高频超声灰阶血流成像关键技术的研究与实现

摘要

医学超声成像技术以其无创、安全、实时成像等优点应用广泛。超声血流成像是超声诊断的重要分支，可以准确直观地反映组织内部的供血状况，为临床诊断提供多方位信息;其中灰阶血流成像技术以其高分辨力、无角度依赖等特点具有重要的研究价值。
　　本文提出了一种新的灰阶血流成像方法，旨在实现高频条件下血流图像的获取，克服传统技术的操作复杂、参数依赖、高频不适用等缺点，并建立理论支撑体系作为高频血流成像领域的重要补充。首先根据血液中的主要散射体即红细胞的特征，分析其背向散射特性，综合超声衰减因素并建立散射模型，从而确定在高频条件下浅表部位血流成像的可行性和成像的频率范围;然后由理论推导设计了算法和实现方式，根据组织和血流信息的差异性来获取血流信息，从而将较弱的血液回声和较强的组织回声区分开来，实现灰阶血流成像。
　　论文基于可编程逻辑器件完成了实验平台的设计，用不同频率的探头验证理论模型的正确性;并使用20MHz超声扫描探头、使用模拟血液、模拟血管得到血流图像，成像结果与实际相符，且该方法对于0.3mm的血管内血流分辨清晰;本文进一步研究图像的亮度值与血液流速的关系:流速7.4cm/s至44.5cm/s线性度较好，在51.9cm/s时亮度达到最大值，并论证不同的扫描方式对成像结果的影响;最后运用该方法对人手背部静脉成像，可以得到血管内清晰的超声血流图。
　　该方法在高频超声成像时无需采用传统的脉冲编码方式，仅单脉冲扫描即可获取微弱的血流信息，同时具有与结构成像相同的高分辨力，为浅表器官的疾病诊断提供了可靠依据，具有较好的实际应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及国内外发展动态

1．2．1 超声血流成像技术的发展历程

1．2．2 多普勒血流成像

1．2．3 灰阶血流成像

1．2．4 其它成像方式

1．3 课题研究目的和意义

1．3．1 研究目的

1．3．2 临床诊断应用

1．4 课题设计方案

1．5 论文结构

第二章 医学超声成像基本原理

2．1 超声成像的声学基础

2．1．1 超声波在组织中的传播特性

2．2 B型超声诊断技术

2．2．1 B超的成像原理

2．2．2 B超的系统构成

2．3 超声成像的常见参量

2．3．1 图像分辨力

2．3．2 图像对比度

2．3．3 图像的伪像

2．4 本章小结

第三章 灰阶血流成像的关键技术研究

3．1 灰阶血流成像的基本原理

3．1．1 系统构成

3．1．2 编码激励

3．1．3 脉冲压缩

3．1．4 组织均衡

3．2 血液的散射特性

3．2．1 红细胞的特点

3．2．2 散射体声场

3．3 本文灰阶血流成像技术理论研究

3．3．1 模型建立

3．3．2 模型验证

3．4 本章小结

第四章 系统方案与设计

4．1 系统总体设计

4．2 算法设计

4．3 基于FPGA的系统设计与实现

4．3．1 硬件平台

4．3．2 FPGA成像算法的实现

4．3．3 FPGA硬件模块的实现

4．3．4 上位机软件设计

4．4 系统验证及结果分析

4．4．1 硬件仿真实验

4．4．2 灰阶血流成像的实际效果

4．4．3 灰阶血流成像的速度参数研究

4．4．4 真实血流成像

4．5 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表的文章和申请的专利

致谢