基于FPGA的高頻超聲血液流速檢測技術的研究及系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、血液的動力學參數(shù)與血管的生理功能具有直接的聯(lián)系，血液流速和血流量的無創(chuàng)可視化實時監(jiān)測對心血管疾病的早期診斷、血行障礙的判定以及治療方案的評估具有實際的臨床價值，在生物醫(yī)學領域具有極大的需求。超聲多普勒血液流速檢測系統(tǒng)具有無創(chuàng)、方便有效、實時顯示、價格低廉等優(yōu)勢，已被廣泛應用于測量人體的血液動力學參數(shù)。
　　本文在深入學習血管內(nèi)血液流動特征和超聲脈沖多普勒血流測量原理基礎上，針對脈沖多普勒高頻超聲（大于20MHz）成像系統(tǒng)，提出了一

2、種新的回波信號正交解調(diào)方案。并以Altera Cyclone Ⅲ系列EP3C40F484C8型現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片為控制核心實現(xiàn)全數(shù)字化信號處理方案的脈沖多普勒血液流速測量系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件結(jié)構按照實際功能可劃分為超聲發(fā)射激勵電路、差分放大和高速A/D轉(zhuǎn)換模擬前端電路、回波信號采集與處理的數(shù)字信號處理電路、計算機與FPGA間數(shù)據(jù)傳輸模塊，以及用于頻譜顯示的人機交互控制模塊。數(shù)字電路的實現(xiàn)方案使系統(tǒng)電路集成化、小型化、低噪聲，穩(wěn)

3、定性和可靠性得到提高。系統(tǒng)軟件主要包括FPGA內(nèi)部通過VHDL語言實現(xiàn)的換能器激勵模塊、回波信號的正交解調(diào)和頻譜分析等信號處理模塊和USB3.0數(shù)據(jù)傳輸模塊。脈沖多普勒頻譜頻移信號將傳輸至計算機端由VC實現(xiàn)的用戶交互界面進行血流速度的頻譜波形圖進行顯示。系統(tǒng)的算法均采用模塊化結(jié)構設計，易于算法的升級和系統(tǒng)的擴展，可以滿足不同的需求。FPGA的高速并行數(shù)字信號處理特點，也使系統(tǒng)的實時性得到提高。
　　本文搭建了基于超聲多普勒血流速度