高频环阵数字化超声检测技术的研究

目的研究高频环阵技术,克服线阵等扫描技术只能一维聚焦的缺点,提高各方向分辨率,提高数字化成像技术信噪比,最大限度地提高图像质量,提高超声检出率。方法设计高频环阵水浴旋转式超声探头,以及相应的发射、接收电路,经AD9271数字化处理后进行数字信号处理。结果运用高频环阵数字化超声检测,采集回波信号并进行分析,结果表明,高频环阵数字化超声系统可以提高疾病检出率。结论高频环阵数字化超声检测技术可以作为眼科、乳腺等疾病早期诊断的有效方法。     

高频超声成像中的编码激励研究

本论文实现了基于编码激励的高频超声成像实验系统并对编码激励在实际应用中的性质进行了定量实验研究.以中心频率为10 MHz的眼科B超为实验平台,实现了一个适用于各种二进制编码激励的超声成像系统.系统使用FPGA实现了编码激励实时成像处理,并通过数据采集卡获得射频回波数据.实验表明,采用编码激励可以显著增加系统信噪比,降低发射电压.在单反射面情况下,15 V发射电压的编码激励回波的信噪比与70 V发射电压的单脉冲激励回波的信噪比相当,脉冲压缩的旁瓣水平在-30 dB以下.在超声体模实验中,20 V发射电压的编码激励回波的信噪比水平及穿透深度与60 V发射电压的单脉冲激励系统相当.编码激励实验结果为实现低发射电压的便携式超声诊断系统提供了实验基础.     

基于散斑衬比算法的高频超声血流成像技术研究

目的 探讨激光散斑衬比算法在高频超声血流成像技术中的应用。 方法 将激光散斑衬比算法拓展到高频超声血流成像领域,利用经典的激光散斑时间衬比算法对高频超声结构图像进行处理,静态组织信号得到抑制,动态血流信号信息得到加强,获得高频超声血流图像。对微血流仿体进行仿真实验,验证算法的有效性。进行人体皮肤组织活体实验,验证算法的可应用性,对不同帧数的超声结构图像进行激光散斑衬比算法处理,对比分析超声血流图像质量。 结果 微血流仿体仿真实验结果表明,管内血流信息清晰可见。人体皮肤组织活体实验结果表明,静态皮肤组织信号得到明显抑制,动态血流信号得到加强,获得清晰高频超声血流图像。通过对不同帧数超声结构图象得到的血流图像分析,图像处理帧数设为10帧时具有最佳的图像显示效果。 结论 激光散斑衬比算法可以应用于高频超声血流成像,具有良好的应用前景。     

高频超声灰阶血流成像系统的研究与实现

目的 探索高频超声的血流成像方法 和血流图像处理方法 ,以实现血流成像系统.方法 根据红细胞对高频超声的散射规律,使用20 MHz超声的机械、线性扫描探头,在一条扫描线上发射多次脉冲,利用脉冲回波相减法提取血流信息.使用模拟血管进行血流成像,并对血流图像进行分析处理.结果 用该高频超声灰阶血流成像系统对模拟血流进行成像,得到的血流图像边缘清晰,并且在对血流图像进行处理后,能很好地滤除血管周围组织产生的伪像,以增强血流信息,从而更好地观察血流形态.结论 在高频超声条件下,使用单脉冲即可提取较强的浅表血流信号,并通过滤除伪像,能实现高频超声条件下的灰阶血流成像.     

基于FPGA的高频超声成像实验平台

高频超声具有卓越的分辨能力,在临床和医学基础研究中都得到重要应用。新的图像和信号处理算法不断被提出来,用于提高其成像质量和获取新的信息。为了实验这些算法,需要一个通过编程来改变功能的实验平台,这个平台必须能进行高频超声扫描以采集图像,具备足够实验算法运行的硬件资源,而且能提供方便的调试手段。针对上述应用,提出一种基于FPGA的实验平台,用于研究10～50 MHz高频超声的图像和信号处理的实时算法。该平台具有与实验算法模块相独立的扫描控制器,可以保证在实验算法的调试过程中图像采集和显示均不受影响。系统以180 MHz的采样率采集射频信号,以大规模FPGA及其外围电路提供实验算法运行的空间,并预置可配置的带通滤波器、正交解调、降采样、基带信号幅度检测和对数压缩等处理模块。还开发一个RAM观测工具,专门用于读取处理过程中存入片外RAM的图像数据,以检验中间结果的正确性。采用10 MHz的超声探头,对志愿者眼球进行在体扫描实验,分别对平台的数据采集、带通滤波、幅度提取、对数压缩等模块进行验证。结果表明,带通滤波处理能有效滤除射频信号中的高频、低频噪声,在处理时钟选为50 MHz的条件下,对于每条探测深度为64 mm的扫描线,平台从数据采集至IQ降采样输出完毕,总时间为85.34 μs,而幅度检测和对数压缩算法在340 ns中就可以完成。该处理速度完全能够满足成像的实时性要求。     

Barker编码激励在眼科高频超声成像中的应用研究

为了平衡医学高频超声成像中纵向分辨率和探测深度这两项指标之间的矛盾,本研究提出了在眼科超声成像中,采用13位Barker数字编码激励并结合失配滤波解码压缩方法替代传统的单脉冲激励的方法。在对比各种编解码方式的优缺点的基础上,构建了眼科超声成像平台。仿真和实验结果表明,失配滤波解码技术的输出信号主副比是匹配滤波的9.7倍。与传统的单脉冲成像在安全性、分辨率、探测深度等方面比较,编码激励技术能有效地改善眼部组织超声成像的效果,具有较强的实际应用价值和市场前景。     

离体甲状腺的高频超声成像和组织定征

本文用C扫高频超声显微镜对离体人体甲状腺的超声特性作了系统的研究。超声频段范围为25-55MHz。为定量对生物组织进行定征,本实验室建立一套高频超声显微镜系统,对政治客病变的离体人体甲状腺组织的三个典型的声参量进行了测量。测量结果表明：正常甲状腺的声速为1520m/s,在35MHz,超声衰减系数为3.4dB/mm,背向声散射系数为0.00157/(Srmm),而病变甲状腺滤泡性腺瘤的速为1650m/s,超声衰减系数为6.6dB/mm,约为正常的2倍,背向声散射系数为0.00387/(Srmm),比正常的大1倍半,除此之外,我们还得到正常和病变甲状腺的高频超声图象,并与组织的切片结果作了对比。     

心电信号高频分量的提取方法研究

研究了高频心电信号的提取方法,提出了基于空间向量环模板匹配的信号平均方法,改善了信号平均的基准估计,并确保参与信号叠加的心电信号的心源同一性,使得各导联至少都具有相同的等效低通滤波器效应,试验数据分析证实了上述结果。     

基于FPGA的眼科超声数字化成像中内插变频技术与实现

眼科高频超声数字化成像中使用内插滤波器可等效地提高采样率以节约资源。在研究分析了有限脉冲响应（FIR）内插滤波器的两种常见结构以及半带滤波器、级联积分梳状（CIC）滤波器两种特殊结构等四种内插滤波器的基础上,设计了四种高效结构。通过Verilog硬件描述语言描述以上四种高效结构,并在现场可编程门阵列（FPGA）中实现,最后通过实验仿真验证各内插变频算法的有效性。以有限脉冲响应（FIR）内插滤波器的两种常见结构以及半带滤波器为基础改进的高效结构均能达到变频的效果,同时可节约资源且效率更高。而CIC滤波器高效结构在效率和资源节约方面虽更具优势,但未能达到眼科超声变频信号处理所要求的性能,尚不适用。     

高频超声引导下硬膜外分娩镇痛的研究

目的评估高频超声引导下硬膜外穿刺分娩镇痛的可行性。方法选择80例拟行硬膜外穿刺的患者,为分娩的初产妇,妊娠足月,年龄20~35岁。随机分为对照组和观察组,每组各40例。对照组采用常规方法进行定位穿刺,观察组采用超声引导穿刺硬膜外麻醉。穿刺成功后,观察两组穿刺麻醉后镇痛效果、麻醉药物使用量等指标,并进行比较。结果 80例硬膜外穿刺患者均穿刺成功。观察组较对照组减少麻醉药用量;观察组麻醉有效率为97.5%,对照组为92.5%;观察组优于对照组,差异有统计学意义(P0.05)。结论经高频超声引导下硬膜外麻醉穿刺成功率高,减少麻醉药用量,安全性好,是有一定的临床应用价值的方法。     

A Flexible and High Speed Digital Scan Converter for High Frequency Ultrasound Imaging

This paper presents a flexible and high speed digital scan converter (DSC) with the ability to handle high frequency ultrasound imaging in real-time. The characteristics in imaging system such as focus length of transducer, the swing radius and sampling length etc. could be changed easily in compliance with the researcher’s application based on this flexible digital scan converter. Linear interpolation is employed to achieve the coordinate transformations algorithm. Custom-built software is programmed to preliminarily handle the algorithm according to different ultrasound imaging applications. High performance FPGA will implement high speed interpolation calculation based on the preliminary data which are stored in the DDR2 SDRAM from the software. 64 bit 66 MHz PCI is employed to accomplish high speed data transmission. Experiment has shown that more than 500 frame rate could be achieved based on this high speed digital scan converter. The designed flexible and high speed digital scan converter could be used in current FPGA based high frequency ultrasound imaging system.     

The Digital Imaging Workstation

Picture archiving and communication systems (PACS) are expected to convert film-based radiology into a computer-based digital environment, with associated cost savings and improved physician communication. The digital workstation will be used by physicians to display these soft-copy images; however, difficult technical challenges must be met for the workstation to compete successfully with the familiar viewbox. Issues relating to image perception and the impact on physicians practice must be carefully considered. The spatial and contrast resolutions required vary according to imaging modality, type of procedure, and class of user. Rule-based software allows simple physician interaction and speeds image display. A consensus appears to be emerging concerning the requirements for the PACS workstation. Standards such as the American College of Radiology/National Electrical Manufacturers Association Digital Imaging and Communication Standard are facilitating commercial applications. Yet much careful study is needed before PACS workstations will be fully integrated into radiology departments. Abbreviations: CRT = cathode ray tube, H&D = Hurter and Drifield, PACS = picture archiving and communication system, ROC = receiver operating characteristic, S/N = signal-to-noise ratio. Partially supported by grant HL-33332 from the National Heart, Lung, and Blood institute, U.S. Public Health Service. Address reprint requests to R.L.A. Copyright © 1990 by the Radiological Society of North America. Radiology 176:303-315, 1990. Reprinted with permission.     

应用于超声成像的数据采集系统设计

数据采集系统在全数字医用超声成像设备中占有重要地位.本文介绍了应用于超声成像的数据采集系统的设计方案.系统采用AD9228芯片（Analog Devices Inc）作为模数转换芯片,使用现场可编程门阵列（FPGA）与静态随机存储器（SRAM）构成相关控制、缓存等数字电路模块,使用ISE组件Chipscope对采样结果进行测试.测试结果表明：系统采集样本正确;FPGA准确接收采样数据的输出,并完成串并联转换、缓存等处理;系统可以稳定地工作在40MHz的数据采集与存储速率下,符合医用超声成像系统的使用要求.     

全数字超声多普勒血流测量系统研究

传统超声多普勒血流测量仪器使用模拟电路来完成信号采集与解调处理,此类系统容易受外界电磁环境、温度变化等因素的干扰,也难以运用现代信号处理技术来实现更高级的检测功能,例如多深度检测、功率M型多普勒血流成像以及编码激励成像等。本研究设计了一种全数字的超声多普勒血流信号采集处理系统,结合经典的自相关技术,实现了多深度检测和功率M型多普勒血流成像,并采用2周期基础码调制的13位Barker码编码激励方法,得到远高于传统方法的轴向空间分辨率。为验证该系统的有效性,首先利用该系统对多普勒体模进行检测实验研究,证明该系统能有效提高轴向空间分辨率;然后通过对大脑中动脉、前动脉血流检测,表明该系统可以显示出超声波发射方向上整个深度的血流信息,有利于血管的定位和识别。     

基于线性调频信号的高帧率超声成像系统

基于有限衍射波束的高帧率超声成像系统能实现快速成像，但由于仅通过一次发射事件成像，信噪比较低，本研究针对该问题提出一种改进方案。它采用合成孔径雷达中所使用的线性调频信号作为激励信号，在接收端则利用线性调频信号的脉冲压缩比等于信号的时间带宽积的特征，将接收信号通过匹配滤波器处理。结果表明该方案不仅能显著提高成像系统的信噪比，改善重构图像的质量，增加成像深度，而且不损失分辨率。     

数字X线摄影技术在子宫输卵管造影中的应用

目的通过数字X线摄影（DR）系统在子宫输卵管造影检查中的应用,探讨DR机的优越性。方法分别使用DR和计算机X线摄影（CR）对40例患者进行子宫输卵管造影检查,每组20人。再将所得图像随机分为2组,由2名放射科医师和2名技师采用单独影像观察和比较影像观察的方法,分析CR和DR的影像质量,评价CR和DR摄像系统对图像显示的清晰程度。结果结果显示对DR的影像判断结果评分高于CR;DR具有较好的分辨率和低噪声特性,且通过摄片条件的调整,降低了kV和mA值,可减少患者接受辐射剂量,同时不影响诊断。     

数字化成像装备后处理功能的开发和利用

目的现代化数字成像装备采集信息的速度快、信息量增多,同时也使放射科医生和临床医生的解读困难,大量有用的信息在临床应用中未能合理使用而被浪费掉.现有的后处理技术与功能可以提供形象和直观的影像学信息,极大地易化了影像学信息在临床上的应用.后处理功能是数字化成像装备在信息显示上的必然趋势,能实现“一次采集,多种显示“,大量的信息可以重复利用.目前的影像学装备几乎都具有后处理功能,掌握各种后处理方法的原理,熟练应用各项后处理功能,合理地解决其存在的问题可取得事半功倍的效果.