全數(shù)字B超醫(yī)學宣教培訓課件

全數(shù)字B超醫(yī)學宣教全數(shù)字化超聲診斷系統(tǒng)是指發(fā)射波束和接收波束都是數(shù)字化形成的超聲診斷系統(tǒng)。1987年，世界上第一臺全數(shù)字化超聲診斷系統(tǒng)誕生，經(jīng)過二十多年的發(fā)展、改進、更新，已經(jīng)成為現(xiàn)代超聲診斷系統(tǒng)的主流。B超可分為前端、信號處理、后端。B超的前端為波束合成器，B超的后端為數(shù)字掃描變換器。（1）模擬前端、模擬信號處理、數(shù)字掃描變換；（2）數(shù)字前端、數(shù)字信號處理、數(shù)字掃描變換。

超聲全數(shù)字技術(shù)2全數(shù)字B超醫(yī)學宣教數(shù)字波束形成1數(shù)字波束形成的關(guān)鍵是波束合成，而波束合成就是延時求和。延時是控制聲束方向和聚焦的需要、B超前端的精髓，延時精度是B超最重要的指標之一，是圖像質(zhì)量的核心要素。

超聲全數(shù)字技術(shù)3全數(shù)字B超醫(yī)學宣教數(shù)字波束形成器通過控制A/D轉(zhuǎn)換器的采樣脈沖實現(xiàn)數(shù)字延時。

超聲全數(shù)字技術(shù)zzzzzzzzz①控制采樣脈沖方式數(shù)字波束形成14全數(shù)字B超醫(yī)學宣教數(shù)字波束形成器基于雙口RAM實現(xiàn)。

超聲全數(shù)字技術(shù)zzzzzzzzz②基于雙口RAM方式數(shù)字波束形成15全數(shù)字B超醫(yī)學宣教全數(shù)字B超數(shù)字信號處理的核心是檢波，實現(xiàn)檢波的電路稱為檢波器。全數(shù)字B超數(shù)字信號處理采用的檢波器一般分為包絡(luò)檢波器和同步檢波器。包絡(luò)檢波器分為兩類：絕對值檢波器和正交檢波器。

超聲全數(shù)字技術(shù)數(shù)字信號處理26全數(shù)字B超醫(yī)學宣教

超聲全數(shù)字技術(shù)數(shù)字信號處理2zzzzzzzzz①絕對值包絡(luò)檢波器7全數(shù)字B超醫(yī)學宣教

超聲全數(shù)字技術(shù)數(shù)字信號處理2zzzzzzzzz②正交包絡(luò)檢波器8全數(shù)字B超醫(yī)學宣教DP-9900型B超系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖。全數(shù)字B超典型電路分析9全數(shù)字B超醫(yī)學宣教DP-9900型B超由探頭板、脈沖板、整序板、波束合成板、數(shù)字板、控制面板、I/O接口板、電源板等部分構(gòu)成。而數(shù)字板包括以CPU為中心的系統(tǒng)控制部分、以包絡(luò)檢波為中心的信號處理部分、以DSC為中心的圖像處理部分。各板與母板連接圖全數(shù)字B超典型電路分析10全數(shù)字B超醫(yī)學宣教

DP-9900型B超具有48個發(fā)射/接收處理通道，配有128個振元的探頭。圖像的每條掃描線是通過128個振元中不同位置的相鄰的振元而得到。每條掃描線可應(yīng)用48個相鄰的振元，因此需要通過切換電路來實現(xiàn)128個振元到48各振元的轉(zhuǎn)換。脈沖板兩個功能：高壓發(fā)射脈沖產(chǎn)生和回波信號放大。包括兩個模塊：發(fā)射脈沖電路模塊和回波信號放大電路模塊全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析11全數(shù)字B超醫(yī)學宣教用于生成高壓發(fā)射脈沖，可分成數(shù)字總線信號緩沖電路、發(fā)射序列電路、發(fā)射驅(qū)動電路、高壓脈沖輸出電路。其工作過程是把發(fā)自于發(fā)射序列電路的低壓發(fā)射脈沖經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動電路和驅(qū)動高壓脈沖輸出電路，最后觸發(fā)探頭開始發(fā)射過程全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析①發(fā)射脈沖電路模塊12全數(shù)字B超醫(yī)學宣教1.數(shù)字總線信號緩沖電路用于緩沖所有輸入/輸出信號。全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析①發(fā)射脈沖電路模塊13全數(shù)字B超醫(yī)學宣教2.發(fā)射序列電路用于生成48通道發(fā)射焦點延遲低壓脈沖。該電路分為RAM模塊、M_CONTROL模塊、T_TX模塊、WRS模塊、電源轉(zhuǎn)換電路。全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析①發(fā)射脈沖電路模塊14全數(shù)字B超醫(yī)學宣教2.發(fā)射序列電路WRS模塊：前端總線操作。用于鎖存掃描線數(shù)量、焦點位置、發(fā)射脈沖特性參數(shù)。RAM模塊：保存當前探頭發(fā)射焦點延遲數(shù)據(jù)并且在切換探頭時更新RAM中的發(fā)射焦點延遲參數(shù)。M_CONTROL模塊：根據(jù)由系統(tǒng)當前前端控制器發(fā)射的掃描線數(shù)量和焦點位置的數(shù)據(jù)，讀出保存于RAM模塊中的48個信道發(fā)射焦點延遲數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到T_TX模塊。T_TX模塊：根據(jù)48個發(fā)射焦點數(shù)據(jù)，生成48信道的發(fā)射焦點延遲低壓脈沖。電源轉(zhuǎn)換電路：將5V轉(zhuǎn)換為2.5V和3.3V，供模塊使用。全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析①發(fā)射脈沖電路模塊15全數(shù)字B超醫(yī)學宣教3.發(fā)射驅(qū)動和高壓脈沖輸出電路將發(fā)射序列電路生成的48信道發(fā)射焦點延遲低壓脈沖放大成為高壓發(fā)射脈沖信號，用于驅(qū)動探頭。全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析①發(fā)射脈沖電路模塊16全數(shù)字B超醫(yī)學宣教1.高壓隔離電路：用于隔離發(fā)射高壓，避免發(fā)射高壓損壞可變增益放大電路?；夭ㄐ盘柲芤暂^低的損耗通過該電路。2.可變增益放大電路：放大探頭接收的回波信號。3.參考電壓生成電路：提供2.5V參考電壓。全數(shù)字B超典型電路分析1脈沖板分析②回波信號放大電路模塊18全數(shù)字B超醫(yī)學宣教探頭板包括高壓開關(guān)電路組模塊、高壓開關(guān)控制電路模塊、探頭選擇繼電器組及其控制模塊、自檢模塊等。全數(shù)字B超典型電路分析2探頭板分析19全數(shù)字B超醫(yī)學宣教高壓開關(guān)控制信號來源于前端控制器。驅(qū)動器將控制信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電流來驅(qū)動高壓開關(guān)。該電路包括探頭編碼讀取接口，用于確定探頭類型。全數(shù)字B超典型電路分析2探頭板分析①高壓開關(guān)控制電路模塊20全數(shù)字B超醫(yī)學宣教高壓開關(guān)電路的主要組件是高壓開關(guān)。輸入來自總線信號的緩沖電路和來自連接脈沖板的插座輸出，輸出通過繼電器組選擇探頭。它將根據(jù)相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)實現(xiàn)從128個振元到48個振元的轉(zhuǎn)換。全數(shù)字B超典型電路分析2探頭板分析②高壓開關(guān)電路模塊21全數(shù)字B超醫(yī)學宣教探頭繼電器及其控制電路用于實現(xiàn)探頭間的切換，輸入為探頭切換信號。信道繼電器及其控制電路用于實現(xiàn)信道間的切換。輸入與高壓開關(guān)的輸出相連接。全數(shù)字B超典型電路分析2探頭板分析③探頭選擇繼電器組及其控制模塊22全數(shù)字B超醫(yī)學宣教整序板的核心是通過三級模擬開關(guān)實現(xiàn)的整序開關(guān)矩陣。輸入為經(jīng)脈沖板放大的超聲回波信號，對應(yīng)探頭的48個通道。全數(shù)字B超典型電路分析3整序板分析23全數(shù)字B超醫(yī)學宣教整序板能實現(xiàn)48個通道的中心對稱排序。經(jīng)排序的通道由加法器對稱相加，經(jīng)TCG放大，進入波束合成板。全數(shù)字B超典型電路分析3整序板分析24全數(shù)字B超醫(yī)學宣教波束合成板的功能是信號的A/D轉(zhuǎn)換和波束合成。探頭板接收的48個信道的模擬信號通過整序板后，具有相同相位的信道信號組合形成一個信號，則48個信道減少為24個通道。24個通道信號進入波束合成板。波束合成板完成信號的A/D轉(zhuǎn)換和實現(xiàn)相位調(diào)整，調(diào)相后的回波信號數(shù)據(jù)，經(jīng)加權(quán)求和，形成合成信號。全數(shù)字B超典型電路分析4波束合成板分析25全數(shù)字B超醫(yī)學宣教波束合成板包括輸入濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、FIFO電路、波束合成控制電路、波束合成和數(shù)字低通濾波電路等。全數(shù)字B超典型電路分析4波束合成板分析26全數(shù)字B超醫(yī)學宣教數(shù)字處理板主要構(gòu)成：計算機系統(tǒng)RFFPGA(UA1)VFFPGA(UA2)電影回路FPGA(U31)DSCFPGA(U32)全數(shù)字B超典型電路分析5數(shù)字板分析27全數(shù)字B超醫(yī)學宣教計算機系統(tǒng)主要完成以下功能： 配置并初始化FPGA 處理超聲掃描中斷 響應(yīng)鍵盤中斷 執(zhí)行操作界面相關(guān)操作全數(shù)字B超典型電路分析5數(shù)字板分析①計算機系統(tǒng)28全數(shù)字B超醫(yī)學宣教直接與波束合成板相連，接收回波數(shù)據(jù)，完成動態(tài)濾波，生成后端測試信號、前端控制信號、前端總線控制信號。轉(zhuǎn)換的信號直接被送到UA2。全數(shù)字B超典型電路分析5數(shù)字板分析②RFFPGA(UA1)29全數(shù)字B超醫(yī)學宣教完成包絡(luò)檢波、對數(shù)壓縮和動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換、中值濾波、平滑處理、邊緣增強、前端測試數(shù)字信號生成等。經(jīng)處理的回波信號被送到電影回路U31。全數(shù)字B超典型電路分析5數(shù)字板分析③VFFPGA(UA2)30全數(shù)字B超醫(yī)學宣教包括幀相關(guān)處理、電影回放、圖形和圖像顯示等。經(jīng)處理的信號（Image...）被發(fā)送到DSCFPGA，接收由DSCFPGA處理的信號（RawB...，RawM...）。全數(shù)字B超典型電路分析5數(shù)字板分析④電影回路FPGA(U31)31全數(shù)字B超醫(yī)學宣教實現(xiàn)從極坐標到正交坐標轉(zhuǎn)換、B/B與B/M模式切換等。