超聲回波信號采集與傳輸設計.pdf

1、自從20世紀80年代中期醫(yī)學超聲成像技術(shù)成為四大現(xiàn)代醫(yī)學影像技術(shù)之一以來，其發(fā)展勢頭迅猛，地位越來越重要。B型超聲成像診斷技術(shù)作為其中的代表，以其無創(chuàng)、實時、廉價等諸多優(yōu)點，成為各級醫(yī)院臨床必不可少的常規(guī)診斷技術(shù)之一，在人們的日常生活中扮演的角色愈發(fā)重要。同時，全數(shù)字化的醫(yī)學超聲成像技術(shù)替代傳統(tǒng)模擬成像技術(shù)成為發(fā)展的主流并向功能性和綜合性高端發(fā)展。
　　本課題以B型超聲成像理論為基礎(chǔ)，對全數(shù)字化B型超聲成像前端信號采集處理系統(tǒng)工作

2、原理及實現(xiàn)進行了研究，采用XILINX、TI等公司的一系列高集成度、高性能信號調(diào)理與處理器件，給出了一種128陣元、48獨立通道的B型超聲成像診斷儀信號采集與傳輸系統(tǒng)的設計方案，并完成了相應電路設計與驗證工作。
　　對于 B型超聲成像設備這樣多陣元，多通道同步的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通道間采集數(shù)據(jù)的不一致將導致對回波信號特性的影響，最終影響成像分辨率。針對這一問題，本文首先對多通道同步采集模塊進行了深入研究，采用8通道高集成超聲模擬前端，

3、通過精心設計采樣時鐘電路，顯著提高了采樣同步性與多通道幅相一致性問題，同時集成前端的選用，顯著降低了噪聲對系統(tǒng)檢測靈敏度的影響，增強了系統(tǒng)對遠場回波信號的檢測能力。
　　對于多通道信號采集處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸帶寬限制了系統(tǒng)規(guī)模與實現(xiàn)復雜度。本文利用Xilinx公司Virtex6系列FPGA XC6LX240T，基于FPGA SelectIO邏輯資源，設計專用LVDS解串接口邏輯電路，實現(xiàn)了48路、12bit采樣精度高速超聲脈沖回波信

4、號數(shù)據(jù)的接收與本地存儲，系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)處理帶寬達到了3.6GB/S。為進一步滿足超聲回波前端數(shù)據(jù)分析，與波束形成、信號濾波、解調(diào)、圖像處理等信號、信息驗證需求，以及后續(xù)新興算法研究的考慮，設計了基于FPGA PCI-Express硬核端點模塊的PCI-Express X8接口邏輯電路，并完成了部分硬核端點模塊的開發(fā)工作。
　　為滿足系統(tǒng)可靠工作要求，采用Hyperlynx對PCB關(guān)鍵走線進行了仿真，保證了高速信號傳輸時的信號完整性，