一种超声经颅多普勒采集装置及系统

1.本发明属于超声经颅多普勒技术领域，具体为一种超声经颅多普勒采集装置及系统。


背景技术：

2.超声经颅多普勒系统目前是脑血流检测以及脑疾病分析的一种重要的电子医疗仪器系统，它主要由超声多普勒换能器(探头)，超声转换模拟电路，数字信号采集系统，数据分析系统和软件系统组成。超声波在传播的过程中，遇到运动的物体，其反射波的频率会发生变化，频率变化的大小和物体运动速度成正比。利用这个原理可测量人脑血管的血流速度以及动力学特性，这就是超声经颅多普勒系统的理论基础。
3.现有技术中，颅内血管的超声成像装置中，数据采集都是医生手持超声多普勒换能器获得二维的频谱及图像信息，而手持的超声多普勒换能器由于都是用数据线连接设备，所以一般情况下都是悬挂放置在外界环境中，长期使用后很容易受到损坏。而在实际操作过程中，数据线不仅容易绊倒患者以及医生，而且突然拉扯到数据线会使得超声多普勒换能器突然撞击异物导致设备损坏。为此，本技术采用无线通讯技术以及无线充电技术对超声多普勒换能器进行使用以及放置，并在使用无线技术的同时，保证电信号传输的稳定性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种超声经颅多普勒采集装置及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超声经颅多普勒采集装置，包括装置主体、收纳柜以及一体机，所述装置主体的上表面设置有操作台以及操作面板，所述一体机设置在操作面板的内部，所述一体机的显示屏位于操作面板的表面，所述操作台的表面设置有键盘以及鼠标，所述装置主体的底端设置有四个带锁滑轮，所述带锁滑轮的一侧设置有位于装置主体底端的支撑座，所述收纳柜的一侧表面开设有散热窗，所述收纳柜的内部安装有基于超声经颅多普勒技术的超声经颅多普勒采集系统以及用于给超声经颅多普勒采集系统中硬件设备进行无线充电的无线充电器。
6.进一步优化本技术方案，所述操作面板表面的底端由左向右依次设置有电源开关按键、手动/自动按键、启动按键、停止按键以及复位按键，所述操作面板表面的一角设置有语音播报口。
7.一种超声经颅多普勒采集系统，所述超声经颅多普勒采集系统安装在上述的一种超声经颅多普勒采集装置的收纳柜的内部，所述超声经颅多普勒采集系统包括模块式tcd仪、超声多普勒换能器以及彩色打印机；
8.其中，所述模块式tcd仪包括无线通讯模块以及tcd处理器，所述无线通讯模块将超声多普勒换能器传输的信号传递至信号接收模块，所述tcd处理器下发指令，命令信号接
收模块将接收的信号传递至信号处理单元，所述信号处理单元对信号进行处理后将处理后得到的数据传递至数据处理单元中，所述数据处理单元对数据进行处理后将数据反馈给tcd处理器，并由数据发送模块将数据上传到一体机中，并由一体机显示出颅内血流二维图像；
9.其中，所述超声多普勒换能器包括探头芯片、电池模块以及无线充电模块，所述无线充电模块通过收纳柜内部的无线充电器对电池模块进行充电，所述电池模块为探头芯片的工作进行供电，所述探头芯片控制有探头采集单元，所述探头采集单元在耦合剂的配合下采集患者颅内血管中血流的超声波回波信号以及带有血流信息的空间参数信息，并由信号转换模块将信息反馈给探头芯片；所述声多普勒换能器中还设置有信号收发模块以及无线通讯模块，所述信号收发模块用于接收来自模块式tcd仪的工作指令以及发送探头芯片的采集信号，所述无线通讯模块用于探头芯片和模块式tcd仪的相互通讯，所述无线通讯模块选用支持802.11ac的独立信号频道；
10.其中，彩色打印机包括数据接收模块、图纸打印模块以及图纸导出模块，所述数据接收模块用于接收由一体机生成的颅内血管图像数据，由图纸打印模块对图像数据进行打印绘制，并由图纸导出模块将报告导出。
11.进一步优化本技术方案，所述超声多普勒换能器中的探头采集单元包括超声扫描模块以及空间追踪模块，所述超声扫描模块在合适量的耦合剂协助下，采集颅内血管中血流的超声波回波信号，所述空间追踪模块用于采集超声扫描模块采集过程中带有血流信息的空间参数信息。
12.进一步优化本技术方案，所述模块式tcd仪中的信号处理单元包括信号分路放大模块、信号检测模块、信号叠加模块以及信号解调解码模块；
13.所述信号分路放大模块，将接收到超声波回波的电信号分路传输至多个通道，并对每个通道的信号进行相同的放大处理；
14.所述信号检测模块，将每个通道上的超声回波信号的电信号进行a/d采样，并进行信号限幅，所述限幅后的调频波中检出反映在频率变换上的调制信号，调制信号取绝对值，将调制信号幅度的变化进行检测，提高检测信号的信噪比；
15.所述信号叠加模块，将α个幅度是的γ信号叠加为一个幅度是α*γ的信号；
16.所述信号解调解码模块，对幅度是α*γ的信号采用数字正交解调并进行低通滤波和解码。
17.进一步优化本技术方案，所述信号解调解码模块进行低通滤波时，按照以下公式进行：
[0018][0019]
其中，为时间矢量，为每次发射所采集的回波信号矢量，lpf[
·
]表示低通滤波的过程，i和q分别代表解调后的两路正交信号。
[0020]
进一步优化本技术方案，所述信号解调解码模块进行解码时，按照以下公式进行：
[0021][0022]
其中，c
i
(m)代表每一段的码，共有n段，码的长度为m，s
dem(i)
(m)代表已经经过数字正交解调的信号。
[0023]
进一步优化本技术方案，所述模块式tcd仪中的数据处理单元包括数据导入模块、频谱分析模块、模型匹配模块；
[0024]
所述数据导入模块，将解调和解码后的数据进行导入，用于颅内血管的相关分析；
[0025]
所述频谱分析模块，将解调和解码后的数据进行频谱分析，并绘制成颅内血流二维图像，方便进行后续模型计算；
[0026]
所述模型匹配模块，将频谱分析的数据匹配数据模型，得到颅内血管评估值。
[0027]
进一步优化本技术方案，所述频谱分析数据匹配的数据模型如下所示：
[0028][0029]
其中，f为病人的颅内血管评估值，x为病人的颅内血流速度数据，y为病人诱发刺激超声回波信号功率衰减度数据，z为病人诱发刺激超声回波信号回流延期数据，a、b、c、e均为模型参数。
[0030]
进一步优化本技术方案，所述颅内血流二维图像在一体机的显示屏上进行显示时，所述操作面板上还设置有图表查看旋钮，所述图表查看旋钮可以进行顺时针或逆时针旋转，所述图表查看旋钮用于方便查询颅内血流二维图像长页上的各个片段。
[0031]
与现有技术相比，本发明提供了一种超声经颅多普勒采集装置及系统，具备以下有益效果：
[0032]
1、该超声经颅多普勒采集装置及系统，通过利用无线通讯技术以及无线充电技术，解决了现有技术中数据线的使用问题，不仅使得医生手持超声经颅多普勒换能器时使用更加方便，还防止了患者被数据线绊倒的二次伤害问题发生。
[0033]
2、该超声经颅多普勒采集装置及系统，通过设置收纳柜，将超声经颅多普勒采集系统的硬件设备进行放置，在装置不使用的情况下，将超声经颅多普勒换能器进行保存，防止暴露在外部环境中受到损坏。
[0034]
3、该超声经颅多普勒采集装置及系统，通过对无线通讯模块选用支持802.11ac的独立信号频道，提高了电信号的传输强度；并对接收的电信号进行信号放大、信号限幅等处理方式，解决了利用无线技术可能存在的信号不稳定的问题，提高了电信号的信噪比，使得该超声经颅多普勒采集装置及系统与现有技术中带数据线连接的超声经颅多普勒换能器具有同样的信号采集水平。
附图说明
[0035]
图1为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集装置的结构示意图；
[0036]
图2为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集装置中操作面板上的结构示意图；
[0037]
图3为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集装置中带锁轮滑的连接结构示意图；
[0038]
图4为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集系统的结构示意图；
[0039]
图5为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集系统中超声多普勒换能器的结构示意图；
[0040]
图6为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集系统中模块式tcd仪的结构示意图；
[0041]
图7为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集系统中彩色打印机的结构示意图；
[0042]
图8为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集系统中信号处理单元的结构示意图；
[0043]
图9为本发明提出的一种超声经颅多普勒采集系统中数据处理单元的结构示意图。
[0044]
图中：1、装置主体；2、收纳柜；3、操作台；4、操作面板；41、电源开关按键；42、手动/自动按键；43、启动按键；44、停止按键；45、复位按键；46、图表查看旋钮；47、语音播报口；5、一体机；6、键盘；7、鼠标；8、带锁轮滑；9、支撑座；10、散热窗。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
实施例一：
[0047]
请参阅图1
‑
3，一种超声经颅多普勒采集装置，包括装置主体1、收纳柜2以及一体机5，所述装置主体1的上表面设置有操作台3以及操作面板4，所述一体机5设置在操作面板4的内部，所述一体机5的显示屏位于操作面板4的表面，所述操作台3的表面设置有键盘6以及鼠标7，所述装置主体1的底端设置有四个带锁滑轮8，所述带锁滑轮8的一侧设置有位于装置主体1底端的支撑座9，所述收纳柜2的一侧表面开设有散热窗10，所述收纳柜2的内部安装有基于超声经颅多普勒技术的超声经颅多普勒采集系统以及用于给超声经颅多普勒采集系统中硬件设备进行无线充电的无线充电器。
[0048]
通过利用无线通讯技术以及无线充电技术，解决了现有技术中数据线的使用问题，不仅使得医生手持超声经颅多普勒换能器时使用更加方便，还防止了患者被数据线绊倒的二次伤害问题发生。
[0049]
通过设置收纳柜，将超声经颅多普勒采集系统的硬件设备进行放置，在装置不使用的情况下，将超声经颅多普勒换能器进行保存，防止暴露在外部环境中受到损坏。
[0050]
具体的，所述操作面板4表面的底端由左向右依次设置有电源开关按键41、手动/自动按键42、启动按键43、停止按键44以及复位按键45，所述操作面板4表面的一角设置有语音播报口47。
[0051]
上述的按键均用于控制超声经颅多普勒采集系统，方便超声经颅多普勒采集系统进行使用。
[0052]
请参阅图4，一种超声经颅多普勒采集系统，所述超声经颅多普勒采集系统安装在上述的一种超声经颅多普勒采集装置的收纳柜2的内部，所述超声经颅多普勒采集系统包括模块式tcd仪、超声多普勒换能器以及彩色打印机；
[0053]
请参阅图6，其中，所述模块式tcd仪包括无线通讯模块以及tcd处理器，所述无线通讯模块将超声多普勒换能器传输的信号传递至信号接收模块，所述tcd处理器下发指令，命令信号接收模块将接收的信号传递至信号处理单元，所述信号处理单元对信号进行处理后将处理后得到的数据传递至数据处理单元中，所述数据处理单元对数据进行处理后将数据反馈给tcd处理器，并由数据发送模块将数据上传到一体机(5)中，并由一体机(5)显示出颅内血流二维图像；
[0054]
请参阅图5，其中，所述超声多普勒换能器包括探头芯片、电池模块以及无线充电模块，所述无线充电模块通过收纳柜(2)内部的无线充电器对电池模块进行充电，所述电池模块为探头芯片的工作进行供电，所述探头芯片控制有探头采集单元，所述探头采集单元在耦合剂的配合下采集患者颅内血管中血流的超声波回波信号以及带有血流信息的空间参数信息，并由信号转换模块将信息反馈给探头芯片；所述声多普勒换能器中还设置有信号收发模块以及无线通讯模块，所述信号收发模块用于接收来自模块式tcd仪的工作指令以及发送探头芯片的采集信号，所述无线通讯模块用于探头芯片和模块式tcd仪的相互通讯，所述无线通讯模块选用支持802.11ac的独立信号频道；
[0055]
请参阅图7，其中，彩色打印机包括数据接收模块、图纸打印模块以及图纸导出模块，所述数据接收模块用于接收由一体机生成的颅内血管图像数据，由图纸打印模块对图像数据进行打印绘制，并由图纸导出模块将报告导出。
[0056]
具体的，所述超声多普勒换能器中的探头采集单元包括超声扫描模块以及空间追踪模块，所述超声扫描模块在合适量的耦合剂协助下，采集颅内血管中血流的超声波回波信号，所述空间追踪模块用于采集超声扫描模块采集过程中带有血流信息的空间参数信息。
[0057]
请参阅图8，具体的，所述模块式tcd仪中的信号处理单元包括信号分路放大模块、信号检测模块、信号叠加模块以及信号解调解码模块；
[0058]
所述信号分路放大模块，将接收到超声波回波的电信号分路传输至多个通道，并对每个通道的信号进行相同的放大处理；
[0059]
所述信号检测模块，将每个通道上的超声回波信号的电信号进行a/d采样，并进行信号限幅，所述限幅后的调频波中检出反映在频率变换上的调制信号，调制信号取绝对值，将调制信号幅度的变化进行检测，提高检测信号的信噪比；
[0060]
所述信号叠加模块，将α个幅度是的γ信号叠加为一个幅度是α*γ的信号；
[0061]
所述信号解调解码模块，对幅度是α*γ的信号采用数字正交解调并进行低通滤波和解码。
[0062]
具体的，所述信号解调解码模块进行低通滤波时，按照以下公式进行：
[0063][0064]
其中，为时间矢量，为每次发射所采集的回波信号矢量，lpf[
·
]表示低通滤波的过程，i和q分别代表解调后的两路正交信号。
[0065]
具体的，所述信号解调解码模块进行解码时，按照以下公式进行：
[0066][0067]
其中，c
i
(m)代表每一段的码，共有n段，码的长度为m，s
dem(i)
(m)代表已经经过数字正交解调的信号。
[0068]
请参阅图9，具体的，所述模块式tcd仪中的数据处理单元包括数据导入模块、频谱分析模块、模型匹配模块；
[0069]
所述数据导入模块，将解调和解码后的数据进行导入，用于颅内血管的相关分析；
[0070]
所述频谱分析模块，将解调和解码后的数据进行频谱分析，并绘制成颅内血流二维图像，方便进行后续模型计算；
[0071]
所述模型匹配模块，将频谱分析的数据匹配数据模型，得到颅内血管评估值。
[0072]
通过对无线通讯模块选用支持802.11ac的独立信号频道，提高了电信号的传输强度；并对接收的电信号进行信号放大、信号限幅等处理方式，解决了利用无线技术可能存在的信号不稳定的问题，提高了电信号的信噪比，使得该超声经颅多普勒采集装置及系统与现有技术中带数据线连接的超声经颅多普勒换能器具有同样的信号采集水平。
[0073]
具体的，所述频谱分析数据匹配的数据模型如下所示：
[0074][0075]
其中，f为病人的颅内血管评估值，x为病人的颅内血流速度数据，y为病人诱发刺激超声回波信号功率衰减度数据，z为病人诱发刺激超声回波信号回流延期数据，a、b、c、e均为模型参数。
[0076]
具体的，所述颅内血流二维图像在一体机5的显示屏上进行显示时，所述操作面板4上还设置有图表查看旋钮46，所述图表查看旋钮46可以进行顺时针或逆时针旋转，所述图表查看旋钮46用于方便查询颅内血流二维图像长页上的各个片段。
[0077]
实施例二：
[0078]
采用实施例一中所述的一种超声经颅多普勒采集装置及系统，也可以进行绘制颅内血流三维图像。通过空间追踪模块采集超声扫描模块采集过程中带有血流信息的空间参数信息，通过空间追踪模块获取超声多普勒换能器的相对位置点和角度参数，并结合空间追踪模块与患者的相对距离，以及超声多普勒换能器的深度调节参数，计算出检测过程中的汇聚空间点；通过对比血流信息和检测过程的汇聚空间点，将有血流信息的汇聚空间点整合成曲线和曲面，形成有颅内血流的三维成像数据。所述颅内血流三维图像在一体机5的显示屏上进行显示时，则无法使用图表查看旋钮46，只能使用键盘6+鼠标7的操作方式，在显示屏中查询颅内血流三维图像长页上的各个片段。
[0079]
本发明的有益效果是：
[0080]
1、该超声经颅多普勒采集装置及系统，通过利用无线通讯技术以及无线充电技术，解决了现有技术中数据线的使用问题，不仅使得医生手持超声经颅多普勒换能器时使用更加方便，还防止了患者被数据线绊倒的二次伤害问题发生。
[0081]
2、该超声经颅多普勒采集装置及系统，通过设置收纳柜，将超声经颅多普勒采集系统的硬件设备进行放置，在装置不使用的情况下，将超声经颅多普勒换能器进行保存，防
止暴露在外部环境中受到损坏。
[0082]
3、该超声经颅多普勒采集装置及系统，通过对无线通讯模块选用支持802.11ac的独立信号频道，提高了电信号的传输强度；并对接收的电信号进行信号放大、信号限幅等处理方式，解决了利用无线技术可能存在的信号不稳定的问题，提高了电信号的信噪比，使得该超声经颅多普勒采集装置及系统与现有技术中带数据线连接的超声经颅多普勒换能器具有同样的信号采集水平。
[0083]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0084]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。