醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡探頭設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)圖像數(shù)字掃描變換的研究.pdf

1、在對(duì)消化道病變的診斷當(dāng)中,單純根據(jù)粘膜表面的形態(tài)變化來(lái)推斷病變情況的方法,存在一定的主觀性和局限性.內(nèi)窺鏡超聲成像系統(tǒng)可以通過(guò)超聲掃描,獲得較為清晰、準(zhǔn)確的消化道器官的斷層圖像,為醫(yī)生的對(duì)癥施治提供了客觀的依據(jù).相對(duì)于其他成像方式,超聲成像具有無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)電離輻射、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn).內(nèi)窺鏡超聲成像系統(tǒng)的研制工作主要包括探頭設(shè)計(jì)、圖像采集和圖像處理三個(gè)部分的內(nèi)容.受內(nèi)窺鏡活檢通道尺寸的限制,探頭的設(shè)計(jì)面臨諸多難題,其中包括微型驅(qū)動(dòng)源和微型高頻

2、超聲換能器設(shè)計(jì).在B型超聲機(jī)械扇形掃描成像當(dāng)中,原始圖像信號(hào)是以極坐標(biāo)的形式輸出的,對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)坐標(biāo)變換和漏點(diǎn)插補(bǔ)是圖像預(yù)處理所要解決的主要問(wèn)題.通過(guò)采用先進(jìn)的微型超聲馬達(dá)和馬達(dá)前置的設(shè)計(jì)方案,該文設(shè)計(jì)了無(wú)電磁干擾、長(zhǎng)壽命、勻速、大轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)源.在換能器設(shè)計(jì)當(dāng)中采用復(fù)合材料和球面單源的結(jié)構(gòu)形式,為寬帶、高靈敏度內(nèi)窺鏡超聲探頭的研制奠定了良好的基礎(chǔ).該文采用數(shù)字坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)(CORDIC)算法將極坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)圖像,并采用三次樣條插

3、值的方法對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ).在算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程當(dāng)中,充分利用FPGA的空間計(jì)算能力,設(shè)計(jì)了流水線(xiàn)式并行處理結(jié)構(gòu),獲得了很高的處理速度.該文搭建了以復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)為核心的硬件系統(tǒng)建構(gòu),并在該系統(tǒng)當(dāng)中利用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了上述圖像處理任務(wù).仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí),該方法能在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求.該系統(tǒng)采用512×512大小、幀頻15Hz的超聲圖像,圖像從輸入到輸出的時(shí)間延時(shí)是一幀時(shí)間,相當(dāng)于67ms,因此,觀察超聲圖