超声诊断系统及动态提高成像帧率的方法和波束合成装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声诊断系统及动态提高成像帧率的方法和波束合成装置，其包括：与所述主控制器相连的存储器，用于存储至少两个波束合成逻辑配置文件；串联在所述主控制器的一个控制信号输出端和波束合成器的控制端之间的波束合成逻辑配置器，用于通过所述主控制器加载与回波中心频率相对应的波束合成逻辑配置文件；串联在所述主控制器的另一个控制信号输出端和ＡＤＣ采样装置的控制端之间的采样频率控制器，用于根据回波中心频率，由所述主控制器调节ＡＤＣ采样装置的采样率。本发明专利技术可以大幅度提高成像帧率，并且在不需要增加更多的逻辑资源和外围器件的基础上，解决了现有超声系统结构中波束合成器和之前的电路的兼容问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声成像
，具体涉及一种超声诊断系统及其动态提高成像帧 率的方法和波束合成装置。
技术介绍
医用超声诊断系统中，存在探头回波中心频率比较高的情形，ADC的采样率相应也 比较高，用这个高的采样率去采样中心频率比较低的探头回波时，就存在过采样的情况，这 时，如果降低ADC的采样率，降低单个波束的数据率，前端电路就可以在同样的时间内完成 更多波束的合成及其信号处理，提高系统的成像帧率。不过，这种情况下，合成更多波束的 波束合成器和之前的电路有所差异，如果做兼容设计，电路的设计难度较大，并且需要更多 的逻辑资源和外围器件。以下举例说明。请参阅图2和图3，一次扫描合成η个波束，与一次扫描合成m个波束，其波束合成 器是不同的。比如η = 2，m = 4(n和m并不限制为偶数，但需要满足η小于m并且nXFsl 小于等于Fmax，mXFs2也小于等于Fmax，这里的Fmax是波束合成电路处理的最高工作频 率。)，恰好对应一次扫描合成双波束和四波束。这时电路分时复用的时序是不一样的，如 果每个时钟都切换一个波束，那对于双波束而言，波束AB依次交替出现在局部电路的输入 端，对于四波束而言，波束ABCD依次出现在局部电路的输入端。相应的，内部的电路结构也 不同，请参阅图4和图5。例如，波束合成各个通道变迹运算乘法器之前存储数据和系数的 D触发器，双波束时，D触发器21之前为两输入的多路选择器20 ；四波束时，D触发器23之 前为四输入的多路选择器22。除了变迹运算，波束合成中的插值滤波运算和延时加载模块 等，在双波束时也会大量使用图2中电路结构，在四波束时会大量使用图3中的电路结构。 如果兼容这两组电路，则如图6所示，双波束和四波束中的电路结构都需要保留(如24、25 的多路选择器、27的D触发器)，并且再通过之后再多一组多路选择器26，这就需要更多的 逻辑资源才能实现，势必使用容量更大的FPGA或者更多的FPGA才能完成兼容逻辑，这样都 会造成硬件成本的增加。可见现有技术中存在一定的问题，需要进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种超声诊断系统及其动态提高成像帧率的方法、和波束合成装置，其可以大幅度提高成像帧率，并且在不需要增加更多的逻辑资源和外围器件 的基础上，解决了现有超声系统结构中波束合成器和之前的电路的兼容问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案—种超声诊断系统，包括主控制器、波束合成器及ADC采样装置，还包括与所述 主控制器相连的存储器，用于存储至少两个波束合成逻辑配置文件；串联在所述主控制器 的一个控制信号输出端和波束合成器的控制端之间的波束合成逻辑配置器，用于通过所述 主控制器加载与回波中心频率相对应的波束合成逻辑配置文件；串联在所述主控制器的另一个控制信号输出端和ADC采样装置的控制端之间的采样频率控制器，用于根据回波中心 频率，由所述主控制器调节ADC采样装置的采样率。基于上述系统结构，本专利技术还提供了一种动态提高超声诊断系统成像帧率的方 法，包括当探头回波中心频率发生变化时，根据回波中心频率查找存储在存储器中的波束 合成逻辑配置文件；停止当前扫描，在波束合成器上配置所述波束合成逻辑配置文件 ，并调节ADC采 样装置的采样率；加载扫描参数；重新启动扫描。基于上述思想，本专利技术还提供了一种波束合成装置，包括用于合成扫描数据的波 束合成单元、用于控制波束合成的控制单元，还包括与所述控制单元相连的存储单元，用 于存储至少两个波束合成逻辑配置文件；串联在所述控制单元的一个控制信号输出端和波 束合成单元的控制端之间的波束合成逻辑配置单元，用于通过所述控制单元加载与回波中 心频率相对应的波束合成逻辑配置文件。有益效果本专利技术利用预先存储的多个版本的波束合成逻辑，来自适应的配置可 编程逻辑配置器，用以控制波束合成器，实现波束合成器和之前的电路的兼容，并在不需要 增加更多的逻辑资源和外围器件的基础上使超声系统具有自适应性；同时，根据前端回波 中心频率的多少自动调节ADC采样率，保证回波中心频率与ADC采样率的自适应性。附图说明图1为现有技术中超声系统的结构示意图；图2为η = 2电路时分复用示意图；图3为η = 4电路时分复用示意图；图4为η = 2的波束合成器的局部电路示意图；图5为η = 4的波束合成器的局部电路示意图；图6为兼容η = 2和η = 4的局部电路示意图；图7为本专利技术超声诊断系统的结构示意图；图8为本专利技术波束合成装置的结构示意图。具体实施例方式以下将详细描述本专利技术的具体实现方式。如图1所示，医用超声诊断系统一般由如下若干部分构成从超声回波的信号流 的角度，从前往后依次包括探头1、发射与接收电路8、ADC采样装置9、波束合成器10、信 号处理电路11、帧缓存单元12、后处理单元13和显示器14。整机的控制流上，主要包括主 控制器3及其存储器4。此外，超声系统还包括电源5和输入设备2。如图7所示，本专利技术在此基础上增加了波束合成逻辑配置器7和采样频率控制器。 波束合成逻辑配置器7串联在主控制器3的一个控制信号输出端和波束合成器10的控制 端之间，用于通过所述主控制器3加载与回波中心频率相对应的波束合成逻辑配置文件。此处的波束合成逻辑配置文件可以预先存储在与所述主控制器3相连的存储器4中，并且 为了自适性加载，应该预先设置至少两个波束合成逻辑配置文件，每一个波束合成逻辑配 置文件与一种回波中心频率相对应，用于实现此回波中心频率下的波束合成逻辑。针对探 头回波不同的中心频率，准备多个版本的波束合成逻辑，不同的逻辑版本，可以完成不同数 目波束的合成。另外，采样频率控制器6串联在主控制器3的另一个控制信号输出端和ADC采样装置9的控制端之间，用于根据回波中心频率，由所述主控制器调节ADC采样装置的采样 率。采样频率控制电路，可以改变各个通道对模拟信号的采样率，从而改变单个波束的数据 率。在调节所述ADC采样装置的采样率时，当探头回波中心频率提高时，则提高采样率；当 探头回波中心频率降低时，则降低采样率。通常，波束合成器10由现场可编程逻辑控制器件构成，比如用FPGA(现场可编程 门阵列)实现，那么，FPGA的配置文件存储在存储器4中，FPGA的配置由主控制器3通过波 束合成逻辑配置器7实现。由于增加了一个波束合成逻辑配置器，则可以根据实际情况来 选择相匹配的波束合成逻辑，然后将与回波中心频率相对应的波束合成逻辑配置文件加载 到波束合成器10中，使得当前情况下波束合成器和之前的电路相兼容，并且相对于现有技 术而言，电路的设计较容易，不需要增加更多的逻辑资源和外围器件。为了便于查找和编辑波束合成逻辑配置文件，在存储器中设置一用于存储波束合 成逻辑配置文件的数据表，该表记录有回波中心频率与波束合成逻辑配置文件的一一对应 关系。通过波束合成数目参数即可找到与其对应的波束合成逻辑配置文件。基于上述系统结构，本专利技术还提供了一种动态提高成像帧率的方法，其过程如下 所示1、获得回波中心频率；2、当探头回波中心频率发生越档变化时，根据回波中心频率查找存储在存储器中 的波束合成逻辑配置文件；3、停止当前扫描，在波束合成器上配置所述波束合成逻辑配置文件，并调节ADC 采样装置的采样率；4、加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声诊断系统，包括：主控制器、波束合成器及ＡＤＣ采样装置，其特征在于，还包括：与所述主控制器相连的存储器，用于存储至少两个波束合成逻辑配置文件；串联在所述主控制器的一个控制信号输出端和波束合成器的控制端之间的波束合成逻辑配置器，用于通过所述主控制器加载与回波中心频率相对应的波束合成逻辑配置文件；串联在所述主控制器的另一个控制信号输出端和ＡＤＣ采样装置的控制端之间的采样频率控制器，用于根据回波中心频率，由所述主控制器调节ＡＤＣ采样装置的采样率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程东彪，张学武，张羽，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]