于利用原始数据产生M模式图像信息，用于利用原始数据获知所述剪切波在被检测物体中的速度变化和杨氏模量信息。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于上述超声波成像系统的超声波成像方法，使用超声波回波信号作为剪切波回波的载体，通过处理超声回波信号计算得到剪切波在被检测物体中的速度变化和杨氏模量，以获知所述被检测物体的物理特性变化。

特别是，读取RF数据并排列成数据矩阵，对所述RF数据进行匹配滤波；经过hibert滤波后提取信号的包络，绘制得到M模式超声图像。

特别是，读取原始RF数据并排列成数据矩阵形式，每列代表一条扫描线；对所述原始RF数据矩阵进行带通滤波，然后对相邻扫描线的相应数据块进行互相关运算，计算得到被检测物体组织位移数据；对所述组织位移数据进行平滑滤波和匹配滤波、替换掉奇异值，得到修正后的组织位移数据；根据所述修正后的组织位移数据计算得到组织应变，根据所述组织应变计算得到剪切波在被检测物体中的速度变化和杨氏模量。

再一方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于上述超声波成像系统的一维位移扫描方法，将采集到的回波扫描线数据划分成特定大小的数据块；计算相邻所述扫描线上对应位置的数据块的互相关函数，并计算次邻所述扫描线上对应位置的数据块的互相关函数。

尤其是，计算相邻的第i-1条扫描线、第i条扫描线和第i+1条扫描线互相关函数，将所得计算结果进行加权平均作为第i条扫描线上对应数据块的位移偏移值，所述位移偏移值用于计算剪切波的速度变化和杨氏模量，进而反映被检测物体的物理特性变化。

还一方面，本发明采用以下技术方案：