超聲多普勒子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真.pdf

1、超聲是一種聲波，在醫(yī)學(xué)影像中，超聲儀器使用2MHz-10MHz間的聲波，此頻率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人耳所能聽(tīng)到的20kHz。多普勒超聲檢測(cè)系統(tǒng)利用多普勒頻移原理反映人體血流和組織運(yùn)動(dòng)狀況，具有無(wú)損性，因此逐漸在臨床醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用，實(shí)踐表現(xiàn)效果良好。超聲成像設(shè)備目前廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)臨床的診斷中，需求量很大。運(yùn)用多普勒技術(shù)測(cè)量血流速度已有許多年的歷史。此間經(jīng)歷了三個(gè)重要發(fā)展時(shí)期，第一階段是五六十年代的連續(xù)波多普勒技術(shù)，第二階段是七十年代的脈沖多普勒技術(shù)

2、，連續(xù)波多普勒和脈沖多普勒通常稱為頻譜多普勒技術(shù)。八九十年代伴隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)數(shù)字聲卡，使得多普勒音頻技術(shù)以及彩色多普勒應(yīng)運(yùn)而生。目前我國(guó)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和研究所大力致力于這方面的研究，并將相關(guān)研究成果應(yīng)用于超聲儀器的制造中，如超聲多普勒血流測(cè)試儀便是其中之一。 本論文的主要工作是超聲血流多普勒子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真。深入學(xué)習(xí)超聲血流檢測(cè)的基本原理多普勒效應(yīng)和固有頻譜拓寬的成因后，用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)帶寬和中心頻率可控的多普勒頻域信

3、號(hào)，包括連續(xù)多普勒信號(hào)以及脈沖多普勒信號(hào)：仿真多普勒正交時(shí)域信號(hào)，并且模擬對(duì)應(yīng)各種臨床條件下的血管壁噪聲和高斯白噪聲，選取在硬件上容易實(shí)現(xiàn)的低階數(shù)二級(jí)高通濾波器除去血管壁噪聲，然后經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)FFT變換為頻譜信號(hào)，在實(shí)施FFT變換時(shí)利用重疊消除頻譜不連續(xù)，以及加窗技術(shù)用于避免頻率混疊。對(duì)復(fù)信號(hào)取模提取頻域多普勒信號(hào)的幅度信息，在屏幕上用不同灰度象素顯示經(jīng)過(guò)平均后的幅值，平均FFT提升頻率顯示敏感度。由于多普勒回波是三維(幅度-頻率-時(shí)間)連

4、續(xù)信號(hào)，在實(shí)際操作中我們將提取血流速度(頻率)最大或最小的包絡(luò)進(jìn)行下一步分析，在仿真中使用百分比，D'Alcssio等方法提取最大頻率曲線，并對(duì)各種方法的效果進(jìn)行分析，確定不同臨床環(huán)境中的最優(yōu)方法。在信號(hào)處理的過(guò)程中往往較難依據(jù)原始觀察數(shù)據(jù)(或影像)直接做出解釋?zhuān)傂枰崛⌒盘?hào)某些特征，而其急劇變化處就是分析特性的關(guān)鍵點(diǎn)，本文提出一種新型的峰值關(guān)聯(lián)方法確定各種用于臨床診斷的特征參數(shù)，如PS(心臟收縮峰值)，ED(心臟舒張末期)，MD(最