基于脉冲反相技术的组织谐波成像研究

摘要

谐波成像技术最初是为超声造影剂成像而开发的。随着计算机、电子技术等高科技的迅速发展，人们发现人体组织也可以产生谐波信号，并加以利用，提出了组织谐波成像。该技术应用于成像可获得更高的分辨率和对比度，从而改善超声图像质量。目前，大多数中高档超声诊断仪均具有组织谐波成像功能。但是，有两个因素影响谐波成像的质量。首先是基波带宽的控制，不控制的话会造成基波和谐波带宽重叠，造成谐波信号被高强度的基波所淹没，造成谐波图像质量的下降;其次是谐波强度相对基波过低，其较低的信噪比会对成像产生不利影响。因此如何进一步改善谐波成像质量并将其应用到临床诊断是近年来的重要课题。
　　本文重点研究了脉冲反相技术在组织谐波上的应用及其优势。首先应用基于MATLAB的声学仿真工具包k-wave，对谐波成像进行系统理论仿真研究，建立完整的仿真模型，得到仿真RF信号数据。对仿真数据进行数字信号处理，分别用频带滤波法和脉冲反相法提取谐波信号，滤波后陆续进行包络检测，对数压缩以及数字扫描转化等操作，最后在显示屏上输出图像。对图像进行观察对比，从分辨率、对比度、伪影等不同角度检验图像的质量。下一步利用东软医疗超声实验室的超声探头采集的实际数据，对实际的回波信号数据进行同样的处理，并观察其成像效果。最后利用赛灵思公司的产品对超声脉冲的发射以及回波信号的滤波解调进行硬件的初步设计，观察输出的波形以及频谱，通过基波成像，二次谐波成像，脉冲反相法组织谐波成像三种成像效果及频谱对比，进一步证明脉冲反相法的优势。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 医用超声谐波成像技术发展和研究现状

1．3 本文研究内容

第2章 谐波成像的理论基础

2．1 声学基础

2．1．1 超声波相关物理概念

2．1．2 超声波在人体内的反射和透射

2．1．3 超声在人体内的其他特性

2．2 谐波成像基础及相关成像质量评价标准

2．2．1 声波的非线性特性

2．2．2 成像质量评价标准

2．2．3 谐波成像的基本原理、分类及特点

2．2．4 组织谐波成像的优势

2．3 谐波提取

2．3．1 组织谐波提取的一般方法

2．3．2 谐波提取方法比较

2．4 本章小结

第3章 脉冲反相法组织谐波成像仿真及实际数据的处理

3．1 仿真环境的搭建

3．1．1 k-wave工具包的介绍

3．1．2 仿真系统总述

3．1．3 谐波仿真成像前的工作

3．1．4 谐波成像的仿真

3．2 仿真数据的处理

3．2．1 时间增益补偿

3．2．2 带通滤波

3．2．3 包络检波

3．2．4 对数压缩

3．2．5 数字扫描转换

3．3 仿真图像对比和结果分析

3．3．1 滤波效果对比

3．3．2 成像效果对比

3．4 实际数据的处理与结果分析

3．4．1 实际数据的采集

3．4．2 实际数据的处理

3．5 本章小结

第4章 脉冲反相法信号处理的硬件初步实现

4．1 可视化工具介绍

4．1．1 SIMULINK介绍

4．1．2 Xilinx System generator介绍

4．2 硬件初步实现设计思路

4．2．1 脉冲发射控制

4．2．2 信号解调滤波处理

4．3 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢