基于扇形掃描的高頻率超聲成像系統(tǒng)研究.pdf

1、超聲成像診斷儀在醫(yī)學(xué)診斷中扮演重要角色。高頻率超聲成像設(shè)備可以提供更好分辨率的圖像，對(duì)眼科和皮膚科的臨床診斷有重要意義。此外，生物醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也需要一個(gè)高分辨率的成像設(shè)備提供精細(xì)分明的圖像，便于觀察和研究。目前國際上最先進(jìn)的超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)售價(jià)高達(dá)三百萬人民幣，而單陣元的高頻率超聲成像設(shè)備也需要三十萬人民幣。低成本與便攜式是當(dāng)前醫(yī)療儀器的研究熱點(diǎn)，為了提供高分辨率和低成本的超聲成像設(shè)備，本文設(shè)計(jì)了一種基于扇形掃描的單陣元高頻

2、率換能器的超聲成像系統(tǒng)。
　　使用35MHz的單陣元聚焦換能器作為超聲探頭，實(shí)現(xiàn)超聲波與電量信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)電磁驅(qū)動(dòng)方式的掃描控制裝置，使換能器可以勻速穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)扇形掃描。以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為核心控制處理器，控制超聲波的發(fā)射與接收，以及對(duì)超聲回波信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理等。設(shè)計(jì)基于希爾伯特變換的數(shù)字正交解調(diào)器完成對(duì)超聲回波信號(hào)的解調(diào)。研究基于 CORDIC算法的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來匹配扇形掃描的超聲掃查方式。經(jīng)過處理的超聲回波信息

3、通過USB3.0傳輸至上位機(jī)，在設(shè)計(jì)的成像交互顯示軟件進(jìn)行成像顯示。
　　采集離體生物組織和成像仿體的圖像數(shù)據(jù)，通過設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察、采集前端的回波信號(hào)，結(jié)合MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析圖像灰度值變化情況，判斷系統(tǒng)性能指標(biāo)。
　　通過硬件系統(tǒng)采集的前端超聲回波數(shù)據(jù)以及最終成像結(jié)果判斷，該成像系統(tǒng)圖像清晰、工作正常。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該成像系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)合理，信噪比高，系統(tǒng)分辨率達(dá)到88μm。其他性能參數(shù)均達(dá)到較好水平。