全数字B型超声诊断仪的设计与实现

  由于B型超声诊断仪具有安全无创、方便直观、诊断准确、重复性好，价格低廉等诸多优点，因此，目前B型超声诊断仪在临床诊断中得到广泛应用，也是目前使用最普遍的病情检查方式之一。随着人们健康水平的不断提高和国家对医疗卫生事业的重视，国内B型超声诊断仪的市场潜力巨大，而目前国内B型超声诊断仪生产厂家的多数规模小，技术水平低，不掌握核心技术，产品跟国外大的企业相比缺乏竞争力。在这种情况下，开展本课题的研究对于提高中国医疗设备产业的技术水平，增强中国医疗设备产品的国际竞争力有着重要的意义。本课题将讨论如何利用新技术、新工艺、新器件来完成集成度高、性价比高、可商业化生产的小型化笔记本B超的设计，从而克服传统B超存在的一些缺点。近几年新推出的集成度高，性价比更好的新芯片较多，如TI公司新推出的AFE5805模拟前端、日立公司（HITACHI）新推出的脉冲激励产生HDL6V5583等，本文讨论的B型超声诊断仪将从这些新的器件中择优选用。本设计在硬件上总体分为两大部分：ARM9平台部分和FPGA控制前端激励及接收部分。ARM9平台应用S3C2440A芯片，安装Linux系统，主要用于B超界面菜单、提示信息的显示，各种软件包的运行、用户人机交互等；FPGA控制前端激励及接收部分选用两片XC3S1400A芯片作为主要控制器件，实现脉冲激励芯片（HDL6V5583）的控制，模拟前端芯片AFE5805的配置、数据接收，数据处理、图像输出以及与ARM9的数据交换等。本课题完成了如下工作：首先，研究了超声波的定义及相关的物理量；对全数字B型超声诊断仪的总体结构、各部分功能进行分析；探索B型超声诊断仪设计过程中的关键技术及其解决方案。其次，分析了B型超声诊断仪硬件的总体结构，并对各部分的详细实现方案进行了深入探讨，其中也包括了AFE5805、HDL6V5583等半导体公司新推出芯片的性能特点及硬件设计方法。最后，基于所设计的硬件平台进行系统FPGA软件的设计开发，设计了软件的总体结构框图，并在对关键部分软件的设计实现方法进行详细的分析，提出了一系列更好的可行性方案。

 

燕山大学河北省

 

页数：74

 

【学位级别】：硕士

 

 

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

    1.1 本课题来源及研究的目的和意义

    1.2 国内外研究现状分析及发展趋势

    1.3 本文主要研究内容

    1.4 论文结构

第2章 全数字B型超声诊断仪原理及关键技术

    2.1 全数字B型超声诊断仪原理

        2.1.1 超声波的定义及相关物理量

        2.1.2 超声波的物理特性

    2.2 全数字B型超声诊断仪的一般结构

        2.2.1 超声诊断仪的探头部分

        2.2.2 超声诊断仪的主体部分

        2.2.3 超声诊断仪的显示部分

    2.3 全数字B型超声诊断仪的关键技术

        2.3.1 超声激励控制技术

        2.3.2 数字波束合成技术

        2.3.3 接收信号的放大与处理技术

        2.3.4 图像数字扫描变换技术

        2.3.5 图像后处理技术

    2.4 本章小结

第3章 系统硬件设计

    3.1 系统整体硬件结构

    3.2 发射部分硬件结构

    3.3 接收部分硬件结构

    3.4 图像处理部分硬件结构

    3.5 人机接口部分硬件结构

    3.6 电源部分硬件结构

    3.7 硬件设计调试过程中重要问题的研究

    3.8 本章小结

第4章 系统FPGA软件设计

    4.1 软件结构框图

        4.1.1 前端控制FPGA软件框图

        4.1.2 图像处理FPGA软件框图

    4.2 关键部分的软件设计实现

        4.2.1 波束形成的软件实现

        4.2.2 滤波器的设计实现

        4.2.3 对数压缩的设计实现

        4.2.4 坐标变换的软件实现

        4.2.5 图像插值的软件实现

    4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介

 

参考文献

 

期刊论文

 

[1]一种基于FPGA的B超数字波束形成技术[J]. 王国宾.  电子产品世界. 2012(02)

[2]医学超声成像前沿技术述评[J]. 李德来,舒贞权.  中国医疗器械信息. 2011(06)

[3]基于分段动态变迹技术的超声成像方法[J]. 陈民铀,王伟明.  重庆大学学报. 2010(03)

[4]超声诊断仪新技术的发展[J]. 夏国园,俞樟森,孙建刚.  现代医用影像学. 2008(05)

[5]医学超声影像技术的发展创新[J]. 李朝伟,李晓东,张良才.  中国医学装备. 2005(02)

[6]超声诊断方法和设备的前沿技术[J]. 伍于添.  中国超声医学杂志. 2004(06)

[7]超声弹性成像的原理及理论分析[J]. 罗建文,白净.  国外医学.生物医学工程分册. 2003(03)

[8]全数字化超声成像系统[J]. 张臣舜.  现代科学仪器. 1997(04)

 

硕士论文

 

[1]对于提高压电超声换能器阵指向性的研究[D]. 朱晓黎.华中科技大学 2007

[2]全数字B超诊断仪中数字信号处理的FPGA设计与实现[D]. 刘荔.浙江大学 2006

[3]实现基于PC机的DSC算法的研究[D]. 王碧春.电子科技大学 2002