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.pdf

1、血液的動力學參數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。
　　本文在深入學習血管內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方案。并以Altera Cyclone Ⅲ系列EP3C40F484C8型現場可編程門陣列(FPGA)芯片為控制核心實現全數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轉換模擬前端電路、回波信號采集與處理的數字信號處理電路、計算機與FPGA間數據傳輸模塊，以及用于頻譜顯示的人機交互控制模塊。數字電路的實現方案使系統(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內部通過VHDL語言實現的換能器激勵模塊、回波信號的正交解調和頻譜分析等信號處理模塊和USB3.0數據傳輸模塊。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