【摘要】：超聲診斷技術(shù)具有無(wú)痛、無(wú)損、無(wú)離子輻射和可重復(fù)檢查等一系列優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛的應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)。多普勒超聲診斷又稱D型超聲診斷,是利用多普勒效應(yīng),對(duì)心血管系統(tǒng)以及各臟器內(nèi)正在流動(dòng)的血液進(jìn)行檢測(cè),從而獲得血流方向、血流速度分布以及血流狀態(tài)等一些重要的血流信息,臨床上廣泛用于評(píng)價(jià)外周動(dòng)脈和靜脈的動(dòng)力學(xué)特征并輔助診斷血管疾病。 醫(yī)用超聲多普勒內(nèi)窺鏡系統(tǒng)是以超聲內(nèi)窺鏡為基礎(chǔ),將超聲波在疾病診斷上的優(yōu)勢(shì)和多普勒效應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的高敏感度結(jié)合起來(lái)對(duì)疾病進(jìn)行診斷。本文針對(duì)超聲內(nèi)窺成像提出了全數(shù)字化的信號(hào)處理方案,對(duì)內(nèi)窺小探頭獲得的微弱信號(hào)進(jìn)行處理,利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)和頻譜分析;搭建基于多普勒物理模型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在實(shí)驗(yàn)室已有的基礎(chǔ)上,將多普勒系統(tǒng)各部分連接起來(lái),進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了超聲多普勒內(nèi)窺成像系統(tǒng),并對(duì)其正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。 本論文的主要工作包括: (1)獲取多普勒回波信號(hào):搭建以蠕動(dòng)泵為核心的模擬血流實(shí)驗(yàn)臺(tái),蠕動(dòng)泵將模擬血液從貯血器中抽出,通過(guò)模擬血管及流量計(jì)后再回到貯血器,完成整個(gè)流動(dòng)的循環(huán),通過(guò)探頭對(duì)模擬血管中的血液進(jìn)行探測(cè)獲得多普勒回波; (2)確定信號(hào)處理方案:分析多普勒回波信號(hào)的特點(diǎn),研究提取多普勒頻移信息的方法,確定基于FPGA的數(shù)字化回波信號(hào)處理方案; (3)完成基于FPGA的程序設(shè)計(jì):在Quartus II環(huán)境下,編寫Verilog程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)信號(hào)處理的時(shí)序控制和模塊設(shè)計(jì),編程實(shí)現(xiàn)解調(diào)、濾波、距離選通以及DTFT頻譜分析等功能; (4)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn):連接多普勒成像系統(tǒng)中各實(shí)驗(yàn)裝置,主要包括物理模型血流實(shí)驗(yàn)臺(tái)、數(shù)據(jù)接收與處理電路、波形監(jiān)測(cè)與結(jié)果顯示三個(gè)部分。進(jìn)行不同條件下的聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn),完成整個(gè)系統(tǒng)的連接和調(diào)試,驗(yàn)證系統(tǒng)以及信號(hào)處理方法的正確性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：R445.1
【圖文】：

超聲內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)

如超聲波。多普勒效應(yīng)示意圖如圖 2-1 所示：圖2-1 多普勒效應(yīng)示意圖如圖2-1，波源保持靜止不動(dòng)，當(dāng)接收器朝向聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器接收到波的波長(zhǎng)變短，頻率升高；當(dāng)接收器背離聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器接收到波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率降低。多普勒方程如下：ffvcdcos/0 （2-2）為聲源頻率，度， 為聲源在介質(zhì)中的傳播速度，其中， 為多普勒頻移， v為接收器與波源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速df0fc 為聲源聲束方向與接收器運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。該式只適用于波源發(fā)射

實(shí)際上是檢測(cè)血細(xì)胞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移，利用多普勒方程換算出血細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，通過(guò)分析血流參數(shù)來(lái)達(dá)到疾病診斷的目的，如圖2-2為超聲多普勒的血流探測(cè)示意圖。圖2-2 超聲多普勒血流探測(cè)圖圖2-2中，超聲多普勒血流探測(cè)系統(tǒng)采用收發(fā)一體的超聲探頭，即超聲探頭既作為波源又作為接收器。首先，超聲探頭向血管發(fā)射一組超聲波，血管內(nèi)血細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度為v，則血細(xì)胞接收到的超聲波頻率改變df ；超聲探頭在發(fā)射一組超聲脈沖之后轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài)，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)，探頭接收到的超聲波頻率又改變了df 。由此可以得到，測(cè)定超聲探頭接收到的多普勒頻移的方程為：ffvcd2cos/0 （2-3）由上式多普勒頻移方程，可以換算出血細(xì)胞的速度公式，如下公式2-4：/2cos 0vfcfd （2-4）移， 為聲源發(fā)運(yùn)動(dòng)其中

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李明;內(nèi)窺超聲合成孔徑成像技術(shù)的研究[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李妍;數(shù)字化超聲內(nèi)窺彩色血流成像系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2802115