[发明专利]背散射超声骨质诊断系统

摘要

本发明属于医疗仪器技术领域，具体涉及一种背散射超声骨质诊断系统。该系统由多路电源模块、高压脉冲发射电路、高压隔离电路、模拟前端电路、模数转换电路、FPGA芯片、ARM处理器、LCD显示器和超声探头构成。ARM处理器通过高速总线与FPGA进行通信，由FPGA控制其它模块的工作；ARM处理器从FPGA获取采集到的背散射信号后，采用解调滤波器恢复波形，再对整体波形进行时频分析处理并计算本发明提出的功率谱偏移参数，进而对骨质状况进行诊断。系统的发射电路具有强大的驱动能力，能够输出持续的脉冲调制波形，大大提高了背散射信号的信噪比。本发明仅使用一个超声探头实现对骨质的超声诊断，具有小型化和集成化的特点。

主权项

一种背散射超声骨质诊断系统，其特征在于包括：高压脉冲发射电路，高压隔离电路，模拟前端电路，模数转换电路，FPGA芯片，ARM处理器，LCD显示器，超声探头和多路电源模块；其中：所述ARM处理器，用于运行软件程序，对发射的超声激励进行控制，并对采集到的背散射信号进行算法处理；ARM处理器通过高速总线与FPGA芯片进行通信，通过该总线向FPGA发送控制命令，并通过该总线从FPGA获取采集到的背散射信号；所示FPGA芯片通过串行总线和IO口控制高压脉冲发射电路、高压隔离电路、模拟前端电路和模数转换电路的工作，为这些电路产生相应的控制时序；FPGA中根据ARM处理器发过来的命令，产生相应的调制脉冲控制信号，驱动高压脉冲发射电路发射高压调制脉冲，从而驱动超声探头发射出相应的脉冲调制超声信号；超声探头发射出的超声信号穿过超声耦合剂到达待测骨样本，在骨骼中发生散射；背向散射的超声信号穿透超声耦合剂被超声探头接收，并转换为电信号；该信号经过高压隔离电路，再经过模拟前端电路进行滤波和放大，到达模数转换电路；FPGA控制模数转换电路将接收的背散射信号转换为数字信号，采集到FPGA内部的存储区进行缓存，然后再通过高速总线发回给ARM处理器进行算法处理；所述ARM处理器进行算法处理，包括：从FPGA读取完整采集的一次回波、二次回波信号；对采集到的信号采用解调滤波器进行处理，恢复出未经调制的背散射信号；对恢复后的背散射信号进行滤波，使信噪比得以增强；对增强后的背散射信号采用时频分析算法进行处理，并计算背散射参数，再根据这些参数给出诊断结果，并显示在LCD显示器上；多路电源模块为整个系统中各个电路模块提供电源，包括驱动超声发射电路的高压电源。