發(fā)布時間：2020-06-13 23:59

【摘要】：與MRI、X-CT、核醫(yī)學成像相比,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,并廣泛應用于血管、眼部、心臟等器官。隨著計算機技術、微電子技術,尤其是高性能FPGA等技術的飛速發(fā)展,手持式B類超聲診斷儀已經(jīng)實現(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問題。針對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波束合成器的研究,針對基于最小方差自適應波束合成器計算復雜和傳統(tǒng)波束合成器成像分辨率的不足,提出了時空平滑相干因子自適應波束合成算法(St S-SCFA),在Field II仿真平臺上進行了靶點和囊腫的仿真。(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,在動態(tài)聚焦方面提出了聚焦延時參數(shù)壓縮技術(FDPC)。通過動態(tài)接收孔徑聚焦技術(DRAF)提高中、遠場回波信號的信噪比。(3)在回波信號處理中,針對高采樣精度與高精度聚焦的要求,研究了基于級聯(lián)積分梳狀插值濾波器的內插變頻技術;為了提高對數(shù)壓縮計算速度,提出了并行查找表對數(shù)壓縮方法。利用Questa Sim軟件對各算法進行了仿真,并在基于FPGA的手持式B類超聲診斷儀硬件平臺上進行了算法實現(xiàn)及實際成像實驗。并將成像結果與現(xiàn)有產品進行了對比。仿真和實驗表明,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、遠場信號的成像質量。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。 【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH77

【圖文】：

陣元寬度（Ke）會影響形成聲束的主瓣寬度、旁瓣的幅度及成像質量；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 增大易于增強激勵波束的幅度，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，，但同時會出現(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（極坐標下）進行了對比，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，M 增大能夠減小主瓣的寬度，降低旁瓣、柵瓣等級。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，所以本設計選取了 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件平臺包含電源模塊（含鋰電池）、超聲波發(fā)射與接時間增益補償模塊、FPGA 最小系統(tǒng)、醫(yī)用 7.5MHz圖、硬件組成如圖 2.3、2.4 所示。

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本文編號：2711945