专利名称：线阵、凸阵b超成像仪一种可编程高密度接收焦点装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于超声波诊断仪的线阵、凸阵B超成像仪一种可编程高密度接收焦点系统，具体地讲，本实用新型涉及的是一种用于手掌式超声波诊断仪的线阵、凸阵B超成像仪一种可编程高密度接收焦点装置。
为实现上述目的，本实用新型所采用的解决方案是线阵、凸阵B超成像仪一种可编程高密度接收焦点装置，包括前面板U10，探头U11，显示器U9，其特征在于它还包括数字扫描变换器加控制器U1；与数字扫描变换器加控制器U1的相应接口相电连接的存贮器U2、高压发射开关系统U3、接收动态孔径可变系统U4、数据转换信号系统U6、中央处理器U7、D/A数模转换U8；与接收动态孔径可变系统U4、数据转换信号系统U6的相应接口相电连接的放大检波系统U5；中央处理器U7的输入端与前面板U10的输出端相电连接；D/A数模转换U8的输出端与显示器U9的输入端相电连接；高压发射开关系统U3的输出端及接收动态孔径可变系统U4的接收端与探头U11的输入端相电连接。
其中可编程高密度接收焦点装置的构成如图7所示，超声脉冲信号EP到达高压发射开关系统，超声波发射，同时计数器U3、U4清零，U2、PROM地址指针复位；EP信号过后进入超声波接收状态，U4计数器按1.3MHz计数，同时PROM按1.3MHz取出某个焦点的编程码，并且在AWR上升沿，将数据A0A1A2、D0D1D2打入视频开关，U4计完某个焦点的8组编程码后，发出LTCH信号，U3加1进入下一个焦点；同时LTCH的上升沿将输入信号切换至相应的输出；装置的输出是连接在不同的延时时间上的，超声阵元回波信号T0、T1…T5按焦点的编程码不同，连接到不同的时间延时线上进行合成；改变PROM中的焦点编程码，就可以改变各个超大型声阵元的延时时间，即，改变焦点；延时时间可以有多种选择，20ns、40ns…400ns等，可以将U1改为8×16线或16×16线等视频矩阵开关。
可编程高密度接收焦点装置如附图7所示(1)U1，8×8视频矩阵开关通过对A0A1A2输出通道和D0D1D2输入通道的编程，可将输入通道I0…I7，切换至任意的输出通道O0…O7。
(2)U2，高速PROM一个焦点有8个延时状态组，可对应8组通道编程码P11P12P13…P18；n个焦点对应了n组，即Pn1…Pn8；将焦点按顺序排列成P1P2…P50，并且将50组焦点的通道编程码贮存在PROM中。
(3)U3，计数器计焦点数。
(4)U4，计数器计每个焦点中的8个通道编程码。
(5)U5，模拟延时线信号从200纳秒四输入，输出OUT就延时了200纳秒。
(6)EP，超声波发送脉冲高电平发射、低电平接收超声回波信号。
(7)LTCH，同步信号将8组输入状态信号同时切换至输出。
(8)T0，T1…T5，不同超声阵元的回波信号。
本实用新型由于对上述的线阵、凸阵B超成像仪一种可编程高密度接收焦点系统提出了具体的解决方案，适用于真正实现B超诊断仪的超小型化，本实用新型所述的手掌化B超成像仪大大提高了清晰度，并降低了系统的功耗，提高了仪器的流动性，拓宽了B超成像仪的应用领域。
附图2是本实用新型所述的手掌式超声波诊断仪中数字扫描变换器加控制器(UI)的7个部分集成在一个IC芯片中的内部框图。
附图3是本实用新型所述的存贮和显示系统中数据读修改写控制器的读修改写周期示意图。
附图4是本实用新型所述的存贮和显示系统的读写周期示意图。
附图5是本实用新型所述的在一个存贮器上实现图像、图形、字符等多参数实时贮存和显示的框图；其中，图5b、c、d表示的电路图分别在标注的位置Ф、Ω、β、δ连接。
附图6是本实用新型所述的由12个超声元组合而成一束超声束的示意图。
附图7是本实用新型所述的可编程高密度接收焦点系统的框图。
本实用新型所述的手掌式B超成像仪包括11个部分组成，其系统框图见附图1，详细说明如下第一部分U1数字扫描变换器加控制器，其内部分为7个部分是集成在一个IC芯片内。
第二部分U2存贮器，存贮超声回波数据、图像、图形、文本数据。
第三部分U3高压发射开关系统，产生高压发射脉冲，并且连接到相应的超声发射振元。
第四部分U4接收动态孔径可变系统，将不同的振元超声回波信号接收组合延时。
第五部分U5放大检波，将回波信号放大、检波。
第六部分U6数据转换信号，将超声回波信号转换成数字量。
第七部分U7CPU中央处理器，控制、计算等功能。
第八部分U8D/A数模转换，将图像信号、文本、图形信号转换成模拟量。
第九部分U9显示器，可接标准视频信号显示器，也可接TFT液晶显示器。
第十部分U10前面板，按键，可通行功能、测量操作。
第十一部分U11探头，可接线阵探头或凸阵探头。
为了更进一步说明本实用新型所述的手掌式B超成像仪的结构连接情况，结合
本实用新型所述的手掌式B超成像仪工作流程，见附图1，由U1的发射编程码发射焦点控制器的发出超声波，发射群信号通过U3高压发射开关系统接至U11探头(线阵、凸阵)中的不同超声阵元，发出一组超声波信号，超声波信号通过人体产生回波，由U1的接收通道编码、接收焦点编码控制器控制通过U4，接收动态孔径多焦点系统将多组不同的振元回波信号合成延时，即聚焦；再通过U5放大检波边缘处理等处理集成一束超声束。
通过U6模式数转换成数字信号。
再通过U1的帧处理器进行不同系统的帧处理，再由U1的DSC产生写入地址，存入存贮器U2中；完成了一根超声探测线的过程。接着按以上过程完成第二线、第三线…，直至形成一幅超声波声像图。
另一方面，U1图形、图像、文本、分离合成器将存贮器U2读出的数据分离并且通过U8数据转换器与U1中的视频信号发生器的同步信号发生器的同步信号一起混合成标准视频信号送至显示器或TFT显示器，U7中央处理器完成面板操作、测量、计算等功能。
为了更清楚地解释本实用新型的创造性所在，下面更加具体地描述能够真正实现B超诊断仪手掌化的三个关键技术，即，高集成数字扫描变换器、数据存贮器和高密度多焦点动态数据接收放大系统。
在本实用新型所述的手掌化B超诊断仪中，其关键的技术之一是构造具有高度集成的、灵活可靠的数字扫描变换器U1，所述的数字扫描变换器加控制器，其内部分为7个部分，它们是集成在一个SOUER1000的IC芯片内，见附图2，由于本实用型的目的不是保护此项内容，因此对该技术不再进行赘述。
本实用新型所述的手掌化B超诊断仪中的另一个关键的技术是构造高度紧密的数据存贮结构，在本实用型所述的手掌式B超诊断仪中图像、图形、文本的显示除了选择低功耗、小体积的电子原器件外，在电路设计方案上采用一个存贮器和一套读写控制总线来实现对图像(灰阶)和图形、文本的实时存贮和显示是必须的，其中包括图像、图形和文本的存贮(写入)和显示(输出)，由于此项内容同样也不是本实用新型的保护内容因此也不再进行赘述。
本实用新型所描述的高密度多焦点动态数据接收放大系统可见附图6、7。
在医用线阵和凸阵电子扫描线B超诊断仪中，往往采用动态可变孔径、电子聚焦、变迹等处理技术来提高B超成像质量，而电子聚焦的焦点多少和控制直接影响到超声图像分辨率的高低，增加和改善超声系统的聚焦点数目将直接影响到B超图像质量。
在电子扫描线阵式凸阵中，超声波的形成是有多个超声阵元发射超声束组合而成，不同的超声阵元达到焦点处的时间是不一致的，所以接收各个阵元的超声束所需要的延时时间也是不同的。这样每一个焦点对应一组不同的阵元延时时间、焦点越多、对应的延时时间组数越多，系统越复杂、就原理而言、焦点数越多、多个超声阵元形成的声束越细、图像分辨率越高，相应地超声系统越复杂。
目前线阵和凸阵B超成像仪上一般采用4至8个焦点，而且固定。
从上分析可知，接收焦点数越多或可变，它的切换延时状态开关越多，系统就越复杂，成本就越大。
在图像质量和系统的复杂折中的结果是采用4至8个接收焦点，另外，由于4至8个焦点是固定的，在图像局部放大时可能在放大区域内只有一至二个焦点，这样也会影响放大图像的质量。
为了提高超声束的分辨率，本实用新型增加了超声回波束的接收焦点。这样就必须增加了超声阵元延时时间组和相对应的切换延时线的状态开关，为了解决这个问题，本实用型提出了可编程高密度接收焦点系统。
本实用新型所述的可编程高密度接收焦点装置采用软、硬件结合，解决了因焦点数据增加而增加的系统复杂性。同时通过硬编程，焦点的数目、位置等可以任意改变，焦点的数目可以增加到50个；这样，无论是放大图像，还是超声探头的频率改变，接收焦点将随之改变，从而大大提高了超声图像的分辨率和清晰度。
在本实用新型中，超声束的形成是由多个对称的超声阵元组合而成，可参见附图6，一束超声束由12个超声阵元组合而成，各个超声阵元到达焦点P1时间是不一样的，接收时所延时的时间也是不同的，焦点P1一定时，各个阵元的延时时间也就确定，(T1T2…T6)在焦点P1处形成的超声束最细，该处分辨最高；离P1越远，超声束越粗，分辨就越差。
如果超声束上的焦点数越密，那么整条超声束就细，越声束的分辨率越高，增加了焦点数P1P2…Pn，相对应的延时时间组(Z11Z12…Z16)，(Zn1Zn6)也增加。
如超声探测深度定为200毫米，那么超声的接收时间也就确定 如果在200毫米有50个焦点，每4毫米一个焦点，这样就有50组[T1…T6]延时时间组以每4毫米切换一组延时时间开头，换言之，在260微秒接收时间内，以每5.2微秒切换一组延时时间开关组，来达到50个焦点。
本实用新型采用了可以编程视频距阵开关，对多个对称超声阵元回波信号通路进行编程，首先将50个焦点相对应的延时时间组的延时状态存入高速存贮器中，随探测距离的深入，焦点从P1P2…到P50。
高速存贮器取出P1的延时状态对视频距阵开关编程，让它将各个B超阵元切换到P1延时时间状态，按着P1P2…到P50直至一条声束的结束。如果改变PROM中的各阵元的延时状态组，也就改变了焦点位置，使用非常灵活。下面是对用于本实用新型所述的线阵、凸阵手掌式B超诊断仪中可编程高密度接收焦点系统中各部分的具体描述，可参见附图7，其中U1，8×8视频矩阵开关通过对A0A1A2输出通道和D0D1D2D3输入通道的编程，可将输入通道I0…I7切换至任意的输出通道O0…O7。
U2，高速PROM一个焦点有8个延时状态组，可对应8组通道编程码P11P12P13…P18；n个焦点对应了n组，即，Pn1…Pn8；将焦点按顺序排列成P1P2…P50，并且将50组焦点的通道编程码贮存在PROM中；U3，计数器计焦点数；U4，计数器计每个焦点中的8个通道编程码；U5，模拟延时线信号从200纳秒口输入，输出OUT就延时了200纳秒；EP，超声波发送脉冲高电平发射、低电平接收超声回波信号；LTCH，同步信号将8组输入状态信号同时切换至输出；T0T0…T5，不同超声阵元的回波信号；该系统的工作过程如下超声脉冲信号EP到来时，超声波发射，同时计数器U3、U4清零，U2、PROM地址指针复位。
EP信号过后进入超声波接收状态U4计数器控1.3MHz计数，同时PROM按1.3MHz取出某个焦点的编程码，并且在AWR上升沿，将数据A0A1A2、D0D1D2D3打入视频开关，U4计完某个焦点的8组编程码后，发出LTCH信号，U3加1进入下一个焦点；同时LTCH的上升沿将输入信号切换至相应的输出；由于输出是连接在不同的延时时间上的，这样超声阵元回声波信号T0、T1…T5焦点的编程码不同，连接到不同的时间延时线上进行合成。
通过改变PROM中的焦点编程码，就可以方便地改变各个超大型声阵元的延时时间，即，改变焦点。如果延时时间更多，20ns、40ns…400ns等，那么我们可以将U1改为8×16线或16×16线等视频矩阵开关，实现原理是一样的。
权利要求1.线阵、凸阵B超成像仪一种可编程高密度接收焦点装置，包括前面板U10，探头U11，显示器U9，其特征在于它还包括数字扫描变换器加控制器U1；与数字扫描变换器加控制器U1的相应接口相电连接的存贮器U2、高压发射开关系统U3、接收动态孔径可变系统U4、数据转换信号系统U6、中央处理器U7、D/A数模转换U8；与接收动态孔径可变系统U4、数据转换信号系统U6的相应接口相电连接的放大检波系统U5；中央处理器U7的输入端与前面板U10的输出端相电连接；D/A数模转换U8的输出端与显示器U9的输入端相电连接；高压发射开关系统U3的输出端及接收动态孔径可变系统U4的接收端与探头U11的输入端相电连接。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，可编程高密度接收焦点装置由视频矩阵开关、高速PROM、计焦点数的记数器、计焦点通道编程码控制器、模拟延时线生成器组成，通过超声发送脉冲EP、同步信号、超声阵元回波信号、模拟延时线连接。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于，U1集成了DSC、存贮器控制器、图象帧处理器、视频发射器、发射编码器、接发通道编码焦点编码控制器、图象图形文本分离合成器七个部分。
专利摘要本实用新型公开了一种用于超声波诊断仪的线阵、凸阵B超成像仪一种可编程高密度接收焦点装置，包括前面板，探头，显示器，数字扫描加控制器及与其相电连接的存贮器、高压发射开关系统、接收动态孔径可变系统、数据转换信号系统、CPU中央处理器、D/A数模转换，与接收动态孔径可变系统、数据转换系统相电连接的放大检波系统，D/A数模转换与显示器相电连接，高压发射开关系统、接收动态孔径可变系统与探头相电连接，CPU中央处理器与前面板相电连接。由于该装置采用了高集成度、高密度、多焦点动态接收系统，实现了B超诊断仪的超小型化、高清晰度、功耗低、应用领域宽广。
文档编号A61B8/14GK2540159SQ0025017
公开日2003年3月19日 申请日期2000年9月13日 优先权日2000年9月13日
发明者王雪乔 申请人:王雪乔