体外超声碎石探测系统的设计研究

发布时间：2017-05-06 04:02

  本文关键词：体外超声碎石探测系统的设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：结石是医学临床上常见的病症,多发于人体的肾脏、膀胱、胆囊等器官内,需要有特定的诊断和治疗手段,目前常见的方法是通过体外超声扫查结石,指导超声碎石机瞄准和击碎结石。由于人体组织具有多样性和复杂性的特点,在超声定位采用多发多收的扫查方式下,碎石机中发射能量超声的碎石模块和用于定位的超声扫查模块难以做成一体化,使得两个模块在治疗前需要大量的校准工作,并且操作设备对操作员的技术和经验要求十分高。论文的第二章介绍了医学超声的特性和常见的超声检测方法。第三章介绍了基于人体组织分层特性而建立的三维人体组织超声仿真模型,并针对模型进行仿真测试。第四章详细介绍了基于单发多收的结石探测定位方法,包括发射线性调频短脉冲和使用相关法进行时延检测。通过在三维人体模型中仿真,测试这种方法的性能。第五章详细介绍了实现这一探测定位方法的硬件系统,通过在水箱中实验验证这种方法在实际环境下的可行性。总的来说,本文的主要创新点和研究工作在于:1.结合人体信道特征,从人体组织的结构特点出发,提出了按照人体组织分层特性而建立三维人体组织仿真模型的方案。把声波在人体组织的声速、声衰减、非线性特性以及人体组织密度对声波的影响应用于超声的声场函数中,并借助了k空间方法建立时域三维人体组织模型。2.现有多发多收探测结石导致对操作员和设备要求高,其原因是探测模块和碎石模块难以实现一体化。结合仿生设计思路提出基于单发多收的系统组成方案使碎石和探测一体化,并提出一种空间定位的方法。结合人体信道的特点,采用线性调频信号短脉冲进行回波检测来实现定位。在降低对操作人员技术与经验依赖的同时,降低了系统成本。3.基于仿真方案搭建系统硬件,在实验室条件有限的情况下,基于人体组织的声学特性与水具有较高的相似性,用水替代人体组织环境,在水箱中实验验证探测方法的可行性;实验结果表明,在真实条件下探测方法能够以较少地操作次数指导探头对准结石,与仿真结果一致,验证了探测方法的可行性。
【关键词】：体外超声碎石 结石定位 三维人体组织建模
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB559;R197.39
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题来源与研究意义11-12
• 1.2 医学超声探测的发展概述12-14
• 1.3 本文的主要内容及结构安排14-16
• 1.3.1 论文的主要内容14-15
• 1.3.2 论文的结构安排15-16
• 第二章 医学超声检测技术的基本原理16-25
• 2.1 医学超声基础16-19
• 2.1.1 医学超声常用声学量16-17
• 2.1.2 声波的反射与折射17-19
• 2.2 超声波的声场特性19-21
• 2.2.1 波动方程19-20
• 2.2.2 超声波的近场与远场20-21
• 2.3 超声检测基本方法21-24
• 2.3.1 穿透法21-22
• 2.3.2 反射法22-23
• 2.3.3 医学探测中的适用性23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 基于组织分层的三维人体仿真模型25-37
• 3.1 超声在人体环境的传播特性25-27
• 3.1.1 声速特性25-26
• 3.1.2 声衰减特性26-27
• 3.1.3 非线性特性27
• 3.2 时域人体组织声场模型27-32
• 3.2.1 人体组织声场模型28-29
• 3.2.2 模型的信号激励29
• 3.2.3 时域声场模型29-32
• 3.3 三维人体分层组织模型32-36
• 3.3.1 人体模型的分层结构32-34
• 3.3.2 结石的建模34
• 3.3.3 模型仿真分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 基于单发多收的结石定位方法仿真37-59
• 4.1 多发多收探测方法的原理与不足37-40
• 4.1.1 探测原理37-40
• 4.1.2 探测方法的不足40
• 4.2 单发多收的探测方法40-42
• 4.2.1 功能仿生设计40-41
• 4.2.2 单发多收的基本原理41-42
• 4.3 基于单发多收的空间定位方法42-44
• 4.3.1 信号发射点与接收阵列的排布42-43
• 4.3.2 空间定位方法43-44
• 4.4 基于线性调频信号的时延检测44-53
• 4.4.1 线性调频信号的定义及特性45-47
• 4.4.2 互相关时延估计法47-48
• 4.4.3 基于互相关法定位结石的仿真与分析48-53
• 4.5 仿真数据分析与改进53-58
• 4.5.1 仿真数据分析53-55
• 4.5.2 循环定位的操作方式55-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 超声探测系统的搭建与实验59-69
• 5.1 超声探测系统的组成和工作原理59-61
• 5.1.1 系统组成59-60
• 5.1.2 系统工作原理60-61
• 5.2 主要模块的功能与配置61-65
• 5.2.1 超声信号发生模块61-62
• 5.2.2 超声接收控制模块62-63
• 5.2.3 数据存储模块63-65
• 5.3 实验与分析65-68
• 5.3.1 探测实验65-68
• 5.3.2 实验分析68
• 本章小结68-69
• 总结与展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 附件74

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙芳;超声相控阵技术若干关键问题的研究[D];天津大学;2012年

  本文关键词：体外超声碎石探测系统的设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：347664