超聲成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮

　　數(shù)字波束成形器

　　ADC的輸出信號(hào)通過(guò)LVDS傳輸給數(shù)字接收波束成形器。這種傳輸方式降低了PCB走線的復(fù)雜度和接口引腳數(shù)。波束成形器內(nèi)置上變頻低通濾波器或帶通數(shù)字濾波器。這些濾波器把有效采樣速率提高4倍，提高了系統(tǒng)波束成形的精度。上變頻信號(hào)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，通過(guò)延遲系數(shù)加法器進(jìn)行疊加，得到合適的焦點(diǎn)。信號(hào)還進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)，或“變跡”。疊加之前進(jìn)行變跡，可以調(diào)節(jié)接收孔徑，降低旁瓣對(duì)接收波束的影響，提高了影像質(zhì)量。

　　波束成形的數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程

　　接收到的波束成形數(shù)字超聲信號(hào)由DSP和基于PC的設(shè)備進(jìn)行處理，得到視頻和音頻輸出信號(hào)。這一過(guò)程通常可以劃分為B超或2D影像處理，以及具有彩超流體成像信息的多普勒處理。多普勒處理又分為脈沖多普勒(PWD)處理和連續(xù)多普勒CWD處理。

　　B超處理

　　B超處理中，RF波束成形數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波和檢波處理。檢測(cè)信號(hào)具有極寬的動(dòng)態(tài)范圍，B超處理器必須將這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)字壓縮，使其達(dá)到顯示器規(guī)定的動(dòng)態(tài)范圍。

　　彩超流體信號(hào)處理

　　在彩超流體信號(hào)處理中，RF波束成形信號(hào)與正交本振信號(hào)(LO，頻率為發(fā)射頻率)進(jìn)行混頻，得到I、Q基帶信號(hào)。每個(gè)接收通道采集的超聲信號(hào)都有對(duì)應(yīng)的幅度和相位。彩超流體信號(hào)處理中，8到16路超聲信號(hào)集中在一個(gè)成像通道，測(cè)量多普勒頻移。流體產(chǎn)生的反射信號(hào)或沿著成像通道移動(dòng)的人體組織具有一定的多普勒頻移，從而改變了I、Q基帶采樣信號(hào)的相位。彩超流體處理器決定了成像通道的8至16路超聲信號(hào)的平均相移和時(shí)間關(guān)系。處理器還用彩色表示平均流速。通過(guò)這種方法，實(shí)現(xiàn)了流速或人體組織移動(dòng)的二維造影成像。

　　多普勒頻譜

　　多普勒譜處理中，波束成形數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波，混頻至基帶信號(hào)，然后以脈沖頻率重復(fù)采樣。利用復(fù)雜的快速傅里葉變換(FFT)獲得多普勒頻譜，以重現(xiàn)接收信號(hào)的速度信息。FFT輸出的每個(gè)二進(jìn)制信號(hào)幅度，經(jīng)過(guò)計(jì)算和壓縮，使其達(dá)到顯示圖像所要求的動(dòng)態(tài)范圍。最終信號(hào)幅度作為時(shí)間函數(shù)，顯示在超聲設(shè)備的顯示屏上。在連續(xù)多普勒(CWD)成像系統(tǒng)中，信號(hào)處理的過(guò)程基本相同。除了產(chǎn)生這些顯示信號(hào)外，頻譜處理器還產(chǎn)生左、右聲道的立體聲音頻信號(hào)，表示正向和負(fù)向運(yùn)動(dòng)。DAC對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)外部的喇叭和耳機(jī)。

　　顯示處理

　　顯示處理器進(jìn)行必要的計(jì)算，繪制極坐標(biāo)圖。B超中的聲音、影像數(shù)據(jù)或彩超流體信息被處理成矩形位圖，從而消除圖像中的雜散信號(hào)。這一過(guò)程通常稱為R-θ變換，顯示處理器還提供空間圖像增強(qiáng)功能。