CN112532223A - 一种实时同步成像的探头电路及b超设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实时同步成像的探头电路及B超设备，探头内设有相互垂直放置的第一声头和第二声头；探头电路根据控制电路输出的探头使能信号在每个周期内交替使能第一声头和第二声头，根据高压开关控制信号将信号电路输出的超声信号从所接的阵元插座传输至对应的声头发射至相应的切面；第一声头接收横切面的第一回波信号，第二声头接收纵切面的第二回波信号，通过阵元插座反馈给探头电路采集获得横切面数据和纵切面数据，信号电路处理后传输至PC机，PC机将横切面数据和纵切面数据一起显示。通过2个声头分别对横切面和纵切面进行超声扫描，在一个周期内集齐横切面数据和纵切面数据后再一起显示，即可实现2个切面图像的实时同步显示。

Description

一种实时同步成像的探头电路及B超设备
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种实时同步成像的探头电路及B超设备。
背景技术
目前，彩超线阵探头的阵元都是一维线性排列，最终成像的结果就是人体组织的一个切面，看同一位置不同切面的时候就需要移动探头，通过存储图像的形式或者双B模式（一个界面显示两幅B超图像，一幅是冻结的，另外一幅是实时的）来同时观察同一人体组织不同切面的图像，进而做出病理分析。
但是，一次只能观察血管的一个切面，患者检查的时间就会很久，特别是判断病变组织时，一次看到的就是片面的信息，需要医生有专业的手法和很强的专业知识，从而限制B超设备的多场合应用。即使是使用双B模式，一次也只有一个切面的信息是实时的，无法同时显示同一器官不同切面的信息。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种实时同步成像的探头电路及B超设备，以解决现有B超设备不能同时对两个切面进行超声同时成像的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种实时同步成像的探头电路，连接控制电路、信号电路和2个阵元插座，其包括驱动隔离模块和开关模块；所述驱动隔离模块连接开关模块和控制电路，开关模块连接控制电路、信号电路和2个阵元插座；
所述驱动隔离模块对控制电路输出的高压开关控制信号进行驱动；
所述开关模块根据控制电路输出的探头使能信号在每个周期内交替使能对应的声头通道，根据驱动后的高压开关控制信号将输入的超声信号从对应的声头通道输出至所接的阵元插座；还交替采集阵元插座反馈的横切面的第一回波信号和纵切面的第二回波信号并传输给信号电路。
所述的实时同步成像的探头电路中，所述开关模块包括第一开关控制单元、第二开关控制单元、第三开关控制单元、第四开关控制单元、第五开关控制单元、第六开关控制单元、第七开关控制单元和第八开关控制单元；
各个开关控制单元的输入端均连接信号电路；各个开关控制单元的通道选择端、时钟端、选通逻辑锁存端均连接隔离驱动模块；各个开关控制单元的使能端均连接控制电路；第一开关控制单元的输出端至第四开关控制单元的输出端均连接第一阵元插座，第五开关控制单元的输出端至第八开关控制单元的输出端均连接第二阵元插座。
所述的实时同步成像的探头电路中，所述驱动隔离模块包括隔离驱动芯片和第一电容；
所述隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端、还通过第一电容接地；隔离驱动芯片的B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B7脚、B8脚均连接控制电路，隔离驱动芯片的A1脚连接第一开关控制单元和第五开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A2脚连接第二开关控制单元和第六开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A3脚连接第三开关控制单元和第七开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A4脚连接第四开关控制单元和第八开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A7脚连接各个开关控制单元的选通逻辑锁存端，隔离驱动芯片的A8脚连接各个开关控制单元的时钟端；隔离驱动芯片的
Figure 865712DEST_PATH_IMAGE001
脚、DIR脚和GND脚均接地。
所述的实时同步成像的探头电路中，所述第一开关控制单元包括第一模拟开关芯片和第一电阻；
所述第一模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第一模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；第一模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A1脚、A7脚一对一连接；第一模拟开关芯片的CLR脚连接控制电路，第一模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第一模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第一模拟开关芯片的DSASW脚通过第一电阻连接电源端和VDD1脚；第一模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
所述的实时同步成像的探头电路中，所述第二开关控制单元包括第二模拟开关芯片和第二电阻，所述第二模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第二模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；所述第二模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A2脚、A7脚一对一连接；第二模拟开关芯片的CLR脚连接控制电路，第二模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第二模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第二模拟开关芯片的DSASW脚通过第二电阻连接电源端和VDD1脚；第二模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
所述的实时同步成像的探头电路中，所述第三开关控制单元包括第三模拟开关芯片和第三电阻，所述第三模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第三模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；所述第三模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A3脚、A7脚一对一连接；第三模拟开关芯片Ua3的CLR脚连接控制电路，第三模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第三模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第三模拟开关芯片的DSASW脚通过第三电阻连接电源端和VDD1脚；第三模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
所述的实时同步成像的探头电路中，所述第四开关控制单元包括第四模拟开关芯片和第四电阻，所述第四模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第四模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；所述第四模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A4脚、A7脚一对一连接；第四模拟开关芯片的CLR脚连接控制电路，第四模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第四模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第四模拟开关芯片的DSASW脚通过第四电阻连接电源端和VDD1脚；第四模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
一种B超设备，外接一PC机，包括探头和电路板，所述电路板上设置有控制电路、信号电路和2个阵元插座，其中，所述电路板上还设置有所述的实时同步成像的探头电路；所述探头内设有第一声头和第二声头，所述第一声头和第二声头相互垂直放置；所述探头电路连接控制电路、信号电路和2个阵元插座，第一阵元插座连接第一声头，第二阵元插座连接第二声头；
所述探头电路根据控制电路输出的探头使能信号在每个周期内交替使能第一声头和第二声头，根据高压开关控制信号将信号电路输出的超声信号从所接的阵元插座传输至对应的声头发射至相应的切面；
所述第一声头接收横切面的第一回波信号，第二声头接收纵切面的第二回波信号，通过所接的阵元插座反馈给探头电路进行采集，探头电路将采集获得的横切面数据和纵切面数据依次通过信号电路进行数据处理后传输至PC机的数据缓冲区，PC机将横切面数据和纵切面数据一起传输至显示器显示。
所述的B超设备中，所述第一声头和第二声头为128阵元的线阵声头。
所述的B超设备中，所述第二声头的一端对着第一声头的中间，第一声头和第二声头相互垂直成T型。
相较于现有技术，本发明提供的实时同步成像的探头电路及B超设备，包括探头和电路板，所述电路板上设置有控制电路、信号电路和2个阵元插座，其中，所述电路板上还设置有所述的实时同步成像的探头电路；所述探头内设有第一声头和第二声头，所述第一声头和第二声头相互垂直放置；所述探头电路连接控制电路、信号电路和2个阵元插座，第一阵元插座连接第一声头，第二阵元插座连接第二声头；所述探头电路根据控制电路输出的探头使能信号在每个周期内交替使能第一声头和第二声头，根据高压开关控制信号将信号电路输出的超声信号从所接的阵元插座传输至对应的声头发射至相应的切面；所述第一声头接收横切面的第一回波信号，第二声头接收纵切面的第二回波信号，通过所接的阵元插座反馈给探头电路进行采集，探头电路将采集获得的横切面数据和纵切面数据依次通过信号电路进行数据处理后传输至PC机的数据缓冲区，PC机将横切面数据和纵切面数据一起传输至显示器显示。通过2个声头分别对横切面和纵切面进行超声发射和回波接收，在一个周期内集齐横切面数据和纵切面数据后再一起显示，即可对2个切面的图像进行实时同步显示，帮助医生很快的定位病理状态，极大地缩短了检查时间。
附图说明
图1为本发明提供的B超设备的结构框图。
图2为本发明提供的第一声头和第二声头的示意图。
图3为本发明提供的控制电路的电路图。
图4为本发明提供的信号电路的电路图。
图5为本发明提供的驱动隔离模块的电路图。
图6为本发明提供的第一开关控制单元的电路图。
图7为本发明提供的第二开关控制单元的电路图。
图8为本发明提供的第三开关控制单元的电路图。
图9为本发明提供的第四开关控制单元的电路图。
图10为本发明提供的第五开关控制单元的电路图。
图11为本发明提供的第六开关控制单元的电路图。
图12为本发明提供的第七开关控制单元的电路图。
图13为本发明提供的第八开关控制单元的电路图。
图14为本发明提供的第一阵元插座的电路图。
图15为本发明提供的第二阵元插座的电路图。
具体实施方式
本发明提供一种实时同步成像的探头电路及B超设备。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1和图2，本发明实施例提供的B超设备通过网线外接一PC机，所述B超设备包括一探头1和一电路板，所述电路板上设置有实时同步成像的探头电路10、控制电路、信号电路和2个阵元插座；所述探头的探头端内设置有第一声头11和第二声头12，所述第一声头11和第二声头12相互垂直放置成T型；所述探头电路10连接控制电路、信号电路和2个阵元插座，第一阵元插座JP1连接第一声头11，第二阵元插座JP2连接第二声头12。所述控制电路输出探头使能信号（1_EN和2_EN）和高压开关控制信号（包括通道选择信号（HD0~HD3）、时钟信号HCK、使能信号HLE）给探头电路10，实时同步成像的探头电路10根据探头使能信号在每个周期内交替使能第一声头11和第二声头12，根据高压开关控制信号将信号电路输出的超声信号（HVOUT1~HVOUT64）按时序从所接的阵元插座传输至对应的声头发射至相应的切面；第一声头11接收横切面的第一回波信号，第二声头12接收纵切面的第二回波信号，通过所接的阵元插座依次反馈给探头电路10进行采集；探头电路10将采集获得的横切面数据和纵切面数据依次通过信号电路进行数据处理后传输至PC机的数据缓冲区，PC机将横切面数据和纵切面数据一起传输至显示器显示。
具体为：在每个周期内，控制电路先输出有效（高电平或低电平，根据实际需求设置）的第一探头使能信号1_EN（此时第二探头使能信号2_EN无效，第二声头暂不工作）使能第一声头11，输出高压开关控制信号（两个声头都是共用相同的该信号）控制探头电路10中与第一声头相关的内部阵元通道导通，将信号电路输出的超声信号（HVOUT1~HVOUT64）从对应的阵元通道输出，通过第一阵元插座JP1传输至第一声头11发射至组织的横切面；第一声头11接收横切面的第一回波信号并通过第一阵元插座JP1反馈给探头电路10，探头电路10根据高压开关控制信号对第一回波信号（也叫横切面的超声扫描线数据）进行采集获得横切面数据并输出给信号电路，信号电路对横切面数据进行信号处理（此为现有技术，只是现有只对一个切面的数据进行处理）后通过网线传输至PC机的第一数据缓冲区中暂存。
接着，控制电路输出有效（高电平或低电平，根据实际需求设置）的第二探头使能信号2_EN（此时第一探头使能信号1_EN无效，第一声头暂不工作）使能第二声头12，输出高压开关控制信号控制探头电路10中与第二声头相关的内部阵元通道导通，将信号电路输出的超声信号（HVOUT1~HVOUT64）从对应的阵元通道输出，通过第二阵元插座JP2传输至第二声头12发射至组织的纵切面；第二声头12接收纵切面的第二回波信号并通过第二阵元插座JP2反馈给探头电路10，探头电路10根据高压开关控制信号对第二回波信号（也叫纵切面的超声扫描线数据）进行采集获得纵切面数据并输出给信号电路，信号电路对纵切面数据进行信号处理后通过网线传输至PC机的第二数据缓冲区中暂存。
PC机将第一数据缓冲区中的横切面数据和第二数据缓冲区中的纵切面数据一起信号处理（如分为两个界面分别显示、去噪等现有处理）后传输至PC机的显示器上显示。
由于一帧数据的采集时间极短，在一个周期内集齐横切面数据和纵切面数据后再一起显示，不会影响显示的实时性；通过第一数据缓冲区和第二数据缓冲区来对两个切面数据不断地轮流更新显示，即可实现双切面同步实时成像。
其中，所述第一声头11和第二声头12为128阵元的线阵声头，第一声头11（长度L1优选为40mm）比第二声头12（长度L2优选为25mm）短，第一声头11横着放置，第二声头12与第一声头11垂直且第二声头12的一端对着第一声头11的中间，这样组成T字型的放置方式。可由第一声头11对组织的横切面进行超声扫描图像采集，第二声头12对组织的纵切面进行超声扫描图像采集。通过对传统的探头位置和个数进行改进，将2个128阵元的线阵声头垂直放置于探头端，再结合对应的电路控制；以颈动脉检查为例，这样探头就可以同时观察到颈动脉血管的横切面和纵切面，借助PC(personal computer)平台就可以实时同步地显示颈动脉血管的2个切面的状态。
所述控制电路（如采用FPGA及其外围电路）、信号电路（如采用超声收发芯片及其外围电路）和阵元插座为现有技术；本实施例只是使用控制电路和信号电路输出的相应信号，此处对控制电路和信号电路的具体电路结构不作赘述；阵元插座用于将2个垂直放置的声头与探头电路10连接，仅起到信号传输的作用，阵元插座的引脚连接具体如图14和图15所示，可根据实际需求将信号与对应的引脚连接，此处对具体引脚的连接关系不作限定。
如图3和图4所示，本实施例以控制电路采用型号为EP2AGX65DF25C6G的FPGA U1，信号电路采用型号为S-UM5587的超声收发芯片U2（共4片，每一片是16个通道（引脚名称都是CH1~CH16），为方便接线，对其引脚名称按序排列，即第一片的引脚是CH1~CH16，第二片的引脚对应修改为CH17~CH32，第三片的引脚是CH33~CH48，第四片是CH49~CH64）为例来阐述电路连接关系。下述电路中提及的具体引脚仅为示例，在具体实施时可根据需求更换芯片型号和对应的引脚名称，此处对其不作限定。
所述实时同步成像的探头电路10包括驱动隔离模块110和开关模块120；所述驱动隔离模块110连接开关模块120和控制电路，开关模块120连接控制电路、信号电路和2个阵元插座。所述驱动隔离模块110对控制电路输出的高压开关控制信号（包括通道选择信号（HD0~HD3）、时钟信号HCK、使能信号HLE）进行驱动；所述开关模块120根据探头使能信号在每个周期内交替使能对应的声头通道（即第一探头使能信号1_EN有效时、第一声头对应的模拟开关芯片全部进入工作状态，第二探头使能信号2_EN有效时、第二声头对应的模拟开关芯片全部进入工作状态），根据高压开关控制信号控制对应声头通道内部的阵元通道切换，将信号电路输出的超声信号（HVOUT1~HVOUT64）从对应的阵元通道输出至所接的阵元插座；还交替采集阵元插座反馈的横切面的第一回波信号和纵切面的第二回波信号并传输给信号电路。
本实施例中由于采用的是128阵元，则开关模块120中对应设置8个开关控制单元，每个开关控制单元包括一片模拟开关芯片及其外围电路，每个开关控制单元的电路结构相同，只是输入输出的信号有区别。如图6至图12所示，所述开关模块120包括第一开关控制单元、第二开关控制单元、第三开关控制单元、第四开关控制单元、第五开关控制单元、第六开关控制单元、第七开关控制单元和第八开关控制单元。各个开关控制单元的输入端（对应模拟开关芯片的SW0A脚~SW31A脚）均连接超声收发芯片U2；各个开关控制单元的通道选择端（DIN脚）、时钟端（CLK脚）、选通逻辑锁存端（LEB脚，LE信号用于将通道选通的控制信号锁存）均连接隔离驱动芯片U3；各个开关控制单元的使能端（CLR脚）均连接FPGA；第一开关控制单元的输出端（SW0P脚~SW31P脚）至第四开关控制单元的输出端均连接第一阵元插座JP1；第五开关控制单元的输出端至第八开关控制单元的输出端均连接第二阵元插座JP2。
请一并参阅图3和图5，所述驱动隔离模块110包括隔离驱动芯片U3和第一电容C1；所述隔离驱动芯片U3的VDD脚连接供电端（提供+5V的电压）、还通过第一电容C1接地；隔离驱动芯片U3的B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B7脚、B8脚均连接FPGA U1，具体为，B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B7脚、B8脚与FPGA U1的GPIO1脚、GPIO2脚、GPIO3脚、GPIO4脚、GPIO5脚、GPIO6脚一对一连接；隔离驱动芯片U3的A1脚连接第一开关控制单元和第五开关控制单元的通道选择端（DIN脚），隔离驱动芯片U3的A2脚连接第二开关控制单元和第六开关控制单元的通道选择端（DIN脚），隔离驱动芯片U3的A3脚连接第三开关控制单元和第七开关控制单元的通道选择端（DIN脚），隔离驱动芯片U3的A4脚连接第四开关控制单元和第八开关控制单元的通道选择端（DIN脚），隔离驱动芯片U3的A7脚连接各个开关控制单元的选通逻辑锁存端（LEB脚），隔离驱动芯片U3的A8脚连接各个开关控制单元的时钟端（CLK脚）；隔离驱动芯片U3的
Figure 729763DEST_PATH_IMAGE002
脚、DIR脚和GND脚均接地。
其中，所述隔离驱动芯片U3的型号优选为MC74VHC245DT，FPGA U1输出的高压开关控制信号（包括通道选择信号（HD0~HD3）、时钟信号HCK、使能信号HLE）通过隔离驱动芯片U3进行驱动（驱动后的信号名称对应为D0~D3、CLK、LE，以便于区分）后输出到开关模块120，以控制开关模块120通断对应的通道。
通过驱动这些高压开关控制信号，可以使它们传输到更远的距离（一般探头线都很长），还能在意外情况下保护高价值的FPGA不受损坏。第一电容C1是隔离驱动芯片U3的旁路滤波电容。
请一并参阅图6和图14，以第一开关控制单元为例，其包括第一模拟开关芯片Ua1和第一电阻R1；所述第一模拟开关芯片Ua1的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第一模拟开关芯片Ua1的SW0P脚~SW31P脚均连接第一阵元插座JP1；具体为：所述第一模拟开关芯片Ua1的SW0A脚和SW2A脚均连接超声收发芯片U2的CH23脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW1A脚和SW3A脚均连接超声收发芯片U2的CH19脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW4A脚和SW6A脚均连接超声收发芯片U2的CH24脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW5A脚和SW7A脚均连接超声收发芯片U2的CH20脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW8A脚和SW10A脚均连接超声收发芯片U2的CH18脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW9A脚和SW11A脚均连接超声收发芯片U2的CH22脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW12A脚和SW14A脚均连接超声收发芯片U2的CH32脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW13A脚和SW15A脚均连接超声收发芯片U2的CH27脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW16A脚和SW17A脚均连接超声收发芯片U2的CH13脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW17A脚和SW18A脚均连接超声收发芯片U2的CH10脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW20A脚和SW22A脚均连接超声收发芯片U2的CH11脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW21A脚和SW23A脚均连接超声收发芯片U2的CH15脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW24A脚和SW26A脚均连接超声收发芯片U2的CH14脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW25A脚和SW27A脚均连接超声收发芯片U2的CH16脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW28A脚和SW30A脚均连接超声收发芯片U2的CH12脚，第一模拟开关芯片Ua1的SW29A脚和SW31A脚均连接超声收发芯片U2的CH9脚；第一模拟开关芯片Ua1的SW0P脚、SW1P脚、SW2P脚、SW3P脚、SW4P脚、SW5P脚、SW6P脚、SW7P脚、SW8P脚、SW9P脚、SW10P脚、SW11P脚、SW12P脚、SW13P脚、SW14P脚、SW15P脚、SW16P脚、SW17P脚、SW18P脚、SW19P脚、SW20P脚、SW21P脚、SW22P脚、SW23P脚、SW24P脚、SW25P脚、SW26P脚、SW27P脚、SW28P脚、SW29P脚、SW30P脚、SW31P脚与第一阵元插座JP1的R2脚、AA2脚、P1脚、AB2脚、P2脚、Y2脚、P3脚、Z2脚、S2脚、AB3脚、T2脚、AA3脚、A3脚、L2脚、A2脚、M2脚、J6脚、E6脚、H6脚、D6脚、N6脚、B6脚、M6脚、C6脚、N5脚、C4脚、N4脚、B4脚、L6脚、G6脚、K6脚、F6脚一对一连接；
所述第一模拟开关芯片Ua1的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A1脚、A7脚一对一连接；第一模拟开关芯片Ua1的CLR脚连接FPGA的GPIO7脚，第一模拟开关芯片Ua1的VDD1脚连接VDD2脚和电源端（提供+5V的VCC电压），第一模拟开关芯片Ua1的VLL1脚连接VLL2脚和低压端（提供低压的+2.5V的VLL电压），第一模拟开关芯片Ua1的DSASW脚通过第一电阻R1连接电源端和VDD1脚；第一模拟开关芯片Ua1的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第二开关控制单元包括第二模拟开关芯片Ua2和第二电阻R2，所述第二模拟开关芯片Ua2的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第二模拟开关芯片Ua2的SW0P脚~SW31P脚均连接第一阵元插座JP1（具体如图7和图14所示）；所述第二模拟开关芯片Ua2的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A2脚、A7脚一对一连接；第二模拟开关芯片Ua2的CLR脚连接FPGA的GPIO7脚，第二模拟开关芯片Ua2的VDD1脚连接VDD2脚和电源端（提供+5V的VCC电压），第二模拟开关芯片Ua2的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第二模拟开关芯片Ua2的DSASW脚通过第二电阻R2连接电源端和VDD1脚；第二模拟开关芯片Ua2的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第三开关控制单元包括第三模拟开关芯片Ua3和第三电阻R3，所述第三模拟开关芯片Ua3的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第三模拟开关芯片Ua3的SW0P脚~SW31P脚均连接第一阵元插座JP1（具体如图8和图14所示）；所述第三模拟开关芯片Ua3的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A3脚、A7脚一对一连接；第三模拟开关芯片Ua3的CLR脚连接FPGA的GPIO7脚，第三模拟开关芯片Ua3的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第三模拟开关芯片Ua3的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第三模拟开关芯片Ua3的DSASW脚通过第三电阻R3连接电源端和VDD1脚；第三模拟开关芯片Ua3的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第四开关控制单元包括第四模拟开关芯片Ua4和第四电阻R4，所述第四模拟开关芯片Ua4的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第四模拟开关芯片Ua4的SW0P脚~SW31P脚均连接第一阵元插座JP1（具体如图9和图14所示）；所述第四模拟开关芯片Ua4的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A4脚、A7脚一对一连接；第四模拟开关芯片Ua4的CLR脚连接FPGA的GPIO7脚，第四模拟开关芯片Ua4的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第四模拟开关芯片Ua4的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第四模拟开关芯片Ua4的DSASW脚通过第四电阻R4连接电源端和VDD1脚；第四模拟开关芯片Ua4的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第五开关控制单元包括第五模拟开关芯片Ua5和第五电阻R5，所述第五模拟开关芯片Ua5的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第五模拟开关芯片Ua5的SW0P脚~SW31P脚均连接第二阵元插座JP2（具体如图10和图15所示）；所述第五模拟开关芯片Ua5的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A1脚、A7脚一对一连接；第五模拟开关芯片Ua5的CLR脚连接FPGA的GPIO8脚，第五模拟开关芯片Ua5的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第五模拟开关芯片Ua5的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第五模拟开关芯片Ua5的DSASW脚通过第五电阻R5连接电源端和VDD1脚；第五模拟开关芯片Ua5的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第六开关控制单元包括第六模拟开关芯片Ua6和第六电阻R6，所述第六模拟开关芯片Ua6的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第六模拟开关芯片Ua6的SW0P脚~SW31P脚均连接第二阵元插座JP2（具体如图11和图15所示）；所述第六模拟开关芯片Ua6的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A2脚、A7脚一对一连接；第六模拟开关芯片Ua6的CLR脚连接FPGA的GPIO8脚，第六模拟开关芯片Ua6的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第六模拟开关芯片Ua6的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第六模拟开关芯片Ua6的DSASW脚通过第六电阻R6连接电源端和VDD1脚；第六模拟开关芯片Ua6的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第七开关控制单元包括第七模拟开关芯片Ua7和第七电阻R7，所述第七模拟开关芯片Ua7的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第七模拟开关芯片Ua7的SW0P脚~SW31P脚均连接第二阵元插座JP2（具体如图12和图15所示）；所述第七模拟开关芯片Ua7的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A3脚、A7脚一对一连接；第七模拟开关芯片Ua7的CLR脚连接FPGA的GPIO8脚，第七模拟开关芯片Ua7的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第七模拟开关芯片Ua7的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第七模拟开关芯片Ua7的DSASW脚通过第七电阻R7连接电源端和VDD1脚；第七模拟开关芯片Ua7的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。
所述第八开关控制单元包括第八模拟开关芯片Ua8和第八电阻R8，所述第八模拟开关芯片Ua8的SW0A脚~SW31A脚均连接超声收发芯片U2，第八模拟开关芯片Ua8的SW0P脚~SW31P脚均连接第二阵元插座JP2（具体如图13和图15所示）；所述第八模拟开关芯片Ua8的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片U3的A8脚、A4脚、A7脚一对一连接；第八模拟开关芯片Ua8的CLR脚连接FPGA的GPIO8脚，第八模拟开关芯片Ua8的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第八模拟开关芯片Ua8的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第八模拟开关芯片Ua8的DSASW脚通过第八电阻R8连接电源端和VDD1脚；第八模拟开关芯片Ua8的GND1~GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1~PPAD5脚均接地。。
其中，各个模拟开关芯片采用高度集成化的32通道的模拟开关芯片，型号优选为HDL6M06522BN，其采用单一低压电源供电（即低压端提供2.5V供电和电源端提供+5V供电），比起市面上使用的高压供电（现有是±80V的高压供电）的方案，安全性大大提高；阵元通道的隔离度和易用性更高，大大减少了阵元通道之间的串扰；更快的速度也使得双实时的效果更加流畅。各个电阻为上拉电阻。SW0A脚连接SW0P脚，此为一个阵元通道，以此类推，每个模拟开关芯片有32个阵元通道，一个声头对应4个模拟开关芯片，共128个阵元通道。信号C_E1~C_E128实质上即是超声信号HVOUT1~HVOUT64，经过模拟开关芯片后1分2，但信号并未变化，此处命名为C_E1~C_E128是为了便于网络区分。信号B_E1~B_E128也是1分2。
当第一探头使能信号1_EN有效时，第一模拟开关芯片Ua1至第四模拟开关芯片Ua4进入工作状态，此时第一声头11工作，第二声头12暂不工作。当第二探头使能信号2_EN有效时，第五模拟开关芯片Ua5至第八模拟开关芯片Ua8进入工作状态，此时第二声头12工作，第一声头11暂不工作。通道选择信号（HD0~HD3）、时钟信号HCK、使能信号HLE通过隔离驱动芯片U3进行驱动，输出对应的阵元通道选择信号（D0~D3）、探头时钟信号CLK、选通逻辑锁存信号LE。所述探头时钟信号CLK、阵元通道选择信号（D0~D3）和选通逻辑锁存信号LE用于控制模拟开关芯片中打开的通道号和打通的时刻，即选择第几通道在何时打开或者关闭。
信号电路在发射时输出的超声信号（HVOUT1~HVOUT64）通过第一模拟开关芯片Ua1至第四模拟开关芯片Ua4的对应阵元通道输出至第一阵元插座JP1中，第一阵元插座JP1再将超声信号传输至第一声头11，从而完成对横切面的超声信号的发射。同理，超声信号（HVOUT1~HVOUT64）通过第五模拟开关芯片Ua5至第八模拟开关芯片Ua8的对应阵元通道输出至第二阵元插座JP2中，第二阵元插座JP2再将超声信号传输至第二声头12，从而完成对纵切面的超声信号的发射。
横切面和纵切面反馈的回波信号通过上述路径逆向传输回到信号电路。信号电路对先传输的横切面数据进行信号处理后通过网线传输至PC机的第一数据缓冲区中暂存，对后传输的纵切面数据进行信号处理后通过网线传输至PC机的第二数据缓冲区中暂存，之后再将横切面数据和纵切面数据一起传输至PC机的显示器上显示。
综上所述，本发明提供的实时同步成像的探头电路和B超设备，通过将第一声头和第二声头相互垂直放置成T型，由第一声头对组织的横切面进行图像采集，第二声头对组织的纵切面进行图像采集，再结合探头电路的控制，即可对2个切面的图像进行实时同步显示，帮助医生很快的定位病理状态，极大地缩短了检查时间，大大提高筛查类检查的效率，有利于对病理的检查；同时，利用模拟开关芯片低延时的特性，在不增加成本的基础上实现2个128阵元探头的无缝切换，在给检查带来便利的同时不增加任何成本。
特别是目前的血管穿刺中，双切面同步显示可以更好地协助医生判断穿刺针在血管中的位置，使穿刺有了立体化的显示效果，实现真正意义上的穿刺可视化引导。
上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分成不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种实时同步成像的探头电路，连接控制电路、信号电路和2个阵元插座，其特征在于，包括驱动隔离模块和开关模块；所述驱动隔离模块连接开关模块和控制电路，开关模块连接控制电路、信号电路和2个阵元插座；
所述驱动隔离模块对控制电路输出的高压开关控制信号进行驱动；
所述开关模块根据控制电路输出的探头使能信号在每个周期内交替使能对应的声头通道，根据驱动后的高压开关控制信号将输入的超声信号从对应的声头通道输出至所接的阵元插座；还交替采集阵元插座反馈的横切面的第一回波信号和纵切面的第二回波信号并传输给信号电路。
2.根据权利要求1所述的实时同步成像的探头电路，其特征在于，所述开关模块包括第一开关控制单元、第二开关控制单元、第三开关控制单元、第四开关控制单元、第五开关控制单元、第六开关控制单元、第七开关控制单元和第八开关控制单元；
各个开关控制单元的输入端均连接信号电路；各个开关控制单元的通道选择端、时钟端、选通逻辑锁存端均连接隔离驱动模块；各个开关控制单元的使能端均连接控制电路；第一开关控制单元的输出端至第四开关控制单元的输出端均连接第一阵元插座，第五开关控制单元的输出端至第八开关控制单元的输出端均连接第二阵元插座。
3.根据权利要求2所述的实时同步成像的探头电路，其特征在于，所述驱动隔离模块包括隔离驱动芯片和第一电容；
所述隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端、还通过第一电容接地；隔离驱动芯片的B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B7脚、B8脚均连接控制电路，隔离驱动芯片的A1脚连接第一开关控制单元和第五开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A2脚连接第二开关控制单元和第六开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A3脚连接第三开关控制单元和第七开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A4脚连接第四开关控制单元和第八开关控制单元的通道选择端，隔离驱动芯片的A7脚连接各个开关控制单元的选通逻辑锁存端，隔离驱动芯片的A8脚连接各个开关控制单元的时钟端；隔离驱动芯片的
Figure 452049DEST_PATH_IMAGE001
脚、DIR脚和GND脚均接地。
4.根据权利要求3所述的实时同步成像的探头电路，其特征在于，所述第一开关控制单元包括第一模拟开关芯片和第一电阻；
所述第一模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第一模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；第一模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A1脚、A7脚一对一连接；第一模拟开关芯片的CLR脚连接控制电路，第一模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第一模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第一模拟开关芯片的DSASW脚通过第一电阻连接电源端和VDD1脚；第一模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
5.根据权利要求4所述的实时同步成像的探头电路，其特征在于，所述第二开关控制单元包括第二模拟开关芯片和第二电阻，所述第二模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第二模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；所述第二模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A2脚、A7脚一对一连接；第二模拟开关芯片的CLR脚连接控制电路，第二模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第二模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第二模拟开关芯片的DSASW脚通过第二电阻连接电源端和VDD1脚；第二模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
6.根据权利要求5所述的实时同步成像的探头电路，其特征在于，所述第三开关控制单元包括第三模拟开关芯片和第三电阻，所述第三模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第三模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；所述第三模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A3脚、A7脚一对一连接；第三模拟开关芯片Ua3的CLR脚连接控制电路，第三模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第三模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第三模拟开关芯片的DSASW脚通过第三电阻连接电源端和VDD1脚；第三模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
7.根据权利要求6所述的实时同步成像的探头电路，其特征在于，所述第四开关控制单元包括第四模拟开关芯片和第四电阻，所述第四模拟开关芯片的SW0A脚至SW31A脚均连接信号电路，第四模拟开关芯片的SW0P脚至SW31P脚均连接第一阵元插座；所述第四模拟开关芯片的CLK脚、DIN脚、LEB脚与隔离驱动芯片的A8脚、A4脚、A7脚一对一连接；第四模拟开关芯片的CLR脚连接控制电路，第四模拟开关芯片的VDD1脚连接VDD2脚和电源端，第四模拟开关芯片的VLL1脚连接VLL2脚和低压端，第四模拟开关芯片的DSASW脚通过第四电阻连接电源端和VDD1脚；第四模拟开关芯片的GND1脚至GND3脚、RGND1脚、RGND2脚、PPAD1脚至PPAD5脚均接地。
8.一种B超设备，外接一PC机，包括探头和电路板，所述电路板上设置有控制电路、信号电路和2个阵元插座，其特征在于，所述电路板上还设置有如权利要求1-7任一项所述的实时同步成像的探头电路；所述探头内设有第一声头和第二声头，所述第一声头和第二声头相互垂直放置；所述探头电路连接控制电路、信号电路和2个阵元插座，第一阵元插座连接第一声头，第二阵元插座连接第二声头；
所述探头电路根据控制电路输出的探头使能信号在每个周期内交替使能第一声头和第二声头，根据高压开关控制信号将信号电路输出的超声信号从所接的阵元插座传输至对应的声头发射至相应的切面；
所述第一声头接收横切面的第一回波信号，第二声头接收纵切面的第二回波信号，通过所接的阵元插座反馈给探头电路进行采集，探头电路将采集获得的横切面数据和纵切面数据依次通过信号电路进行数据处理后传输至PC机的数据缓冲区，PC机将横切面数据和纵切面数据一起传输至显示器显示。
9.根据权利要求8所述的B超设备，其特征在于，所述第一声头和第二声头为128阵元的线阵声头。
10.根据权利要求8所述的B超设备，其特征在于，所述第二声头的一端与第一声头的中间对着，第一声头和第二声头相互垂直成T型。
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