【摘要】：與MRI、X-CT、核醫(yī)學(xué)成像相比,超聲診斷具有無創(chuàng)無損、無電離輻射、成本低、易使用等優(yōu)點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于血管、眼部、心臟等器官。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù),尤其是高性能FPGA等技術(shù)的飛速發(fā)展,手持式B類超聲診斷儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并逐漸向微型化、低功耗、高分辨力、多元化等方向發(fā)展。但是,由于受便攜性(尺寸)限制,手持式B類超聲診斷儀還面臨著分辨率和功耗等技術(shù)問題。針對(duì)分辨率和功耗之間的矛盾,本文主要展開了以下3方面工作:(1)展開了傳統(tǒng)波束合成器和自適應(yīng)波束合成器的研究,針對(duì)基于最小方差自適應(yīng)波束合成器計(jì)算復(fù)雜和傳統(tǒng)波束合成器成像分辨率的不足,提出了時(shí)空平滑相干因子自適應(yīng)波束合成算法(St S-SCFA),在Field II仿真平臺(tái)上進(jìn)行了靶點(diǎn)和囊腫的仿真。(2)為了降低系統(tǒng)功耗,從降低RAM容量及訪問RAM次數(shù)角度考慮,在動(dòng)態(tài)聚焦方面提出了聚焦延時(shí)參數(shù)壓縮技術(shù)(FDPC)。通過動(dòng)態(tài)接收孔徑聚焦技術(shù)(DRAF)提高中、遠(yuǎn)場(chǎng)回波信號(hào)的信噪比。(3)在回波信號(hào)處理中,針對(duì)高采樣精度與高精度聚焦的要求,研究了基于級(jí)聯(lián)積分梳狀插值濾波器的內(nèi)插變頻技術(shù);為了提高對(duì)數(shù)壓縮計(jì)算速度,提出了并行查找表對(duì)數(shù)壓縮方法。利用Questa Sim軟件對(duì)各算法進(jìn)行了仿真,并在基于FPGA的手持式B類超聲診斷儀硬件平臺(tái)上進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)及實(shí)際成像實(shí)驗(yàn)。并將成像結(jié)果與現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比。仿真和實(shí)驗(yàn)表明,St S-SCFA算法能夠抑制旁瓣,提高成像分辨率,降低系統(tǒng)功耗;DRAF保證了中、遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)的成像質(zhì)量。FDPC算法降低了系統(tǒng)功耗,增加了手持式B類超聲診斷儀的續(xù)航能力。 【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH77

【圖文】：

陣元寬度（Ke）會(huì)影響形成聲束的主瓣寬度、旁瓣的幅度及成像質(zhì)量；中心頻率（centerfrequency,fc）則決定了探頭的工作頻率。常引入超聲換能器參數(shù)對(duì)指向性的影響來衡量超聲探頭性能。探頭陣元指向性 P ( )為[35] 1000= exp *cos2MicP j k i dfkc (2-4)其中，θ 為波束角度，k0為波數(shù)，j 為虛數(shù)單位，M 增大易于增強(qiáng)激勵(lì)波束的幅度，聲束性能好；d 與聲束寬度成反比，d 增大（d ）易出現(xiàn)柵瓣和旁瓣，主瓣變窄；Ke的增大有利于主瓣能量，，但同時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大旁瓣[35]。將本文使用的探頭（fc=6.62MHz,d=0.5mm，陣元總數(shù) 80）與 d=0.05mm 同頻探頭的歸一化幅值的指向性（極坐標(biāo)下）進(jìn)行了對(duì)比，如圖 2.1 所示，表明本文使用的探頭性能較差；陣元間距 d 一定時(shí)，M 增大能夠減小主瓣的寬度，降低旁瓣、柵瓣等級(jí)。由于陣元間距小的高頻超能換能器的加工難度大、制作成本高，所以本設(shè)計(jì)選取了 d=0.5mm 的超聲換能器[2]。

B 類超聲診斷儀研究 第二章 B 類 B 類超聲診斷儀硬件平臺(tái)件平臺(tái)包含電源模塊（含鋰電池）、超聲波發(fā)射與接時(shí)間增益補(bǔ)償模塊、FPGA 最小系統(tǒng)、醫(yī)用 7.5MHz圖、硬件組成如圖 2.3、2.4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王平;程娜;龔志輝;王林泓;;一種廣義旁瓣相消的超聲成像算法[J];物理學(xué)報(bào);2015年23期

2 周桂榮;李德來;;使用Field-Ⅱ進(jìn)行超聲波束形成的設(shè)計(jì)仿真[J];中國醫(yī)療器械信息;2015年06期

3 張永宏;任偉;葛武健;;超聲相控線陣探頭參數(shù)對(duì)波束形成的影響研究[J];儀表技術(shù)與傳感器;2014年12期

4 鄭馳超;彭虎;韓志會(huì);;互相關(guān)自適應(yīng)加權(quán)的醫(yī)學(xué)超聲成像算法研究[J];物理學(xué)報(bào);2014年14期

5 徐磊;;數(shù)字化醫(yī)療影像診斷器械的發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];華東科技;2014年07期

6 彭勇;陳菲;高小明;;基于FPGA的數(shù)字B超檢波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2014年01期

7 聶陽;戈華;趙鵬宇;;高速CIC插值濾波器的位寬分析與優(yōu)化[J];通信技術(shù);2012年09期

8 ;突破式xMatrix矩陣探頭 引領(lǐng)超聲新體驗(yàn)——飛利浦G4 xMatrix iU22高端超聲診斷系統(tǒng)解析[J];中國醫(yī)療設(shè)備;2012年04期

9 王偉明;陳民鈾;;一種基于分段動(dòng)態(tài)變跡技術(shù)的超聲成像方法[J];中國超聲醫(yī)學(xué)雜志;2010年09期

10 周盛;李仙琴;王曉春;何新喜;楊軍;計(jì)建軍;王延群;;全數(shù)字B超動(dòng)態(tài)濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào);2010年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李鵬;醫(yī)學(xué)超聲成像中若干新技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 程娜;超聲成像波束合成理論與算法研究[D];重慶大學(xué);2016年

2 張龍龍;全數(shù)字超聲成像系統(tǒng)關(guān)鍵部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2013年

3 馬潤霞;基于FPGA的超聲成像核心算法研究[D];華中科技大學(xué);2012年

4 齊雁;醫(yī)用B型超聲成像前端系統(tǒng)的研究[D];中南大學(xué);2010年

5 王偉明;數(shù)字B超成像技術(shù)及其優(yōu)化方法的研究[D];重慶大學(xué);2010年

6 彭龍飛;數(shù)字超聲成像關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

7 周代明;基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中南大學(xué);2009年

8 羅琛;醫(yī)用小型全數(shù)字B超發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)與研究[D];中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2711945