數(shù)字化超聲內(nèi)窺彩色血流成像系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)進(jìn)步和醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)超聲內(nèi)窺診斷技術(shù)成為人類戰(zhàn)勝疾病的利器。醫(yī)學(xué)超聲診斷技術(shù)具有可重復(fù)檢查、無(wú)損、無(wú)痛和無(wú)離子輻射等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。超聲內(nèi)窺彩色血流成像系統(tǒng)經(jīng)食管導(dǎo)入探頭，對(duì)各臟器內(nèi)流動(dòng)的血液進(jìn)行檢測(cè)，得到血流速度、方向等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)信息，在臨床上可用于對(duì)食管和胃底靜脈曲張進(jìn)行檢測(cè)，也可輔助血管疾病診斷。
　　 醫(yī)學(xué)超聲內(nèi)窺彩色血流成像系統(tǒng)在超聲內(nèi)窺鏡的基礎(chǔ)上，結(jié)合B型超聲成像和多普勒血流

2、成像，利用多普勒效應(yīng)對(duì)血流中散射子的運(yùn)動(dòng)敏感性對(duì)疾病進(jìn)行診斷。本文在課題組超聲脈沖多普勒系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)超聲內(nèi)窺彩色血流成像提出了全數(shù)字化的信號(hào)處理與解決方案，設(shè)計(jì)了模擬前端電路和數(shù)字信號(hào)處理電路板，對(duì)超聲換能器接收的回波信號(hào)進(jìn)行處理，利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FieldProgrammable Gate Array，F(xiàn)PGA)進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)序控制和信號(hào)處理，搭建基于多普勒效應(yīng)的物理模型實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)，通過系統(tǒng)仿真和模擬血流速

3、度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和有效性。
　　 本論文主要的工作包括：
　　 (1)確定超聲內(nèi)窺彩色血流成像系統(tǒng)方案。通過對(duì)超聲彩色血流成像原理以及多普勒信號(hào)特點(diǎn)的詳細(xì)分析，確定基于FPGA的數(shù)字化超聲多普勒回波信號(hào)處理方案，使用正交解調(diào)從載波中解調(diào)出基帶信息，設(shè)計(jì)壁濾波器抑制血管壁信號(hào)的影響，利用自相關(guān)算法估算血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。利用超聲成像仿真軟件FieldⅡ進(jìn)行系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)掃描成像仿真。
　　 (2)調(diào)試前端

4、模擬電路、設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)字電路，獲取超聲多普勒回波信號(hào)。設(shè)計(jì)前置放大電路和抗混疊濾波電路，完成以FPGA為核心的6層數(shù)字電路的PCB設(shè)計(jì)與電路調(diào)試。
　　 (3)完成基于FPGA的系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。在QuartusⅡ軟件環(huán)境下，使用VerilogHDL語(yǔ)言編寫程序，實(shí)現(xiàn)FPGA對(duì)系統(tǒng)的時(shí)序控制，并在FPGA中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)算法和信號(hào)處理方法，利用FPGA中的IP核和宏功能模塊實(shí)現(xiàn)解調(diào)、濾波、自相關(guān)運(yùn)算等功能。
　　 (4)搭建了由蠕動(dòng)