多模式医学成像设备研究（硬件部分）

发布时间：2017-09-25 18:17

  本文关键词：多模式医学成像设备研究（硬件部分）

  更多相关文章： 超声成像设备 波束形成技术 FPGA 并行处理技术 超声设备小型化 超声成像设备实施方案

【摘要】：近些年,随着超声成像理论与技术的快速发展,超声成像设备的设计与制造水平在不断提高。超声成像设备有无创、廉价、易用的特点,这使得医疗领域的很多学者、专家、公司都开始了超声成像设备的研发。超声成像设备更是带动了多个领域的工业发展,超声成像设备将超声波、机械设计与制造、生物医学工程等领域中的技术完美的融合到一起。超声成像设备在医院等医疗场所被广泛应用,但是,由于目前的超声设备依旧采用相对落后的制造方式,依旧使用大量的模拟电路来实现,这使得设备无法做的小型化,便携化。但是集成电路技术的发展,给了为超声成像设备小型化、家庭化提供了便利,这已经形成了一种发展趋势。电路模块化发展,使得超声成像设备的前端发射部分得到了小型化的可能,以往需要大片电路板才能实现模拟发射电路,现在只需要一个电波控制发射模块就能够按照医生的要求,经过电声转化器得到医生想要的超声波,这种方便、快捷、可控性强的方式是电路模块化没有出现之前所无法想象的。基于相控阵成像技术的波束成型技术,能够能够产生各种聚焦的波面。FPGA技术同样为超声成像设备小型化提供的便捷途径,使得原先需要一整块电路板或者多块电路板才能实现的逻辑电路,在FPGA技术出现之后,只需要单片FPGA芯片就可以轻松实现,极大地提高了电路性能,提升了电路设计的工作效率和设计的灵活性。FPGA的并行处理能力使得多通道、高精度的数据采样成为可能,图像质量得到明显的提升。本文阐述了一个基于FPGA的超声成像设备的设计方案。该设计方案使用高度集成超声发射以及采集模块,通道数设计为256通道,每个通道可单独控制,采样频率为100MSPS,同时带有TGC功能。在最高每秒采样1000次的情况下,每次采样4K数据,使用PCIe的传输方式,完美解决超声成像设备中对实时性高、数据量大的设计要求。通过PCB电路的设计,实际论证了该方案的可行性。
【关键词】：超声成像设备 波束形成技术 FPGA 并行处理技术 超声设备小型化 超声成像设备实施方案
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题背景及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-16
• 1.2.1 医学成像设备发展趋势13-16
• 1.2.2 超声成像设备16
• 1.3 定义16-17
• 1.4 内容安排17-19
• 第二章 超声成像设备技术基础19-29
• 2.1 信号完整性基本概念19-20
• 2.2 电源完整性基本概念20-21
• 2.3 高速电路设计方法21-23
• 2.4 常用电平标准23-24
• 2.5 FPGA器件特点24-29
• 2.5.1 FPGA芯片结构24-26
• 2.5.2 FPGA配置方法26-27
• 2.5.3 FPGA在医学成像设备应用方面的优势27-28
• 2.5.4 FPGA开发流程28-29
• 第三章 超声成像系统总体设计29-36
• 3.1 工作原理29
• 3.2 设计思想29-36
• 3.2.1 系统构思29-30
• 3.2.2 关键技术与算法30-36
• 第四章 系统架构设计36-49
• 4.1 单板总体结构36-37
• 4.2 单板系统概述37-38
• 4.3 控制系统概述38-39
• 4.4 图像处理系统概述39
• 4.5 接口概述39-41
• 4.6 系统硬件电路设计41-43
• 4.7 通信协议设计43
• 4.8 上下位机通信流程43-44
• 4.9 图像处理系统结构44-47
• 4.10 具体电路控制方法47-49
• 第五章 供电系统设计49-55
• 5.1 前端电源要求及实现49-53
• 5.2 FPGA部分电源要求及实现53-55
• 第六章 设计结果55-64
• 6.1 工程原理图55-56
• 6.2 PCB板设计56-64
• 第七章 总结和展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-70

【参考文献】

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本文编号：918866