基于FPGA的醫(yī)用陣列超聲內(nèi)鏡成像系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展以及醫(yī)療設(shè)備和技術(shù)的不斷進步,醫(yī)學超聲內(nèi)鏡逐漸成為體內(nèi)診斷技術(shù)的利器。相對于X光、CT等醫(yī)學成像方式,醫(yī)學超聲診斷技術(shù)憑借其無損、無痛、無電離輻射和可重復等優(yōu)點,被廣泛應用于臨床醫(yī)學領(lǐng)域。將陣列超聲內(nèi)鏡成像系統(tǒng)的微型陣列超聲探頭與電子內(nèi)鏡相結(jié)合送入人體內(nèi),既可以通過電子掃描直接觀察到胃壁、腸壁等表面粘膜的病變形態(tài),又可以通過超聲掃描獲得器官的組織斷層圖像,觀察組織內(nèi)部特征,為醫(yī)生的對癥治療提供了客觀有力的依據(jù)。

2、　　本文在課題組單陣元超聲系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)掃描成像研究的基礎(chǔ)上,提出了基于FPGA的陣列超聲成像系統(tǒng)設(shè)計方案,設(shè)計了系統(tǒng)前端模擬發(fā)射電路和陣元選通電路,利用多路回波接收電路對超聲換能器接收到的回波信號進行預處理,利用現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)對系統(tǒng)進行時序控制和數(shù)字回波信號處理,搭建系統(tǒng)實驗裝置,進行系統(tǒng)回波測試實驗,通過對燒杯壁的斷層掃描檢測實驗及結(jié)果分析,驗證了本系統(tǒng)設(shè)計的正確性和有效

3、性。
　　本論文主要的工作包括:
　　(1)確定陣列超聲內(nèi)鏡成像系統(tǒng)方案。通過對陣列超聲探頭的特點及陣列超聲系統(tǒng)成像方式的詳細分析,確定基于FPGA的超聲內(nèi)鏡成像系統(tǒng)方案,根據(jù)特定微型陣列超聲探頭的參數(shù)設(shè)計前端電路,由示波器顯示回波模擬波形;數(shù)字回波經(jīng)FPGA進行信號處理后,數(shù)據(jù)上傳至計算機,實時顯示物體斷層圖像。
　　(2)利用示波器、信號發(fā)生器等工具調(diào)試前端激勵脈沖發(fā)射電路、陣元選通電路、回波預處理電路,獲取超聲回

4、波模擬信號。
　　(3)完成基于FPGA的硬件程序設(shè)計。在QuartusII平臺下,使用VerilogHDL語言編寫程序,利用信號發(fā)生器、SignalTap等工具調(diào)試程序,實現(xiàn)對系統(tǒng)的時序控制,并在FPGA中利用IP核模塊實現(xiàn)數(shù)字回波信號的濾波、波束合成、正交解調(diào)等功能,將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上存儲顯示。
　　(4)搭建了陣列超聲成像實驗系統(tǒng),進行高壓激勵脈沖發(fā)射實驗、選通實驗、回波模擬波形提取實驗和超聲掃描成像實驗。通