基于FPGA的高頻超聲血液流速檢測(cè)技術(shù)的研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、血液的動(dòng)力學(xué)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(wú)創(chuàng)可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)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(píng)估具有實(shí)際的臨床價(jià)值，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極大的需求。超聲多普勒血液流速檢測(cè)系統(tǒng)具有無(wú)創(chuàng)、方便有效、實(shí)時(shí)顯示、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于測(cè)量人體的血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
　　本文在深入學(xué)習(xí)血管內(nèi)血液流動(dòng)特征和超聲脈沖多普勒血流測(cè)量原理基礎(chǔ)上，針對(duì)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(hào)正交解調(diào)方案。并以Altera Cyclone Ⅲ系列EP3C40F484C8型現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片為控制核心實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化信號(hào)處理方案的脈沖多普勒血液流速測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)按照實(shí)際功能可劃分為超聲發(fā)射激勵(lì)電路、差分放大和高速A/D轉(zhuǎn)換模擬前端電路、回波信號(hào)采集與處理的數(shù)字信號(hào)處理電路、計(jì)算機(jī)與FPGA間數(shù)據(jù)傳輸模塊，以及用于頻譜顯示的人機(jī)交互控制模塊。數(shù)字電路的實(shí)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(guò)VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的換能器激勵(lì)模塊、回波信號(hào)的正交解調(diào)和頻譜分析等信號(hào)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(hào)將傳輸至計(jì)算機(jī)端由VC實(shí)現(xiàn)的用戶交互界面進(jìn)行血流速度的頻譜波形圖進(jìn)行顯示。系統(tǒng)的算法均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，易于算法的升級(jí)和系統(tǒng)的擴(kuò)展，可以滿足不同的需求。FPGA的高速并行數(shù)字信號(hào)處理特點(diǎn)，也使系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到提高。
　　本文搭建了基于超聲多普勒血流速度