医学超声成像中编码激励的研究与应用

摘要

医学超声成像中编码激励的研究与应用在医学超声成像中，分辨率和探测深度一直都是一对矛盾。增加发射频率可以提高分辨率，但声波在组织中的频率依赖性衰减也随之增加，从而探测深度减少。编码激励可以在不增加峰值发射功率的情况下，通过发射编码长脉冲的方法增加发射能量，再对接收信号进行脉冲压缩，从而获得高的信噪比，以达到增加检测深度和分辨率的目的。 编码激励技术早在五十多年前就已经应用于雷达系统中，但是直到最近十年，编码激励才开始在医学超声成像中得到成功的应用。这是由医学超声成像系统的复杂性和组织成像的特殊性造成的。因此，将编码激励应用于医学超声成像中是一个具有挑战性的难题。 本文首先介绍了医学超声成像的原理，对脉冲回波超声成像的原理、类型、系统组成和主要参数进行了介绍，给出了B型超声成像系统的系统结构框图。其次，介绍了编码激励超声成像的原理，对编码激励信号进行了详细的理论分析。从模糊函数的角度对各种编码信号进行分类，讨论了医学超声成像中编码信号的选择问题，并对它们的SNR增益进行了比较。对编码激励系统的实现进行了简单讨论。然后，对采用线性频率调制信号的编码激励超声成像系统的参数设计进行了详细分析。主要对线性频率调制信号的脉冲压缩和距离旁瓣压缩问题进行了讨论，并考虑了Fresnel波纹和换能器的影响，给出了一套有效的参数设计方案，实现了软件仿真。接下来，对编码激励在合成孔径成像、高帧速率成像及谐波成像这些超声成像方法中的应用进行了讨论和仿真，提出了一种高帧速率超声成像的方法。最后，对基于Field Ⅱ开发的医学超声成像仿真程序MUI进行了介绍。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.1.1医学超声成像

1.1.2编码激励

1.1.3编码激励的医学超声成像

1.2国内外研究进展

1.3课题研究的意义

1.4论文的结构

1.5课题的仿真平台

第二章 医学超声成像

2.1医学超声成像的声学基础

2.1.1超声波

2.1.2超声波的传播特性

2.2脉冲回波超声成像

2.2.1脉冲回波超声成像原理

2.2.2脉冲回波超声成像的类型

2.2.3脉冲回波超声成像系统的组成

2.2.4脉冲回波超声成像的主要工作参数

2.3 B型超声成像系统

第三章 编码激励超声成像的研究

3.1编码激励超声成像

3.1.1编码激励超声成像的原理

3.1.2超声成像中编码激励的SNR增益分析

3.2编码激励信号的分析

3.2.1信号调制

3.2.2匹配滤波和脉冲压缩

3.2.3衰减介质中的匹配滤波

3.2.4模糊函数

3.2.5编码信号的选择

3.2.6编码激励系统的实现

第四章 LFM编码系统的最优化设计

4.1 LFM编码的压缩性能

4.2脉冲压缩滤波器的设计

4.3超声换能器对脉冲压缩的影响

4.4 Fresnel波纹的影响

4.5综合仿真设计

4.6系统设计与仿真结果

第五章 编码激励技术在医学超声成像系统中的应用

5.1编码激励在传统B模成像中的应用

5.2编码激励在合成孔径成像中的应用

5.2.1合成孔径成像

5.2.2合成孔径成像中的编码激励

5.2.3实验仿真

5.3编码激励在高帧速率成像中的应用

5.3.1采用编码激励的高帧速率成像方法

5.3.2信号的设计

5.3.3实验仿真

5.4编码激励在谐波成像中的应用

5.4.1谐波成像

5.4.2谐波成像中的编码激励

第六章 MUI仿真程序

6.1 Field Ⅱ简介

6.2 MUI仿真程序介绍

6.2.1 GUI界面

6.2.2实现的功能

第七章 结论

7.1主要工作

7.2尚待进一步研究的内容

致谢

参考文献

研究生期间公开发表的学术论文