手持式全數(shù)字化相控陣超聲成像系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、超聲影像診斷是臨床診斷中最重要的手段之一,準(zhǔn)確的診斷依賴于產(chǎn)生高分辨率的超聲圖像的高質(zhì)量的超聲診斷設(shè)備(Ultrasound Diagnostic Equipment, UDE)。超聲診斷設(shè)備主要指超聲成像儀,其中包括軟組織結(jié)構(gòu)成像和多普勒運動成像兩大類,前者有B超儀和M型心動圖儀等簡稱結(jié)構(gòu)成像；后者有多普勒組織成像和彩色血流成像儀等簡稱運動成像。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字化已成為電子設(shè)備發(fā)展的方向,使得設(shè)備向智能化和小型化

2、發(fā)展,性能進(jìn)一步提高。 本文簡述了相控陣B型超聲成像原理,并對相控陣聚焦發(fā)射條件下聲場進(jìn)行了模擬,驗證了其相對于無聚焦線陣的優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上,按照超聲儀數(shù)字化發(fā)展要求,提出了基于FPGA(Filed Programmable Gate Array)的數(shù)字波束合成的方法。使用FPGA控制實現(xiàn)相控陣探頭的聚焦發(fā)射和掃描：16路超聲回波信號經(jīng)過各自獨立的放大預(yù)處理后,進(jìn)入ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,利用波束合成技術(shù)將16路數(shù)字信號合成一條掃

3、描波束并對其進(jìn)行數(shù)字檢波。系統(tǒng)設(shè)計對60度扇形區(qū)域均勻地進(jìn)行128次掃描,并將合成的128條掃描線數(shù)據(jù)存貯于雙端口RAM中。掃描線數(shù)據(jù)由ARM9系統(tǒng)讀取,并生成B超圖像顯示。 系統(tǒng)以FPGA和ARM嵌入式系統(tǒng)為核心,器件多采用CMOS集成電路和貼片式元器件以縮小體積和降低功耗。硬件設(shè)計主要分為模擬部分和數(shù)字部分,均采用模塊化設(shè)計,便于功能的更新和儀器的維護(hù)。因為采用了FPGA設(shè)計方案使得儀器在大多數(shù)升級中只要改變FPGA的編程而