【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统及其应用方法。
技术介绍
1、作为一种利用高频声波生成人体内部结构图像的非侵入性医疗诊断工具，医用超声成像技术经过近60年的发展已经成为医学诊断中不可或缺的工具，广泛应用于对人体各组织和器官的病理状态的检测和识别，其在临床医疗实践中的关键作用不可忽视。
2、传统超声检测仪器通常体积庞大，究其原因是超声波的发射与接收采用的是独立分置元件实现，这只适用于医院等固定场所，虽然成像质量较高，但其移动性和便携性较差。相较之下，便携式超声探头体积小、重量轻，能够与移动设备连接使用，便于携带，适合现场诊断和急救场景。且便携式探头有效改变了传统仪器信噪比、功耗大、电路板图面积过大等系列缺陷低，能够快速响应临床需求，尤其在资源有限的环境中，具有显著优势。
3、传统超声探头的制备主要基于压电陶瓷，该材料虽然具有较低的制造成本以及制作难度，但在性能和稳定性上不及单晶体材料。单晶体具有较高的声学性能，更高的能量转换效率和更强的图像穿透力特别适用于需匹配较高精度的现代医学成像需求。
技术实现思路
1、针对现有医护专用的超声成像设备体积过大、无法多维场景运用且换能器材料局限性较大的现状，本专利技术旨在提供了一款便携化超声成像系统。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，包括：fpga模块、高压脉冲发射模块、前端检测模块、回波处理电路模块和相控阵超声探头；>
3、其中，所述fpga模块同时与高压脉冲发射模块、以及所述前端检测模块中相连接；所述所述前端检测模块还与所述高压脉冲发射模块、所述回波处理电路模块以及所述相控阵超声探头相连接。
4、优选的，所述fpga模块包括：脉冲信号激励产生控制单元、高压收发隔离开关单元、多路复用开关切换单元和回波处理电路调节指示单元；
5、所述脉冲信号激励产生控制单元用于产生低压脉冲源；
6、所述高压收发隔离开关单元用于调节分置隔离开关的导通和切断状态；
7、所述多路复用开关切换单元用于控制多路复用开关单元中高压开关的通断状态；
8、所述回波处理电路调节指示单元操作所述回波处理电路模块。
9、优选的，所述高压脉冲发射模块用于从所述fpga模块接收既定路数的低压激励脉冲信号，并将所述低压激励脉冲信号转换为高压脉冲信号；
10、所述高压脉冲信号足够激励所述相控阵超声探头发射声波的路数匹配，且能够正确经由收发隔离电路。
11、优选的，所述多路复用开关切换单元由多个高压开关组成，用于切换各高压开关的闭合与断开状态，将接收到的既定路数的所述高压脉冲信号依次作用于所述相控阵超声探头的阵元的各组子阵上。
12、优选的，所述回波处理电路模块集成了高集成精密模拟前端；所述高集成精密模拟前端包括：压控放大器、12位模数转换器、低噪声发大器和低通滤波器；所述高集成精密模拟前端的工作流程包括：
13、将所述相控阵超声探头返回的声波，经所述多路复用开关单元传至所述高压收发隔离开关单元中；
14、对所述高压收发隔离开关单元中低压接收通道处理后的电信号，进行前置处理。
15、本专利技术还提供了基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统的应用方法，所述应用方法用于操作上述系统，其特征在于，步骤包括：
16、步骤a：配置所述高压收发隔离开关单元至初始机制，对钳位电流的预设与所辖各所述高压收发隔离开关的通断状态进行起始设定；
17、步骤b：对所述多路复用开关单元进行先行参数化设置，将所需对应路径的高压开关均调整至导通模式；
18、步骤c：所述脉冲信号激励产生控制单元发出x路低压脉冲并将其传输至所述高压脉冲发生模块；
19、步骤d：根据接收到的x路低压激励脉冲信号，所述高压脉冲发生模块激发x路高压脉冲信号；
20、步骤e：将步骤d产生的x路高压脉冲信号通过高压收发隔离开关单元和多路复用开关单元作用于所述相控阵超声探头的第一组子阵；所述相控阵超声探头共有p个阵元，以相邻的q个阵元组成一组子阵，则共计有p-q+1组子阵；
21、步骤f：所述相控阵超声探头的第一组子阵在接收到脉冲激励后产生高频振动，发出声波；
22、步骤g：步骤f发射的声波达到被测物体的截切面后发生反射，并产生回波；
23、步骤h：所述所述相控阵超声探头基于压电效应，将接收到的回波转换为电信号，即回波信号；
24、步骤i：所述回波信号经过所述多路复用开关单元和高压收发隔离开关单元，传输至所述回波处理电路模块；
25、步骤j：按照步骤b至步骤i依次重复执行，直到完成相控阵探头阵元的第2至第p+q-1组子阵的声波发射与回波接收。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
27、本专利技术所连接配备的相控阵探头基于单晶体材料制备，相较于传统压电陶瓷将有效提升超声波穿透深度并对相关影像的显示有积极改善；通过对前端电路系统围绕高集成芯片群进行搭建，实现前端采集与预处理系统规模的减小，所采用芯片支持通道数尽可能与预设的探头采集通道保持一致，保证了稳定性的同时大大减小了电路板的体积和重量，这将对功耗降低以及回收信号质量的提高产生正向作用，为超声成像系统的便携化提供可能。
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1.基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，包括：FPGA模块、高压脉冲发射模块、前端检测模块、回波处理电路模块和相控阵超声探头；
2.根据权利要求1所述的基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，所述FPGA模块包括：脉冲信号激励产生控制单元、高压收发隔离开关单元、多路复用开关切换单元和回波处理电路调节指示单元；
3.根据权利要求1所述的基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，所述高压脉冲发射模块用于从所述FPGA模块接收既定路数的低压激励脉冲信号，并将所述低压激励脉冲信号转换为高压脉冲信号；
4.根据权利要求2所述的基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，所述多路复用开关切换单元由多个高压开关组成，用于切换各高压开关的闭合与断开状态，将接收到的既定路数的所述高压脉冲信号依次作用于所述相控阵超声探头的阵元的各组子阵上。
5.根据权利要求4所述的基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，所述回波处理电路模块集成了高集成精密模拟前端；所述高集成精密模拟前端包括：压控放大
6.基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统的应用方法，所述应用方法用于操作权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，包括：fpga模块、高压脉冲发射模块、前端检测模块、回波处理电路模块和相控阵超声探头；
2.根据权利要求1所述的基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，所述fpga模块包括：脉冲信号激励产生控制单元、高压收发隔离开关单元、多路复用开关切换单元和回波处理电路调节指示单元；
3.根据权利要求1所述的基于单晶体相控阵探头的便携化超声成像系统，其特征在于，所述高压脉冲发射模块用于从所述fpga模块接收既定路数的低压激励脉冲信号，并将所述低压激励脉冲信号转换为高压脉冲信号；
4.根据权利要求2所述的基于单晶体...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹雪滨，郑羽，彭博，王冬颖，王晨阳，马文凯，崔英凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军第八十二集团军医院，
类型：发明
国别省市：
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