一种超声探头信号延时发射的控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种超声探头信号延时发射的控制方法及控制装置，涉及医用超声成像技术领域，能够解决现有技术中在实现超声探头信号延时发射的控制方法中由于计算量太大而需占用大量的计算资源的问题。控制方法包括：获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n‑1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；控制第一阵元发射信号；根据更新规则更新第一传播时长；当第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，控制最大值对应的阵元发射信号；当存在未发射阵元时，执行第一周期；其中从根据更新规则更新第一传播时长至控制最大值对应的阵元发射信号为第一周期。本发明专利技术用于超声系统。

【技术实现步骤摘要】
一种超声探头信号延时发射的控制方法及控制装置
本专利技术涉及医用超声成像
，尤其涉及一种超声探头信号延时发射的控制方法及控制装置。
技术介绍
超声系统是利用超声探头上的阵元发射超声波，根据人体不同器官、组织对超声波的反射、衰减的不相同，收集这些不同的反射波构成超声图像。由于对人体发射的超声波能量不能很高，经过组织和器官的衰减后收集的反射波就更加微弱，信噪比较低，影响了超声图像质量。通常的解决方法是在感兴趣的区域进行超声聚焦，其原理就是根据超声探头的阵元不同位置和阵元到感兴趣区域超声波传播时间，控制不同阵元发射的延时时间，最终使得不同位置的阵元发出的超声波同时到达感兴趣区域，在该区域超声波信号形成超声聚焦，区域的超声能量达到最强，这样提升了该区域超声波信号的信噪比和图像质量。现有技术中，实现超声发射聚焦原理一般如图1所示，超声探头由线阵排布的n个阵元组成，发射偏角为β，发射深度为d，每一个阵元中心点到聚焦点F的直线距离分别是l1，l2……ln-1，ln。通过控制每一个阵元的发射延迟时间，可以让所有阵元发射的超声波同时到达聚焦点F。参考图1所示，如果声波在人体传播的速度为c，每一个阵元声波传播到聚焦点F的时间tn＝ln/c。每一个阵元发射延迟时间delayn＝tmax-ln/c。其中，tmax＝max(t1，t2，……，tn-1，tn)，tmax是所有阵元发出的超声波信号传播到聚焦点F所需时间最长的阵元。根据余弦定理，如果阵元n到发射中心线的距离是an，发射深度是d，则阵元n到聚焦点F的距离则阵元n的发射延迟时间从上述公式可以看出，要实现超声聚焦，不仅仅涉及开方、三角函数等计算，而且还需要计算出最大的延迟时间和剩余所有阵元的具体延迟时间，这样使得整个控制发射过程中计算量太大，需要占用大量的计算资源。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种超声探头信号延时发射的控制方法及控制装置，能够解决现有技术中在实现超声探头信号延时发射的控制方法中由于计算量太大而需占用大量的计算资源的问题。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供一种超声探头信号延时发射的控制方法，所述超声探头包括等间隔线阵排布的n个阵元；所述控制方法包括：获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；所述第一阵元为所述n个阵元中到所述聚焦点距离最远的阵元；控制所述第一阵元发射信号；根据更新规则更新所述第一传播时长；当所述第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，控制所述最大值对应的阵元发射信号；当存在未发射阵元时，执行第一周期；其中，从所述根据更新规则更新所述第一传播时长至所述控制所述最大值对应的阵元发射信号为所述第一周期。另一方面，本专利技术实施例提供一种超声探头信号延时发射的控制装置，所述超声探头包括等间隔线阵排布的n个阵元；所述控制装置包括：获取单元，用于获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；所述第一阵元为所述n个阵元中到所述聚焦点距离最远的阵元；第一控制单元，用于控制所述第一阵元发射信号；更新单元，用于根据更新规则更新所述第一传播时长；第二控制单元，用于当所述第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，控制所述最大值对应的阵元发射信号；执行单元，用于当存在未发射阵元时，执行第一周期；其中，从所述根据更新规则更新所述第一传播时长至所述控制所述最大值对应的阵元发射信号为所述第一周期。相较于现有技术，本专利技术实施例提供的超声探头信号延时发射的控制方法中，只需获取第一阵元的第一传播时长和其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方，然后以第一阵元开始发射信号为计时起点，通过比较第一传播时长的平方与其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值的大小关系，依次发射其余n-1个阵元。具体的，如果第一传播时长的平方大于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，说明该最大值对应的阵元的发射延迟时间还未达到，此时更新第一传播时长，等待一个时钟最大精度后，再次比较更新后的第一传播时长的平方与该最大值的大小关系；如果第一传播时长的平方小于或等于该最大值时，说明该最大值对应的阵元的发射延迟时间已经达到，此时该最大值对应的阵元可以发射信号，以此类推，直至所有的阵元均发射了超声波信号后结束。由于本专利技术实施例中只需计算其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方，然后根据比较第一传播时长的平方与其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值的大小关系即可完成其余n-1个阵元的发射控制，而无需开方计算其余n-1个阵元的具体传播时长的大小，无需计算最大的延迟时间，也无需计算其余阵元的延迟时间，因而大大减少了整个控制方法中的计算量，也减少了完成该计算量所需占用的计算资源，这样使得在FPGA中完成超声探头信号延时发射的计算和控制成为可能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的超声探头超声聚焦原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的超声探头超声聚焦原理示意图一；图3为本专利技术实施例提供的超声探头超声聚焦原理示意图二；图4为本专利技术实施例提供的超声探头信号延时发射的控制方法流程图一；图5为本专利技术实施例提供的超声探头信号延时发射的控制方法流程图二；图6为本专利技术实施例提供的超声探头超声聚焦原理示意图三；图7为本专利技术实施例提供的超声探头信号延时发射的控制方法流程图三；图8为本专利技术实施例提供的超声探头信号延时发射的控制装置的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种超声探头信号延时发射的控制方法，如图2至图4所示，所述超声探头包括等间隔线阵排布的n个阵元；所述控制方法包括：步骤401、获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；第一阵元为n个阵元中到聚焦点距离最远的阵元。其中，获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长具体为：根据第一公式获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播距离；所述第一公式为：其中，r1为第一传播距离，d为发射深度，a1为第一阵元到发射中心线的距离，β为发射偏角；第一传播时长为r1/c，c为信号传播速度。本专利技术实施例对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，所述超声探头包括等间隔线阵排布的n个阵元；所述控制方法包括：/n获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；所述第一阵元为所述n个阵元中到所述聚焦点距离最远的阵元；/n控制所述第一阵元发射信号；/n根据更新规则更新所述第一传播时长；/n当所述第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，控制所述最大值对应的阵元发射信号；/n当存在未发射阵元时，执行第一周期；其中，从所述根据更新规则更新所述第一传播时长至所述控制所述最大值对应的阵元发射信号为所述第一周期。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，所述超声探头包括等间隔线阵排布的n个阵元；所述控制方法包括：
获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；所述第一阵元为所述n个阵元中到所述聚焦点距离最远的阵元；
控制所述第一阵元发射信号；
根据更新规则更新所述第一传播时长；
当所述第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，控制所述最大值对应的阵元发射信号；
当存在未发射阵元时，执行第一周期；其中，从所述根据更新规则更新所述第一传播时长至所述控制所述最大值对应的阵元发射信号为所述第一周期。


2.根据权利要求1所述的超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，在所述获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方后，所述控制方法还包括：
对所述第一传播时长和所述其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方进行归一化处理；
所述根据更新规则更新所述第一传播时长具体包括：
所述第一传播时长自减1。


3.根据权利要求2所述的超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，所述获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长，以及其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方，并对所述第一传播时长和所述其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方进行归一化处理具体包括：
根据第一公式获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播距离；所述第一公式为：其中，r1为所述第一传播距离，d为发射深度，a1为所述第一阵元到发射中心线的距离，β为发射偏角；
根据第二公式获取第一参数；所述第二公式为：A＝e2+2*d*e*cosβ；其中，A为所述第一参数，e为相邻两个阵元之间的间距，d为发射深度，β为发射偏角；
根据第三公式、第四公式和所述第一参数依次获取其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播距离的平方；所述第三公式为：rm2＝rm-12+A-2*am-1*e；所述第四公式为：am＝am-1-e；其中，m为其余n-1个阵元中的任意一个阵元，rm为第m个阵元到所述聚焦点的距离，rm-1为第m-1个阵元到聚焦点的距离，A为所述第一参数，am为第m个阵元到发射中心线的距离，am-1为第m-1个阵元到发射中心线的距离，am和am-1为相邻的两个阵元，e为相邻两个阵元之间的间距；
根据第五公式获取归一化后的第一传播时长；所述第五公式为：其中，t1为归一化后的第一传播时长，r1为所述第一传播距离，c为信号传播速度，fs为信号采样频率；
根据第六公式获取归一化后的其余n-1个阵元发射的信号传播至聚焦点的传播时长的平方；所述第六公式为：其中，tm为归一化后的第m个阵元的传播时长，rm为第m个阵元到所述聚焦点的距离，c为信号传播速度，fs为信号采样频率。


4.根据权利要求3所述的超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，在所述获取归一化后的第一传播时长之后，且在所述第一传播时长自减1之前，所述控制方法还包括：
对所述第一传播时长进行向下取整。


5.根据权利要求1所述的超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，当所述n个阵元均位于所述聚焦点到所述超声探头的垂直线的一侧时；
所述当所述第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方中的最大值时，控制所述最大值对应的阵元发射信号具体包括：
获取与上一个发射信号的阵元相邻的未发射阵元的传播时长的平方，将所述平方作为所述最大值；
当所述第一传播时长的平方小于或等于所述最大值时，控制所述最大值对应的阵元发射信号。


6.根据权利要求1所述的超声探头信号延时发射的控制方法，其特征在于，当所述n个阵元位于所述聚焦点到所述超声探头的垂直线的两侧时；
所述获取第一阵元发射的信号传播至聚焦点的第一传播时长具体包括：
获取所述n个阵元中位于最外侧边缘的两个阵元的传播时长中的较大值，并将所述较大值作为所述第一传播时长；
所述当所述第一传播时长的平方小于或等于其余未发射阵元的传播时长的平方...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志宇，王桂成，
申请(专利权)人：青岛海信医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37