数字脉冲多普勒超声内窥成像系统的研究

论文摘要

医学多普勒技术随着数字信号处理、微电子、计算机软硬件、材料、机械等方面的快速发展,广泛用于评价外周动脉和静脉的动力学特性,辅助诊断脉管疾病。医学超声多普勒内窥成像以超声内窥镜为基础,将超声波在疾病诊断上的优势和多普勒效应对运动物体敏感度高的特点结合起来对疾病进行诊断。与体外超声相比,探头与器官间距离短,避免了脂肪、体腔内气体对成像的影响,获得的图像信息要比体表上获得的扫描信息准确详细,有效提高内窥镜早期诊断能力,且操作简单方便,研制意义重大。本系统将解调、频谱变换部分数字化,缩小了内窥镜系统体积,提高了系统性能。本论文的主要工作包括:(1)分析研究多普勒频移信息提取的各种方法,比较单边带分离法、中频解调法、正交解调法,最终采用正交解调实现回波信号解调,获取血流速度和方向信息。(2)在实验室已有B型超声系统的基础上,设计多普勒超声成像系统。增加了回波信号的正交解调、壁滤波、频谱分析等模块,由FPGA来实现。(3)分析各种多普勒血流回波数据的获取方法,利用计算机软件模拟法获得的回波信号对信号处理程序进行调试,获得满意结果后,采用流水式模型对整个多普勒内窥成像系统进行调试。(4)调试电路,获得满意实验结果并通过USB接口传入计算机进行显示,获得多普勒动态功率谱图,基本实现了脉冲多普勒检测目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 医学多普勒技术简介
• 1.2 数字式多普勒内窥成像系统概述
• 1.2.1 内窥镜简介
• 1.2.2 超声多普勒内窥成像系统
• 1.2.3 数字式多普勒内窥成像系统特点
• 1.2.4 国内外研究动态及发展趋势
• 1.2.5 超声多普勒内窥成像系统研制意义
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 超声多普勒内窥成像系统理论基础
• 2.1 超声多普勒原理
• 2.1.1 多普勒效应
• 2.1.2 医学多普勒
• 2.1.3 脉冲多普勒
• 2.2 多普勒回波信号解调
• 2.2.1 血流速度提取方法分析
• 2.2.2 正交解调分析
• 2.2.3 数控振荡器（NCO）
• 2.3 频谱分析及显示
• 2.3.1 频谱分析方法研究
• 2.3.2 频谱显示研究
• 2.4 滤波
• 2.4.1 低通滤波
• 2.4.2 壁滤波
• 第三章 超声多普勒内窥成像系统设计
• 3.1 超声多普勒内窥成像系统设计
• 3.1.1 系统简介
• 3.1.2 超声探头
• 3.1.3 发射接收电路
• 3.1.4 A/D 转换电路
• 3.1.5 数字电路部分
• 3.2 多普勒回波信号
• 3.2.1 模拟超声多普勒回波信号
• 3.2.2 由物理模型产生多普勒回波信号
• 第四章 基于FPGA 信号处理系统设计及验证
• 4.1 FPGA 简介
• 4.1.1 集成电路
• 4.1.2 FPGA 特点
• 4.1.3 FPGA 系统开发环境和设计流程
• 4.1.4 FPGA 配置
• 4.1.5 IP 核及宏模块
• 4.2 硬件程序设计
• 4.2.1 系统控制模块设计
• 4.2.2 正交解调设计
• 4.2.3 选通累加
• 4.2.4 滤波
• 4.2.5 RAM
• 4.2.6 频谱变换
• 4.3 频谱显示结果
• 4.4 系统参数
• 第五章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢