一种用于改善乳腺超声信号的超声探头及其工作方法

文档序号:109209 发布日期:2021-10-19 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于改善乳腺超声信号的超声探头及其工作方法 (Ultrasonic probe for improving mammary gland ultrasonic signal and working method thereof ) 是由 岳骊腾 于 2021-03-26 设计创作,主要内容包括:本发明属于超声诊断技术领域,具体涉及一种用于改善乳腺超声信号的超声探头及其工作方法,其中涉及的超声探头包括T/R开关;超多阵元换能器,用于将线缆端发射的高压信号转化为声信号,晶体接收反射的声信号后产生电信号;高压开关,所述高压开关分别与超多阵元换能器和T/R开关相连接,用于将接收链路和发射链路的信号通道数复用映射到超多阵元换能器;放大电路,所述放大电路与T/R开关连接,用于将接收链路的信号放大;调谐网络,分别与线缆端和放大电路连接,并对电信号进行调节处理;本发明能够避免信号衰减问题,提高整个系统的信噪比,降低信号畸变,获取更好的探头性能。(The invention belongs to the technical field of ultrasonic diagnosis, and particularly relates to an ultrasonic probe for improving mammary gland ultrasonic signals and a working method thereof, wherein the related ultrasonic probe comprises a T/R switch; the super multi-array element transducer is used for converting a high-voltage signal transmitted by the cable end into an acoustic signal, and the crystal receives the reflected acoustic signal and then generates an electric signal; the high-voltage switch is respectively connected with the super multi-array element transducer and the T/R switch and is used for multiplexing and mapping the number of signal channels of the receiving link and the transmitting link to the super multi-array element transducer; the amplifying circuit is connected with the T/R switch and is used for amplifying the signal of the receiving link; the tuning network is respectively connected with the cable end and the amplifying circuit and is used for adjusting the electric signals; the invention can avoid the problem of signal attenuation, improve the signal-to-noise ratio of the whole system, reduce the signal distortion and obtain better probe performance.)

一种用于改善乳腺超声信号的超声探头及其工作方法

技术领域

本发明属于超声诊断技术领域,具体涉及一种用于改善乳腺超声信号的超声探头及其工作方法。

背景技术

目前业界的超声探头,大部分采用2米左右的线缆传输信号,这会带来比较大的信号衰减,而且由于线缆的寄生参数,会导致信号产生额外的畸变。针对信号衰减问题,一种容易想到的方式是在声头内部采用信号放大电路,以提高信噪比,但由于普通探头的声头内部的空间比较狭小,很难将现有的集成电路放置到声头内,因此普通探头上目前还没有采用这种技术;针对信号畸变问题,目前业界主要是在超声系统端,引入调谐的电抗元件,从而在指定频率内获取良好的系统带宽,以保持较好信号的完整度,降低畸变。

例如:申请号为CN201310573065.0的专利文献公开了一种乳腺超声机及超声诊断系统,包括:超声换能器;超声波束形成器,其与超声换能器相连接,用于对换能器接收到的回波信号进行合成;超声换能器驱动单元,其与超声换能器相连接,用于驱动超声换能器移动;存储单元,用于存储超声换能器的位置;其特征是:超声换能器、超声波束形成器、超声换能器驱动单元和存储单元位于同一个外壳内。但是,该乳腺超声机无法解决由于超长线缆带来的信号衰减问题。

针对近年出现的乳腺超声机,由于结构的特殊性,大部分乳腺探头都采用5米左右的线缆,这会带来比普通探头大很多的信号衰减,导致超声电信号的信噪比急剧下降,且超长的线缆以及内置的数字开关芯片会引入比普通探头大很多的寄生参数,导致信号产生剧烈的畸变。因此,为了解决实际应用中的不足,本发明提出一种针对乳腺超声探头的提高信噪比,并降低信号畸变的声头设计方案。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足,本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个,换言之,本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种用于改善乳腺超声信号的超声探头及其工作方法。

为了达到上述发明目的,本发明采用以下技术方案:

一种用于改善乳腺超声信号的超声探头,包括:

T/R开关;

超多阵元换能器,用于将线缆端发射的高压信号转化为声信号,晶体接收反射的声信号后产生电信号;

高压开关,所述高压开关分别与超多阵元换能器和T/R开关相连接,用于将接收链路和发射链路的信号通道数复用映射到超多阵元换能器;

放大电路,所述放大电路与T/R开关连接,用于将接收链路的信号放大;

调谐网络,分别与线缆端和放大电路连接,并对电信号进行调节处理。

作为优选方案,所述T/R开关具有数个,每一T/R开关分别包括TX开关和RX开关;

在所述发射链路中,将TX开关开启,RX开关关闭,以使T/R开关切换至发射状态;

在所述接收链路中,将RX开关开启,TX开关关闭,以使与T/R开关切换至接收状态。

作为优选方案,所述高压开关具有数个,且与T/R开关一一对应布设。

作为优选方案,所述放大电路包括低噪声放大器,低噪声放大器分别RX开关和调谐网络连接。

作为优选方案,所述发射链路用于将高压信号通过T/R开关传输至超多阵元换能器。

作为优选方案,所述接收链路用于将超多阵元换能器产生的电信号通过T/R开关传输至放大电路。

作为优选方案,所述超多阵元换能器的阵元数为常规探头的3~5倍,通过高压开关将低的发射链路的信号通道数复用映射到高的超多阵元换能器的阵元通道上。

作为优选方案,所述超多阵元换能器将高压信号利用逆压电效应产生声信号,声信号经反射后利用晶体的正压电效应产生电信号。

本发明还提供一种用于改善乳腺超声信号的超声探头的工作方法,包括以下步骤:

S1、通过发射链路将线缆端发射的高压信号经过T/R开关传输至超多阵元换能器;

S2、超多阵元换能器将接收到的高压信号利用逆压电效应产生声信号,声信号经发射后利用晶体的正压电效应产生电信号;

S3、通过接收链路将电信号传输至放大电路并进行放大;

S4、利用调谐网络将放大后的电信号进行调节处理。

作为优选方案,还包括:

通过安装于T/R开关与超多阵元换能器之间的高压开关,将低的系统通道数复用映射到高的探头阵元通道上,并通过调谐网络进行参数调节。

本发明与现有技术相比,有益效果是:

本发明的一种用于改善乳腺超声信号的超声探头,利用接收链路上的低噪声放大器,将乳腺探头长线缆导致的信号衰减降到最低,提高了整个系统的信噪比。

本发明的一种用于改善乳腺超声信号的超声探头,由于增加的T/R开关和低噪声放大器引入一定的寄生参数,通过在声头处增加的调谐网络,降低寄生参数的影响,降低信号畸变,提高了探头的带宽和性能。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种用于改善乳腺超声信号的超声探头的结构示意图;

图中:T/R开关1、超多阵元换能器2、高压开关3、放大电路4、调谐网络5。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,并获得其他的实施方式。

实施例一:

如图1所示,本实施例提供一种用于改善乳腺超声信号的超声探头,包括:

T/R开关1;

超多阵元换能器2,用于将线缆端发射的高压信号转化为声信号,晶体接收反射的声信号后产生电信号;

高压开关3,所述高压开关分别与超多阵元换能器和T/R开关相连接,用于将接收链路和发射链路的信号通道数复用映射到超多阵元换能器;

放大电路4,所述放大电路与T/R开关连接,用于将接收链路的信号放大;

调谐网络5,分别与线缆端和放大电路连接,并对电信号进行调节处理。

具体地,T/R开关1具有数个,每一T/R开关1分别包括TX开关和RX开关;T/R开关1用于在发射链路和接收链路之间进行切换,集成了发射和接收两个信号链路;其中,在发射链路中,将TX开关开启,RX开关关闭,以使T/R开关切换至发射状态;在接收链路中,将RX开关开启,TX开关关闭,以使T/R开关切换至接收状态。

高压开关3具有数个,且与T/R开关1一一对应布设,由于乳房的面积比一般的检查部位大很多,超多阵元换能器中的阵元数多于普通探头,阵元数是常规探头的3~5倍,通过利用高压开关3将发射链路的信号通道数复用映射到高的超多阵元换能器的阵元通道上,实现对信号的复用,并通过调谐网络5进行参数调节。

由于高压开关3和T/R开关1引入的寄生参数,通过安装于线缆端的调谐网络5,可以根据系统实际的指标,调节电抗调谐元件的参数,从而将各种数字芯片寄生参数的影响降低,提高了探头的带宽和性能。

放大电路4包括低噪声放大器(LNA),低噪声放大器分别与RX开关和调谐网络5连接,低噪声放大器用来将接收链路中的微弱信号放大一定倍数,增强整个系统的信噪比,同时通过T/R开关1可以保护低噪声放大器免受高压发射脉冲的影响。

本实施例中的超声信号链路包括发射链路和接收链路,发射链路用于将高压信号通过T/R开关传输至超多阵元换能器;接收链路用于将超多阵元换能器产生的电信号通过T/R开关传输至放大电路。

具体地,Cable线缆端上的发射电压通过TX开关传输至高压开关,高压信号经过T/R开关和高压开关映射后,再发射至超多阵元换能器的预期的阵元位置,超多阵元换能器接收到高压信号后,利用逆压电效应产生诊断声波,诊断声波从人体反射返回后,利用晶体的正压电效应,超多阵元换能器产生一个微弱的电信号,并通过RX开关进入接收链路;在接收链路中,T/R开关切换至RX开关开启,TX开关关闭的状态,微弱的电信号经过高压开关以及T/R开关以后,进入LNA,将微弱的信号放大一定倍数,提高了系统的信噪比。

本实施例与现有技术相比,具有以下有益效果:

本实施例集成了多种新型技术,充分利用乳腺探头内部的空间,相比于普通探头,可以实现大幅度提高;对于超长线缆的乳腺探头,在声头端集成放大电路,提高了系统的信噪比,抵消线缆带来的衰减,避免了由于使用开关芯片而引入的寄生参数带来的影响,降低信号畸变,获取更好的探头性能;通过调谐网络提高了探头的带宽和性能,从而获取质量更高的诊断图像。

实施例二:

本实施例提供一种用于改善乳腺超声信号的超声探头的工作方法,包括以下步骤:

S1、通过发射链路将线缆端发射的高压信号经过T/R开关传输至超多阵元换能器;

S2、超多阵元换能器将接收到的高压信号利用逆压电效应产生声信号,声信号经反射后利用晶体的正压电效应产生电信号;

S3、通过接收链路将电信号传输至放大电路并进行放大;

S4、利用调谐网络将放大后的电信号进行调节处理。

进一步的,还包括:

通过安装于T/R开关与超多阵元换能器之间的高压开关,将低的系统通道数复用映射到高的探头阵元通道上,并通过调谐网络进行参数调节。

需要说明的是,本实施例的一种用于改善乳腺超声信号的超声探头的工作方法与实施例一的超声探头相对应,在此不再赘述。

本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:

本发明利用接收链路上的低噪声放大器,将乳腺探头长线缆导致的信号衰减降到最低,提高了整个系统的信噪比。

本发明增加的T/R开关和低噪声放大器引入一定的寄生参数,通过在声头处增加的调谐网络,降低寄生参数的影响,提高了探头的带宽和性能。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。

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