基于脉冲反相技术的医用高频超声组织谐波信息提取技术的研究

论文摘要

超声组织谐波成像技术是近年来医用超声成像领域出现的一种新技术,也是研究的热点和难点。该技术应用于超声成像可以获得更高的分辨率和对比度,从而能得到高质量的超声图像,在临床应用中已经表现出显著的优势。目前该技术在低频段(10MHz以下,如腹部大器官)超声诊断中得到成功应用。由于高频超声的特点,在提取谐波时对方法和系统要求更为严格,在高频超声诊断(频率几十MHz的小器官,如眼科)中的应用尚属空白。本文研制出一种脉冲编码发射和宽带接收系统,通过编码发射能够调整发射脉冲的频谱成份,使发射信号和换能器有效匹配,进而使超声回波信号的频谱成分得到改善,减少基波和谐波的频谱交叉;采用宽带换能器接收回波更加有利于谐波成份的提取。谐波信息提取采用了脉冲反相技术。实验回波数据采用matlab进行分析处理。实验结果表明:采用本文所研制的高频超声数字编码发射系统和宽带放大器进行高频脉冲反相谐波提取,可以有效地去除基波的影响,同时可以将高频谐波信号的幅度提高近6dB,对比传统的RF滤波法分离谐波具有明显的优势。本课题为医用超声谐波成像在高频段的应用提供了一种手段,为进一步将现有的超声谐波成像系统从低频(几MHz)推广到高频(几十MHz),为在小器官(如眼科)超声甚至到UBM中的应用打下了技术基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究背景与意义
• 1.2 医用超声谐波成像技术发展及研究现状
• 1.3 本文主要研究的内容和设想
• 第二章 谐波成像技术的理论基础及设计原理
• 2.1 医学超声诊断理论基础
• 2.1.1 超声波在人体内的反射和折射
• 2.1.2 超声波在人体内的衰减
• 2.1.3 频率、穿透力、分辨率三者之间的关系
• 2.1.4 传统 B型超声诊断仪的基本原理
• 2.2 超声谐波成像
• 2.2.1 谐波成像的优越性
• 2.2.2 介质中谐波的产生
• 2.2.3 超声谐波成像的基本原理、分类和特点
• 2.3 组织谐波成像技术
• 2.3.1 组织谐波成像技术的优势
• 2.3.2 组织谐波成像谐波分离方法
• 第三章 高频超声脉冲反相谐波信息提取系统设计与实现
• 3.1 高频超声脉冲反相谐波信息提取系统组成
• 3.2 发射系统
• 3.2.1 发射系统总体设计
• 3.2.2 FPGA波形发生器
• 3.2.2.1 FPGA芯片简介
• 3.2.2.2 波形发生系统设计
• 3.2.3 脉冲反相驱动信号的产生
• 3.3 RF宽带放大器
• 3.4 基于脉冲反相技术的 DSP系统设计
• 第四章 高频超声谐波提取实验结果分析
• 4.1 实验系统的建立
• 4.2 对比实验和实验结果分析
• 4.2.1 以水为介质的谐波提取实验
• 4.2.2 以豆腐为介质的谐波提取实验
• 4.2.3 使用脉冲反相技术前后回波频谱的对比分析
• 结论
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 发表论文情况
• 致谢