超声彩色血流成像中编码激励技术的研究

论文摘要

超声彩色血流成像系统是医学超声诊断设备中重要的组成部分。传统窄带和宽带彩色血流成像系统都存在着成像穿透深度和轴向分辨率之间的矛盾,对于较深或衰减严重的部位中较细血管内的血流成像具有很大难度。近年来编码激励技术以其提高图像质量、增加探查深度、提高系统探查灵敏度等优点,在医学超声成像中得到了越来越广泛的应用。但是目前对于彩色血流成像系统中应用编码激励技术还缺乏深入系统的研究。本论文系统的研究了在彩色血流成像系统中应用编码激励所涉及到的一些关键问题,并以减少硬件开销、根据实际条件优化系统为目的,重点研究了基带解码滤波器系数规律。通过仿真计算,利用设计改造的实验平台进行物理实验,进一步研究了编码激励对彩色血流成像的改善。还对编码激励的功率M型多普勒检测栓子进行了初步研究。论文首先研究了适合彩色血流成像的编码激励技术,选择容易实现且脉冲压缩效果理想的Barker码及其它二进制最优码为主要研究对象,并对发射编码序列的构建、解码滤波器的设计、以及影响脉冲压缩效果的因素进行了详细的分析。然后深入研究了基带解码滤波器的设计方法,以及依据基础序列持续时间和解调函数周期之间关系变化而分别产生的实系数、对称复系数、非对称复系数等不同形式的滤波器系数规律。论文对编码激励彩色血流成像系统进行了仿真和实验研究。论文对单阵元扇扫B超进行改造,并设计了模拟血流循环装置组成了实验平台。仿真和物理实验不但验证了基带解码滤波器系数规律,而且充分体现了编码激励在改善传统成像中穿透深度和轴向分辨率之间矛盾方面的优势。论文还结合临床应用的需要,总结了超声栓子检测的意义、方法和问题,着重分析了经颅多普勒和功率M型多普勒检测栓子的原理和存在的问题。论文提出了编码激励的功率M型多普勒系统设计方法,并从理论分析、仿真计算和物理实验等方面初步研究了利用该系统进行栓子检测的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 超声彩色血流成像
• 1.1.1 彩色血流成像研究的历史与现状
• 1.1.2 彩色血流成像的原理及系统的构成
• 1.1.2.1 窄带彩色血流成像系统
• 1.1.2.2 宽带彩色血流成像系统
• 1.1.3 彩色血流成像中存在的问题
• 1.2 超声编码激励技术
• 1.2.1 超声编码激励技术的原理及评价标准
• 1.2.2 超声编码激励技术研究的历史与现状
• 1.3 彩色血流成像中编码激励的研究现状与应用前景
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 编码激励在彩色血流成像中关键问题的研究
• 2.1 编码的选择
• 2.2 实际发射编码序列的设计
• 2.3 脉冲压缩方法
• 2.3.1 逆滤波方法
• 2.3.2 维纳滤波方法
• 2.3.3 尖峰滤波方法
• 2.4 影响脉冲压缩效果的因素
• 2.4.1 动态聚焦对脉冲压缩结果的影响
• 2.4.2 散射子运动对脉冲压缩结果的影响
• 2.4.3 频率衰减对脉冲压缩结果的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 基带解码滤波器系数的研究
• 3.1 解调前后解码滤波器系数的关系
• 3.2 基带解码滤波器系数规律
• 3.3 基带解码滤波器脉冲压缩的效果
• 3.4 本章小结
• 第4章 编码激励彩色血流成像系统的仿真研究
• 4.1 二进制最优码激励窄带彩色血流成像系统
• 4.1.1 编码和解码环节参数的设置
• 4.1.2 壁滤波算法
• 4.1.3 流速估计算法
• 4.1.4 编码激励在彩色血流成像中的作用
• 4.1.4.1 提高穿透深度
• 4.1.4.2 提高轴向分辨率
• 4.2 二进制最优码激励宽带彩色血流成像系统
• 4.2.1 系统的总体设计
• 4.2.2 仿真实验研究
• 4.3 本章小结
• 第5章 编码激励彩色血流成像的实验研究
• 5.1 实验研究平台
• 5.1.1 编码激励和血流数据采集平台
• 5.1.2 模拟血流循环装置
• 5.2 编码激励实验研究
• 5.2.1 脉冲压缩效果的研究
• 5.2.2 编码激励对探查深度提高的研究
• 5.2.3 编码激励对改善纵向分辨率的研究
• 5.3 本章小结
• 第6章 功率M 型多普勒血栓检测
• 6.1 超声栓子检测的研究背景
• 6.1.1 栓子检测的临床意义
• 6.1.2 超声栓子检测研究的历史和现状
• 6.1.3 TCD 检测栓子的原理和存在的问题
• 6.2 功率M 型多普勒检测方法
• 6.2.1 功率M 型多普勒方法的原理及系统构成
• 6.2.2 功率M 型多普勒方法检测栓子的优势和问题
• 6.3 本章小结
• 第7章 编码激励功率M 型多普勒血栓检测的研究
• 7.1 编码激励改善功率M 型多普勒血栓检测的原理
• 7.2 编码激励功率M 型多普勒栓子检测的实验研究
• 7.2.1 实验研究平台和栓子的制取方法
• 7.2.2 实验研究
• 7.2.2.1 利用编码激励PMD 显示栓子的运动轨迹
• 7.2.2.2 提高检测多个栓子的分辨率
• 7.2.2.3 提高MEBR
• 7.2.2.4 编码激励PMD 自动检测栓子算法的初步研究
• 7.3 本章小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 论文主要研究成果
• 8.2 存在的问题和对进一步研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果