CN103519817B - 一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置，方法是由零点磁场同步控制模块根据收到的磁声信号，输出选通控制脉冲，由磁声脉冲选通模块根据零点磁场同步控制模块输出的选通控制脉冲信号对接收到的磁声信号进行零点磁场干扰脉冲的屏蔽，然后输出有用信号，最后经磁声信号滤波模块滤除随机高频噪声，最终输出所需信号。装置有磁声脉冲选通模块，与磁声脉冲选通模块的控制输入端相连的零点磁场同步控制模块，与磁声脉冲选通模块的输出端相连的磁声信号滤波模块，以及分别与零点磁场同步控制模块和磁声脉冲选通模块的信号输入端相连接的磁声信号传感器。本发明可将磁声耦合成像时间零点磁场干扰脉冲的滤波屏蔽，可提高磁声信号检测精度和高磁声成像对比度。

Description

一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种磁声耦合成像装置。特别是涉及一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置。

背景技术

生物组织电特性表征了组织的生理病理状态，可为疾病的早期诊断提供依据。磁声耦合成像的组织电特性功能成像方法，与电阻抗成像技术相比，其检测的脉冲超声信号为直线传播，克服了电流弥散效应，同时具有电阻抗成像的功能参数高对比度与超声成像高空间分辨率的优点，同时该方法具有逆问题良态、重建算法相对简单的优点。对于临床诊断，尤其是对癌症的早期诊断具有重要意义，近年来成为功能成像领域一个新的研究热点。

磁声耦合成像的基本原理是，对置于稳恒磁场中的介质仿体，通过电极对介质仿体施加电流激励，介质内电流受到洛仑兹力的作用，产生瞬间的位移，形成声波振动，并且振动的频率与注入的电流频率相同。此时，在介质仿体外部利用超声传感器即可检测到声波响应，因此通过检测磁声信号传感器信号波形，在空间不同位置的扫描，结合图象重建算法即可得到组织电特性分布信息。

由电磁学和声学理论可知，声压大小与稳恒磁场，介质内部电流密度，介质仿体的电参数密切相关

${\▿}^{2}p-\frac{1}{c_s^2}\frac{{\∂}^{2}p}{{\∂t}^2}=\▿\·(J\×B)$

其中，为超声在介质仿体中的传播速度，ρ₀为介质密度，β_s为绝热压缩系数，p为声压，J为电流密度，B为稳恒磁场。

综上，在已知稳恒磁场和激励电压的情况下，对于一个电导率参数分布确定的介质仿体，声压大小与电导率有关，即振动声源位于介质内电导率变化的界面处强度较大。利用磁声信号传感器在介质仿体外部检测到的超声脉冲信号随时间的变化曲线，反映了沿此传播方向上介质内部电导率的变化。因此，通过位于介质仿体外磁声信号传感器检测的声信号即可得到沿传播方向的电导率界面的位置。

然而在磁声成像系统实际应用中，由于磁声信号传感器内部电极易受到磁声成像中电磁激励源的干扰，通过空间磁场耦合，从而在时间零点处产生电磁干扰脉冲，而干扰脉冲幅值通常大于磁声信号响应脉冲。因此在进行磁声成像检测放大时，磁场干扰信号使得放大器达到饱和，从而影响了有用信号，即磁声响应脉冲的检测放大，限制了检测精度，进而影响了最终的成像对比度。

因此对磁声信号的时间零点磁场干扰脉冲的滤波屏蔽，有利于提高磁声信号检测精度，有利于提高磁声成像对比度，并有利于提高未来临床进行相关疾病诊断精度。因此，磁声成像时间零点脉冲的屏蔽滤波是磁声成像研究中重要的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法，是由零点磁场同步控制模块根据收到的磁声信号，输出选通控制脉冲，由磁声脉冲选通模块根据零点磁场同步控制模块输出的选通控制脉冲信号对接收到的磁声信号进行零点磁场干扰脉冲的屏蔽，然后输出有用信号，最后经磁声信号滤波模块滤除随机高频噪声，最终输出所需信号。

所述的零点磁场同步控制模块，根据待测磁声信号，输出具有高低电平的控制信号，用来控制磁声脉冲选通模块进行模拟开关的选通。

所述的磁声脉冲选通模块根据所述零点磁场同步控制模块输入的同步控制信号，选通输入信号的信号端或参考端，实现磁声信号零点磁场干扰的滤除。

所述的磁声信号滤波模块将磁声脉冲选通模块选通输出信号中的高频随机噪声滤除，从而提高输出信号的信噪比。

一种使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，包括有磁声脉冲选通模块，与所述的磁声脉冲选通模块的控制输入端相连的零点磁场同步控制模块，与所述的磁声脉冲选通模块的输出端相连的磁声信号滤波模块，以及分别与所述的零点磁场同步控制模块和磁声脉冲选通模块的信号输入端相连接的磁声信号传感器。

所述的磁声脉冲选通模块是由双刀双掷模拟开关、单刀单掷模拟开关和可控开关4066芯片中的一种与直流稳压电源共同构成。

所述的磁声脉冲选通模块是由2选1模拟开关和与所述的2选1模拟开关的电源输入端相连的直流供电电源组成，所述的2选1模拟开关的两个输入端，分别连接磁声信号传感器的信号端和参考端，所述的2选1模拟开关的控制端连接零点磁场同步控制模块的输出端，2选1模拟开关的输出端连接所述的磁声信号滤波模块的输入端。

所述的磁声脉冲选通模块是由4053芯片实现模拟开关，由固纬GPS4303c直流稳压电源作为直流电源连接4053芯片的电源输入端，所述4053芯片的两个输入端，分别连接磁声信号传感器的信号端和参考端。

所述的零点磁场同步控制模块是由具有同步触发输入功能和脉冲输出功能的函数发生器构成，所述零点磁场同步控制模块的触发输入端连接磁声信号传感器的信号端。

所述的磁声信号滤波模块是由RLC电路实现滤波，或使用UAF42集成滤波芯片构成。

本发明的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置，利用本发明所述的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置，可将磁声耦合成像时间零点磁场干扰脉冲的滤波屏蔽，有利于提高磁声信号检测精度，有利于提高磁声成像对比度，并有利于提高未来临床进行相关疾病诊断精度。

附图说明

图1是本发明的磁声成像激励信号和磁声信号波形图；

图中，

t0：磁声成像激励信号，t1：时间零点磁场干扰，

t2：磁声响应脉冲，

图2是本发明装置的构成框图

图中，

1：磁声信号传感器，2：零点磁场同步控制模块，3：磁声脉冲选通模块，

4：磁声信号滤波模块，5：直流供电电源；

图3是本发明装置的构成原理图；

图4是本发明的磁声信号零点脉冲滤除的实验检测信号，图中由上至下四个信号分别为磁声信号传感器输出信号，零点磁场同步控制模块输出信号，磁声脉冲选通模块输出信号，磁声信号滤波模块输出信号。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置做出详细说明。

本发明的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法，是由零点磁场同步控制模块输出选通控制脉冲，由所述磁声脉冲选通模块实现零点磁场干扰脉冲的屏蔽和有用信号的通过，最后经磁声信号滤波模块进行随机高频噪声的滤除。具体是由零点磁场同步控制模块根据收到的磁声信号，输出选通控制脉冲，由磁声脉冲选通模块根据零点磁场同步控制模块输出的选通控制脉冲信号对接收到的磁声信号进行零点磁场干扰脉冲的屏蔽，然后输出有用信号，最后经磁声信号滤波模块滤除随机高频噪声，最终输出所需信号。

其中，所述的零点磁场同步控制模块，根据待测磁声信号，输出具有高低电平的控制信号，用来控制磁声脉冲选通模块进行模拟开关的选通。所述的磁声脉冲选通模块根据所述零点磁场同步控制模块输入的同步控制信号，选通输入信号的信号端或参考端，实现磁声信号零点磁场干扰的滤除。所述的磁声信号滤波模块将磁声脉冲选通模块选通输出信号中的高频随机噪声滤除，从而提高输出信号的信噪比。

如图2所述，本发明的使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，包括有磁声脉冲选通模块3，与所述的磁声脉冲选通模块3的控制输入端相连的零点磁场同步控制模块2，与所述的磁声脉冲选通模块3的输出端相连的磁声信号滤波模块5，以及分别与所述的零点磁场同步控制模块2和磁声脉冲选通模块3的信号输入端相连接的磁声信号传感器1。

如图3所示，所述的磁声脉冲选通模块3可以是由双刀双掷模拟开关、单刀单掷模拟开关和可控开关4066芯片中的一种与直流稳压电源共同构成。

如所述的磁声脉冲选通模块3是由2选1模拟开关和与所述的2选1模拟开关的电源输入端相连的直流供电电源4组成，所述的2选1模拟开关的两个输入端，分别连接磁声信号传感器1的信号端和参考端，即，磁声信号传感器的信号端与磁声脉冲选通模块的模拟开关输入端1相连，磁声信号传感器参考端与模拟开关输入端2相连。所述的2选1模拟开关的控制端连接零点磁场同步控制模块2的输出端，2选1模拟开关的输出端连接所述的磁声信号滤波模块5的输入端。

所述的磁声脉冲选通模块3可以是由4053芯片实现模拟开关，由固纬GPS4303c直流稳压电源作为直流电源连接4053芯片的电源输入端，所述4053芯片的两个输入端，分别连接磁声信号传感器1的信号端和参考端。

所述的磁声脉冲选通模块的输出端与磁声信号滤波模块的输入端相连，磁声信号滤波模块将磁声脉冲选通模块在两路输入切换瞬间产生的尖峰脉冲滤除。从而实现磁声偶和成像零点磁场干扰脉冲的滤除。

所述的零点磁场同步控制模块2是由具有同步触发输入功能和脉冲输出功能的函数发生器构成，如NF1973实现，或采用FPGA，单片机等，所述零点磁场同步控制模块2的触发输入端连接磁声信号传感器1的信号端，实现零点磁场同步控制模块的触发输入。零点磁场同步控制模块根据磁声信号零点脉冲的起始点及脉冲宽度，在此时间段输出高电平，其余时间输出低电平的控制信号，该控制信号与磁声脉冲选通模块的控制端相连，实现磁声脉冲选通模块在两个输入端1、2之间切换，即在零点干扰脉冲出现时间段，连接到磁声信号传感器的参考段，其余时间连接到磁声信号传感器的信号端，从而实现零点脉冲的屏蔽滤除。

所述的磁声信号滤波模块5是由RLC电路实现滤波，或使用UAF42等集成滤波芯片构成。所述磁声信号滤波模块主要实现将磁声脉冲选通模块选通输出的信号中，高频随机噪声滤除，提高信号信噪比。滤波器可采用nf3628可编程滤波器实现。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

本发明的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法及装置的工作原理是：

由磁声信号传感器检测磁声信号，磁声信号传感器的信号端与磁声脉冲选通模块的模拟开关输入端1相连，磁声信号传感器的参考端与模拟开关输入端2相连，磁声信号传感器信号端同时与零点磁场同步控制模块的触发输入端相连，实现零点磁场同步控制模块的触发输入，零点磁场同步控制模块根据磁声信号零点脉冲的起始点及脉冲宽度，在此时间段输出高电平，其余时间输出低电平的控制信号，该控制信号与磁声脉冲选通模块的控制端相连，实现在两个输入端1、2之间切换，即在零点干扰脉冲出现时间段，连接到磁声信号传感器的参考段，其余时间连接到磁声信号传感器的信号端，从而实现零点脉冲的屏蔽滤除。磁声脉冲选通模块的输出端与磁声信号滤波模块的输入端相连，磁声信号滤波模块将磁声脉冲选通模块在两路输入切换瞬间产生的尖峰脉冲滤除。从而实现磁声偶和成像零点磁场干扰脉冲的滤除。

Claims (10)

1.一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法，其特征在于，是由零点磁场同步控制模块根据收到的磁声信号，输出选通控制脉冲，由磁声脉冲选通模块根据零点磁场同步控制模块输出的选通控制脉冲信号对接收到的磁声信号进行零点磁场干扰脉冲的屏蔽，然后输出有用信号，最后经磁声信号滤波模块滤除随机高频噪声，最终输出所需信号。

2.根据权利要求1所述的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法，其特征在于，所述的零点磁场同步控制模块，根据待测磁声信号，输出具有高低电平的控制信号，用来控制磁声脉冲选通模块进行模拟开关的选通。

3.根据权利要求1所述的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法，其特征在于，所述的磁声脉冲选通模块根据所述零点磁场同步控制模块输入的同步控制信号，选通输入信号的信号端或参考端，实现磁声信号零点磁场干扰的滤除。

4.根据权利要求1所述的一种磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法，其特征在于，所述的磁声信号滤波模块将磁声脉冲选通模块选通输出信号中的高频随机噪声滤除，从而提高输出信号的信噪比。

5.一种使用权利要求1所述的磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，其特征在于，包括有磁声脉冲选通模块(3)，与所述的磁声脉冲选通模块(3)的控制输入端相连的零点磁场同步控制模块(2)，与所述的磁声脉冲选通模块(3)的输出端相连的磁声信号滤波模块(5)，以及分别与所述的零点磁场同步控制模块(2)和磁声脉冲选通模块(3)的信号输入端相连接的磁声信号传感器(1)。

6.根据权利要求5所述的使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，其特征在于，所述的磁声脉冲选通模块(3)是由双刀双掷模拟开关、单刀单掷模拟开关和可控开关4066芯片中的一种与直流稳压电源共同构成。

7.根据权利要求5所述的使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，其特征在于，所述的磁声脉冲选通模块(3)是由2选1模拟开关和与所述的2选1模拟开关的电源输入端相连的直流供电电源(4)组成，所述的2选1模拟开关的两个输入端，分别连接磁声信号传感器(1)的信号端和参考端，所述的2选1模拟开关的控制端连接零点磁场同步控制模块(2)的输出端，2选1模拟开关的输出端连接所述的磁声信号滤波模块(5)的输入端。

8.根据权利要求5所述的使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，其特征在于，所述的磁声脉冲选通模块(3)是由4053芯片实现模拟开关，由固纬GPS4303c直流稳压电源作为直流电源连接4053芯片的电源输入端，所述4053芯片的两个输入端，分别连接磁声信号传感器(1)的信号端和参考端。

9.根据权利要求5所述的使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，其特征在于，所述的零点磁场同步控制模块(2)是由具有同步触发输入功能和脉冲输出功能的函数发生器构成，所述零点磁场同步控制模块(2)的触发输入端连接磁声信号传感器(1)的信号端。

10.根据权利要求5所述的使用磁声耦合成像滤除零点磁场干扰脉冲的方法的装置，其特征在于，所述的磁声信号滤波模块(5)是由RLC电路实现滤波，或使用UAF42集成滤波芯片构成。