用于动态滤波的系统和方法技术方案

提供了用于在模拟波形由超声系统中的模数转换器(ADC)采样之前对模拟波形滤波的系统和方法。可以通过将相同的波形延迟两个不同的时间延迟并且组合经延迟的波形以有效地抵消基波分量来对波形进行滤波，从而提供对接收到的回波信号中的谐波分量的更灵敏的检测。这种滤波方法利用也可以用于多线波束形成的架构来执行时间滤波，其中，可以从ARAM中两次读出单个声学信号，其按时间分开，这利用了ARAM允许非破坏性的读取操作的事实。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动态滤波的系统和方法
本文描述的系统和方法总体上涉及医学诊断超声系统，并且具体涉及具有动态模拟滤波能力的诊断系统。
技术介绍
谐波成像是许多超声系统上经常使用的模式。例如，在确定组织类型信息(即，识别血液、心肌、肝脏组织等)时，谐波成像能够是有用的，因为声波与组织之间的相互作用生成谐波频率范围内的信息。诸如微泡的声学造影剂也能够用于在与声学信号相互作用时产生谐波。当发射的超声波与微泡相互作用时，发生非线性谐振，其包括在询问波的基波频率的谐波处的谐振能量的产生。尽管谐波分量具有低于基波(fundamental)的强度，但它们足够强以在换能器处接收。在组织谐波成像或使用造影剂的情况下，对谐波而不是基波频率的接收具有增加的兴趣。接收到的信号的谐波和基波分量的相对强度通常是变化的。尽管与基波信号相比，谐波造影剂信号倾向于强度的降低，但组织谐波信号仍倾向于功率更低。信号源的深度(信号被反射的结构)也会影响接收功率。因为组织谐波信号需要波穿过组织，因此这些信号通常将由比声学造影剂信号的相对更深的相互作用产生。由于增加的深度，因此频率和强度两者都趋于衰减。这些效应导致谐波信号能够比基波小20dB以上的可能性，因此需要要求宽动态范围的接收器。在已经发生少量谐波生成的近场中，并且在衰减已经接管的远场中，谐波响应从基波反向散射体下降30-40dB并不罕见。鉴于谐波信号和基波信号之间的强度的大的差异，有用的是尽可能多地去除基波，使得谐波的相对功率相对于系统的本底噪声增加。在某些情况下，ADC的SNR限制了系统的灵敏度，并且能够增加数字化之前应用的模拟增益使得传感器的热噪声可以为主导是有益的。遗憾的是，在这种情况下，基波信号能够很容易在强大的目标上饱和，并且变得很难进行谐波成像。一种补救是在ADC前面包括模拟高通或带通滤波器，以抑制一些较低频率的基波信号，使得ADC较不可能饱和。还可以应用更多的前端模拟增益，从而更充分地利用ADC的动态范围。遗憾的是，用于从基波分离谐波的当前方法通常可应用于固定频率，并且因此需要多个滤波器来支持不同的换能器和基波频率。这增加了系统复杂性。因此，需要与谐波成像一起使用的改进的滤波方法。本专利技术提供了该需要和更多的需要。
技术实现思路
在一些方面中，本专利技术提供可以包括以下项的方法：接收根据由换能器接收的声学信号生成的输入模拟电波形；基于输入模拟电波形生成一对实质上相同的中间模拟电波形；将中间模拟电波形中的一个相对于另一个延迟，延迟的量至少部分基于换能器的采样率和输入模拟电波形的基波频率；并且将经延迟的中间模拟电波形与另一中间模拟电波形加和以产生经滤波的模拟电波形。在某些方面中，本专利技术可以包括超声成像系统，所述超声成像系统包括用于超声成像的接收波束形成器，所述接收波束形成器可以包括：输入线，其被配置为接收根据来自至少一个换能器元件的接收到的声学信号所生成的输入模拟电波形；模拟存储器，所述存储器被配置并布置为允许执行第一非破坏性读取操作并且在时间延迟后执行第二读取操作，以基于输入模拟电波形生成一对实质上相同的中间模拟电波形，其中，所述延迟至少部分地基于所述换能器的采样率和所述输入模拟电波形的基波频率；以及加和元件，所述加和元件被配置并布置成将经延迟的中间模拟电波形与另一个中间模拟电波形加和以产生经滤波的模拟电波形。附图说明图1是根据本专利技术的说明性实施例的超声成像系统的实施例的示意图。图2示出了根据本专利技术的说明性实施例的波束形成架构的框图。图3示出了根据本专利技术的说明性实施例的用作可编程延迟线的模拟随机存取存储器。图4图示了根据本专利技术的说明性实施例的包括在双端口模拟随机存取存储器和用于滤波的其他架构中的电路。图5a和5b示意性地图示了根据实施例的双端口读取ARAM和相关联的加和电路。图6图示了根据实施例的经滤波的样本向量的功率谱的范例。图7图示了根据实施例的使用与图6不同的滤波器的经滤波的样本向量的功率谱的范例。图8示出了根据实施例的双端口ARAM的一组模拟输出。图9示出了根据实施例的双端口ARAM的另一组模拟输出。图10示出了根据实施例的使用反转来实现在DC处具有零值的滤波器的经滤波的样本向量的功率谱的范例。具体实施方式在下面的详细描述中，为了解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的说明性实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。然而，对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言显而易见的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施例仍然在权利要求的范围内。此外，可以省略对公知设备和方法的描述，以便不模糊说明性实施例的描述。这些方法和设备在本教导的范围内。因此以下详细描述不应以限制的意义来理解，并且本系统的范围仅由权利要求书限定。在本文中附图中的附图标记的首位(前几位)通常对应于图号，例外情况是出现在多幅图中的相同部件由相同的附图标记标识。此外，为了清楚的目的，当某些特征对本领域技术人员而言显而易见时，将不讨论这些特征的详细描述，从而不使本系统的描述变得模糊。多线经常用于提供改进的帧率，但是许多微波束形成器提供仅仅单一读取能力。用于操作微波束形成器的多读取过程涉及以非破坏性的方式跨输出缓冲器切换存储电容器，使得多个读取操作是可能的。例如，在相关申请(美国临时申请62/109103)中描述了一种这样的方法，所述相关申请被转让给KoninklijkePhilipsN.V.并且通过引用将其整体并入本文，该方法使用用单个ARAM延迟线并且重新读取每个唯一延迟输出的样本。具体而言，该方法提供了允许延迟线输出多个输出流的模拟电路，多个输出流可以被延迟不同的量以支持微波束形成器中的多线接收。来自延迟线的每个输出可以是用于多线接收波束形成的波束的组成部分。例如，两个输出对应于2X多线接收波束形成，四个输出对应于4X多线接收波束形成，等等。因此，所描述的方法可允许在特定稍后时间处(由第二、第三或第四移位寄存器控制)从该相同电容器重新读取并将其连接到第二、第三或第四输出缓冲器的可能性。因此，可以从相同的单个输入导出多个逐步输出样本流，其中，每个输出流可以具有唯一的延迟。写入控制和ARAM存储上限结构可以在这些独特输出中的每个中间共享，从而提供增加的空间和功率效率。增加的空间和功率效率对超声探头具有多个优点，例如针对探头中其他部件的更多可用空间以及扫描期间生成的更少的热。微波束形成或子阵列处理涉及在应用在延迟之后的信号的加和，以便降低后续处理的复杂度，无论是通过线缆进行通信还是通过ADC进行数字化。然而，加和过程的一个结果是加和信号的瞬时动态范围增加，因为相干信号线性地相加，同时噪声根据加和信号的平方根添加。因此，由于信号的SNR大于量化器的SNR，因此微束形成的系统有可能输出不能被现有技术的ADC有效数字化的信号。在基波模式中，通常不会有显着的性能影响，因为基波信号中有足够的能量来形成足够的图像。然而，在谐波成像中，其中，使用较弱的二次谐波信号(来自非线性传播效应或来自造影剂的再辐射)，ADCSNR会限制系统制作合适图像的能力。在这些情况下，在基波信号到达ADC之前降低其幅度是有益的。如本文进一步提供的，本专利技术涉及在模拟波形被超声系统中的模数转换器(ADC)采样之前通过将相同的波形延迟两个不同的时间延迟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：接收根据由换能器接收的声学信号生成的输入模拟电波形；基于所述输入模拟电波形来生成一对实质上相同的中间模拟电波形；将所述中间模拟电波形中的一个中间模拟电波形相对于另一个中间模拟电波形进行延迟，所述延迟的量至少部分地基于所述换能器的采样率和所述输入模拟电波形的基波频率；并且将经延迟的中间模拟电波形与所述另一个中间模拟电波形进行加和，以产生经滤波的模拟电波形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 US 62/272,7321.一种方法，包括：接收根据由换能器接收的声学信号生成的输入模拟电波形；基于所述输入模拟电波形来生成一对实质上相同的中间模拟电波形；将所述中间模拟电波形中的一个中间模拟电波形相对于另一个中间模拟电波形进行延迟，所述延迟的量至少部分地基于所述换能器的采样率和所述输入模拟电波形的基波频率；并且将经延迟的中间模拟电波形与所述另一个中间模拟电波形进行加和，以产生经滤波的模拟电波形。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述延迟包括：使用写入移位寄存器来操作多个写入开关，所述多个写入开关被连接到与所述换能器电通信的输入线；将电荷存储在多个电容元件上，每个电容元件具有多个输出；使用多个读取移位寄存器来操作被连接到所述多个输出的多个读取开关，使得所述电荷在不同输出处在被延迟所述量的时间处被读取。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经滤波的模拟电波形在所述基波频率处实质上被衰减。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述经滤波的模拟电波形在所述基波频率的谐波处实质上不被衰减。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述加和之前，所述中间模拟电波形中的一个中间模拟电波形相对于另一个中间模拟电波形被加权。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经滤波的模拟电波形具有实质上被衰减的DC分量。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述经滤波的模拟电波形在所述基波频率的谐波处实质上不被衰减。8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述加权包括调节与要加权的所述中间模拟电波形相关联的读取端口的输出阻抗。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入模拟电波形的所述基波频率随着所述声学信号的源的深度而变化，并且其中，所述延迟的所述量根据所述基波频率的变化而变化。10.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述经滤波的模拟电波形转换为数字信号。11.根据权利要求11所述的方法，其中，所述转换包括使用具有动态范围的模数转换器，并且其中，被应用到所述经滤波的模拟电波形的增益不使所述模数转换器的所述动态范围饱和，并且其中，相同的增益在被应用于所述输入模拟电波形的情况下将使所述模数转换器的所述动态范围饱和。12.一种执行超声成像操作的方法，包括使用根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·弗里曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL