一种基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置及处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磁声成像信号处理方法。特别是涉及一种基于脉冲编码的磁声成 像信号处理装置及处理方法。
【背景技术】
[0002] 磁声成像技术是新型的生物组织电特性成像技术，它将组织电参数转化成声信号 进行检测成像，避免了电阻抗成像电流的弥散效应，有利于提高成像空间分辨率精度，对肿 瘤等疾病的预防和早期诊断具有重要的研究价值。
[0003] 磁声耦合成像的基本原理是，对置于静磁场中的待成像介质样本，通过电极或磁 感应线圈施加激励电流，样本中的电流受洛仑兹力作用产生与激励的同频率振动，发出声 波，通过对该声波响应的检测和空间不同位置的扫描结合图象重建算法，即可得到组织电 特性分布图像，为医学诊断提供依据。
[0004] 因此，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。利用换能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信息。
[0005] 但是由前期的相关研究可知，在实际应用中，磁声信号检测的最主要的限制在于 目前常用的信号处理方式，采用脉冲激励与检测，信号携带的能量低，导致信噪比低，局限 了检测精度和成像对比度。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高磁声成像的信噪比的基于脉冲 编码的磁声成像信号处理装置及处理方法。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：一种基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置，包括 有装有声耦合剂的声耦合剂载体，所述的声耦合剂载体内设置有待检测的介质样本，所述 的声耦合剂载体的外侧对应所述的介质样本设置有用于产生磁场的磁铁，还设置有用于实 现磁声成像介质样本的编码激励并产生磁声响应信号的编码激励模块，以及用于实现磁声 响应信号的检测与脉冲信号的压缩，从而获得样本声源位置的脉冲压缩检测模块，其中，所 述的编码激励模块的输出端连接在所述介质样本上，所述脉冲压缩检测模块的信号输入端 设置在所述的声耦合剂内，所述的编码激励模块还输出一个上升沿信号连接所述的脉冲压 缩检测模块，所述脉冲压缩检测模块的输出端构成装置的输出端。
[0008] 所述的编码激励模块包括有：用于产生编码激励序列和上升沿信号的编码发生 器，连接在所述编码发生器输出编码激励序列的输出端用于进行编码激励序列的功率放大 的功率放大器，所述功率放大器的输出端通过两个电极连接位于声耦合剂内的介质样本， 其中所述的上升沿信号连接至脉冲压缩检测模块上。
[0009] 所述的编码激励模块包括有：用于产生编码激励序列和上升沿信号的编码发生 器，连接在所述编码发生器输出编码激励序列的输出端用于进行编码激励序列的功率放大 的功率放大器，所述功率放大器的输出端通过线圈连接位于声耦合剂内的介质样本，其中 所述的上升沿信号连接至脉冲压缩检测模块上。
[0010] 所述的脉冲压缩检测模块包括有：与所述的介质样本相对应的设置在所述声耦合 剂内用于实现声信号拾取的换能器，连接在所述换能器的输出端，用于实现对换能器输出 的信号前置放大的前置放大器，连接在所述前置放大器的输出端，用于实现将放大后的编 码信号进行脉冲压缩，得到声源分布信号的脉冲压缩器，所述脉冲压缩器的输出构成装置 的输出端。
[0011] -种基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置的处理方法，包括：通过编码发生器 产生编码激励序列送入功率放大器，同时，所述的编码发生器给用于对信号进行脉冲压缩 的脉冲压缩器一个上升沿信号，经过功率放大器将编码激励序列的功率增强后，被加载在 置于具有磁场的声耦合剂中的样本上产生磁声响应信号，产生的磁声响应信号通过声耦合 剂的传播，被换能器接收，换能器输出的信号通过前置放大器放大，放大后的信号经所述的 脉冲压缩器进行脉冲压缩后，获得样本的声源分布并输出。
[0012] 设：由编码发生器产生编码激励序列为S(：(t)，经过功率放大器的功率增强后，激 励信号S (t)被加载在置于磁场中的样本上所产生反映样本声源分布的磁声响应信号为 P (r，t)，经声耦合剂传播由换能器接收，设换能器系统函数为h (t)，并由前置放大器放大， 信号经脉冲压缩器进行脉冲压缩后，设脉冲压缩器的系统函数为s'（t)，经过脉冲压缩器压 缩后输出信号为r(t)，则有
[0013] r (t) = s (t) *p (r，t) *h (t) *s，（t)
[0014] 令脉冲压缩函数s'（t)与编码函数s (t)卷积满足
[0015] s (t) *s，（t) = δ (t)
[0016] 则输出信号
[0017] r (t) =p (r, t) *h (t)
[0018] 从而获得反映样本声源分布的磁声响应信号p (r，t)。
[0019] 所述编码发生器采用的激励编码是使用Chirp序列，或Barker码序列，或Golay 序列的编码方式实现。
[0020] 所述的脉冲压缩器所采用的脉冲压缩方式是采用匹配滤波器、逆滤波器、维纳滤 波器和尖峰滤波器中的一种来实现。
[0021] 本发明的一种基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置及处理方法，利用脉冲编码 的激励方法和脉冲压缩的检测方法，对于提高磁声成像的信噪比具有重要意义。从而实现 磁声耦合成像对肿瘤等病变组织的精确成像打下基础，为医学临床相关疾病尤其是肿瘤等 恶性疾病的早期诊断以及精确分期提供重要的诊断依据。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明采用电极加载激励的基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置；
[0023] 图2是本发明采用磁感应线圈加载激励的基于脉冲编码的磁声成像信号处理装 置；
[0024] 图3是采用13位Barker码的编码激励信号图；
[0025] 图4是采用13位Barker码匹配滤波的脉冲压缩系统函数图；
[0026] 图5是使用匹配滤波方法进行脉冲压缩后的最终信号。
[0027] 图中：
[0028] 1 :编码激励模块 2 :脉冲压缩检测模块
[0029] 3 :声耦合剂载体 4 :磁铁
[0030] 5:介质样本 11:编码发生器
[0031] 12 :功率放大器 13、14:电极
[0032] 15 :线圈 21 ;换能器
[0033] 22 :前置放大器 23 :脉冲压缩器
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例和附图对本发明的一种基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置 及处理方法做出详细说明。
[0035] 如图1、图2所示，本发明的一种基于脉冲编码的磁声成像信号处理装置，包括有 装有声耦合剂的声耦合剂载体3,所述的声耦合剂载体3内设置有待检测的介质样本5,所 述的声耦合剂载体3的外侧对应所述的介质样本5设置有用于产生磁场的磁铁4,还设置有 用于实现磁声成像介质样本5的编码激励并产生磁声响应信号的编码激励模块1，以及用 于实现磁声响应信号的检测与脉冲信号的压缩，从而获得样本声源位置的脉冲压缩检测模 块2,其中，所述的编码激励模块1的输出端连接在所述介质样本5上，所述脉冲压缩检测模 块2的信号输入端设置在所述的声耦合剂3内，所述的编码激励模块1还输出一个上升沿 信号连接所述的脉冲压缩检测模块2,所述脉冲压缩检测模块2的输出端构成装置的输出 端。
[0036] 如图1所示，所述的编码激励模块1包括有：用于产生编码激励序列和上升沿信号 的编码发生器11，连接在所述编码发生器11输出编码激励序列的输出端用于进行编码激 励序列的功率放大，提高带负载能力以便于加载在待成像的介质样本上的功率放大器12， 所述功率放大器12的输出端通过两个电极13、14连接位于声耦合剂内的介质样本5,其中 所述的上升沿信号连接至脉冲压缩检测模块2上。
[0037] 如图2所示，所述的编码激励模块1包括有：用于产生编码激励序列和上升沿信号 的编码发生器11，连接在所述编码发生器11输出编码激励序列的输出端用于进行编码激 励序列的功率放大，提高带负载能力以便于加载在待成像的介质样本上的功率放大器12， 所述功率放大器12的输出端通过线圈15连接位于声耦合剂内的介质样本5,其中所述的上 升沿信号连接至脉冲压缩检测模块2上。
[0038] 本发明的实施例中，所述的编码发生器可采用时钟信号合成器CK1620产生（日 本NF公司），或采用函数发生器AFG3252 (美国，泰克公司）实现。功率放大器可采用 HSA4104(日本NF公司）实现或采用AG1014(美国T&C公司）实现。
[0039] 所述的脉冲压缩检测