超聲成像系統的設計考慮

　　數字波束成形器

　　ADC的輸出信號通過(guò)LVDS傳輸給數字接收波束成形器。這種傳輸方式降低了PCB走線(xiàn)的復雜度和接口引腳數。波束成形器內置上變頻低通濾波器或帶通數字濾波器。這些濾波器把有效采樣速率提高4倍，提高了系統波束成形的精度。上變頻信號存儲在內存中，經(jīng)過(guò)適當的延時(shí)，通過(guò)延遲系數加法器進(jìn)行疊加，得到合適的焦點(diǎn)。信號還進(jìn)行適當的加權，或“變跡”。疊加之前進(jìn)行變跡，可以調節接收孔徑，降低旁瓣對接收波束的影響，提高了影像質(zhì)量。

　　波束成形的數字信號處理過(guò)程

　　接收到的波束成形數字超聲信號由DSP和基于PC的設備進(jìn)行處理，得到視頻和音頻輸出信號。這一過(guò)程通?？梢詣澐譃锽超或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)處理和連續多普勒CWD處理。

　　B超處理

　　B超處理中，RF波束成形數字信號經(jīng)過(guò)濾波和檢波處理。檢測信號具有極寬的動(dòng)態(tài)范圍，B超處理器必須將這些信號進(jìn)行數字壓縮，使其達到顯示器規定的動(dòng)態(tài)范圍。

　　彩超流體信號處理

　　在彩超流體信號處理中，RF波束成形信號與正交本振信號(LO，頻率為發(fā)射頻率)進(jìn)行混頻，得到I、Q基帶信號。每個(gè)接收通道采集的超聲信號都有對應的幅度和相位。彩超流體信號處理中，8到16路超聲信號集中在一個(gè)成像通道，測量多普勒頻移。流體產(chǎn)生的反射信號或沿著(zhù)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，波束成形數字信號經(jīng)過(guò)數字濾波，混頻至基帶信號，然后以脈沖頻率重復采樣。利用復雜的快速傅里葉變換(FFT)獲得多普勒頻譜，以重現接收信號的速度信息。FFT輸出的每個(gè)二進(jìn)制信號幅度，經(jīng)過(guò)計算和壓縮，使其達到顯示圖像所要求的動(dòng)態(tài)范圍。最終信號幅度作為時(shí)間函數，顯示在超聲設備的顯示屏上。在連續多普勒(CWD)成像系統中，信號處理的過(guò)程基本相同。除了產(chǎn)生這些顯示信號外，頻譜處理器還產(chǎn)生左、右聲道的立體聲音頻信號，表示正向和負向運動(dòng)。DAC對這些信號進(jìn)行數字轉換，驅動(dòng)外部的喇叭和耳機。

　　顯示處理

　　顯示處理器進(jìn)行必要的計算，繪制極坐標圖。B超中的聲音、影像數據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。這一過(guò)程通常稱(chēng)為R-θ變換，顯示處理器還提供空間圖像增強功能。