输入至超声换能器107以发送超声波。其中，FPGAl 13通过伺服机构控制逻辑204与电机驱动电路105相连，伺服机构控制逻辑204接收来自存取时序202输入的同步信号，并产生控制信号输出至电机驱动电路105。电机驱动电路105将控制信号转变成驱动信号，并通过该驱动信号控制伺服电机106的转速及转动方向等，使伺服电机106带动超声换能器107旋转以发送不同功率的超声波，实现对超声换能器107所在平面的血管内的扫描。
[0022]当该超声成像系统工作在超声波接收状态时:超声换能器107接收来自血管内反射的超声波，并将其转换成电信号，该电信号经过收发开关108输入至采集卡101从而进行相应的缓存处理后再输出给上位机104，上位机104接收到超声波图像信号后进行处理并以图像的形式显示出血管的二维组织结构的图像。当超声换能器107保持静止时，上位机104上显示的血管组织结构图像是一根静止直线。这个过程中，采集卡101可以对输入的超声波信号进行增益控制，具体为:FPGA113内的时间增益补偿逻辑201根据存取时序202输入的状态信息进行查表或计算得到增益控制参数，并将该控制参数输出至TGC电路112，TGC电路112将所述控制参数转换成对可变增益电路209的控制信号，以实现对输入的超声波信号的自动增益控制。
[0023]综上，本实施例提供的超声采集卡一方面控制脉冲发生器发送超声波脉冲，另一方面采集血管内反馈的超声波信号并经过缓存处理后输入上位机，上位机将接收的超声波信号进行处理并以图像的形式显示。由于采用现场可编程门阵列(FPGA)进行数据的采集、缓存、处理、传输及控制，以及采用PC1-Express总线与上位机进行交互，使得该超声采集系统的数据采集，传输，处理速度均较传统的系统有较大提高。
[0024]上述实施例中，现场可编程门阵列为一块FPGA芯片进行数据采集、存储或与上位机交互，在其他优选实施例中，现场可编程门阵列由多块FPGA芯片配合采集、存储或与上位机交互数据。
[0025]上述实施例中的电源为将来自上位机的系统主板或外接电源的能量转换为超声采集卡各器件所需的电源标准并完成为该超声采集卡中的各个器件的供电。
[0026]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种新型血管内超声成像采集卡，其特征在于，包括模拟前端(110)、模数转换器(111)、现场可编程门阵列(113)、电源(103)及随机存储器(102);所述模拟前端(110)用于对超声波信号进行预处理，预处理后的超声波信号输出至所述模数转换器(111);所述模数转换器(111)将预处理后的超声波信号进行模数转换，输出转换后的信号到现场可编程门阵列(113);所述现场可编程门阵列(113)对输入的转换后的信号进行串并转换后得到超声波图像数据并存储到所述随机存储器(102);所述电源(103)用于为整个采集卡供电； 其中，所述现场可编程门阵列(113 )包括PC1-Express接口逻辑(205 );所述现场可编程门阵列(113)通过所述PC1-Express接口逻辑(205)与上位机(104)相连，所述上位机(104)通过所述PC1-Express接口逻辑(204)访问及获取所述随机存储器(102)中存储的数据。
2.根据权利要求1所述的新型血管内超声成像采集卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列(113)还包括采集控制逻辑(206)及存取时序(202)； 其中，所述采集控制逻辑(206)用于将模数转换器(111)输入的转换后的信号进行串并转换后，输出超声波图像数据给所述存取时序(202)，然后所述存取时序(202)用于以图像帧为单位将所述超声波图像数据缓存至所述随机存储器(102)进行存储，然后存取时序(202)通过所述PC1-Express接口逻辑(205)将随机存储器(102)中存储的超声波图像数据传输给所述上位机(104)。
3.根据权利要求2所述的新型血管内超声成像采集卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列(113)还包括脉冲控制逻辑(203)，所述脉冲控制逻辑(203)与脉冲发生器(109)相连，所述脉冲发生器(109)与一收发开关(108)相连，所述收发开关(108)与超声换能器(107)相连； 所述脉冲控制逻辑(203 )用于接收来自所述存取时序(202 )输入的同步信号以产生脉冲控制信号，并输出所述脉冲控制信号至所述脉冲发生器(109)，使其产生激励脉冲并经过所述收发开关(108)输入至所述超声换能器(107)以发送超声波。
4.根据权利要求3所述的新型血管内超声成像采集卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列(113)还包括伺服机构控制逻辑(204)，所述现场可编程门阵列(113)通过所述伺服机构控制逻辑(204)与一电机驱动电路(105)相连，所述电机驱动电路(105)与伺服电机(106)相连； 伺服机构控制逻辑(204)用于接收来自所述存取时序(202)输入的同步信号，并产生控制信号输出至所述电机驱动电路(105)，电机驱动电路(105)用于根据所述控制信号控制所述伺服电机(106 )的转速，使所述伺服电机(106 )带动所述超声换能器(107 )旋转以发送超声波。
5.根据权利要求2所述的新型血管内超声成像系统的采集卡，其特征在于，所述模拟前端(110)包括可变增益电路(209)及滤波电路(208)，所述可变增益电路(209)用于对输入的超声波信号进行增益调整，所述滤波电路(208)用于接收来自所述可变增益电路(209)的超声波信号并进行滤波后输出预处理后的超声波信号。
6.根据权利要求5所述的新型血管内超声成像系统的采集卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列(113)还包括时间增益补偿逻辑(201)，所述时间增益补偿逻辑(201)通过一TGC电路(112)与所述可变增益电路(209)相连； 所述时间增益补偿逻辑(201)用于根据所述存取时序(202)输入的状态信息进行查表或计算得到增益控制参数，并将所述控制参数输出至所述TGC电路(112)，所述TGC电路(112)用于将所述控制参数转换成对可变增益电路(209)的控制信号，以实现对输入的超声波信号的增益控制。
7.根据权利要求1所述的新型血管内超声的采集卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列(113)为一块芯片或多块芯片配合完成超声信号的采集、存储以及与上位机(104)通信的功能。
8.根据权利要求1所述的新型血管内超声的采集卡，其特征在于，所述电源(103)为可充电电池，或者为用于将来自所述上位机(104)的系统主板或外接电源的电能转换为适合采集卡工作的电源。
9.一种新型血管内超声成像系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的采集卡(101 )，还包括上位机(104)、脉冲发生器(109)、电机驱动电路(105)、伺服电机(106)、脉冲发生器(109)、收发开关(108)和超声换能器(107)； 所述采集卡(101)用于控制所述脉冲发生器(109)产生激励脉冲，该激励脉冲经所述收发开关(108)输入所述超声换能器(107)以发出超声波； 所述电机驱动电路(105)用于在所述采集卡(101)的控制下驱动所述伺服电机(106)带动超声换能器(107)旋转以发送超声波信号； 所述超声换能器(107)还用于接收血管内反馈的超声波信号并转换成电信号，所述电信号经过所述收发开关(108 )输入至所述采集卡(101); 所述采集卡(101)用于对所述电信号进行缓存处理后输入所述上位机(104); 所述上位机(104)用于将接收的超声波信号进行处理并以图像的形式显示出血管的组织结构。
【专利摘要】本发明提供了一种新型血管内超声采集卡及超声成像系统，采集卡包括模拟前端、模数转换器、FPGA、电源及随机存储器。其中，超声采集卡采用的FPGA功能包括采集控制逻辑、脉冲控制逻辑、伺服机构控制逻辑、存取时序及时间增益补偿逻辑。采集卡具有超声波激励、超声回波信号采集、缓存、处理、传输。此外，采用集成PCI-Express总线的接口的FPGA芯片，从而减少芯片数量和印刷版电路的走线数量，提高了该采集卡的集成度和可靠性能。该采集卡采用PCI-Express总线与上位机进行交互，使超声成像系统性能较好地满足了目前的需求。
【IPC分类】A61B8-06
【公开号】CN104856726
【申请号】CN201510302666
【发明人】袁建人, 陈友伟, 周文平, 黎英云
【申请人】上海爱声生物医疗科技有限公司, 深圳开立生物医疗科技股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月4日