基于孔径域数据的向量多普勒

发布时间：2017-09-05 05:07

  本文关键词：基于孔径域数据的向量多普勒

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【摘要】：研究表明,血流动力学功能失调能诱发内皮细胞增生形成斑块,这与心血管疾病有着密切关系。无创的血流动力学检测或者成像方法对心血管疾病有着重大的科学意义,也有潜在的临床价值。彩色多普勒超声在临床上已经非常成熟,但是该技术只能探测到血流在某个方向的分量,临床上只能作为定性的工具。向量多普勒是在彩超的基础上叠加反映血流速度矢量的一种成像方法,因为其系统复杂度和其他因素,一直在临床应用上未被接受。在Sonix RP科研平台中,一次发射只能得到一个通道的数据,而先进的Prodigy采集系统上,一次发射能采集128通道的数据,更有利于软件上对孔径域数据的分析与研究。传统超声成像过程是一次发射得到一根扫描线的数据,而现有的先进平台一次发射得到整帧的数据,将发射与接收波束合成移植到软件中去,对非聚焦发射全接收的数据分析得到位移在不同方向的分量。本文通过对前沿技术平面波成像,以及超声成像过程中最核心的波束合成过程的研究,探究出一种基于减少发射次数和多路径的方法来得到物体的二维速度矢量。在理解超声成像原理后,通过控制换能器阵列的发射接收通道来采集实验数据(孔径域数据)并进行分析。本文阐述了通过建立仿真平台的实验平台来分析孔径域数据与多普勒频率之间的关系。开发出基于小孔径(球面波)和大孔径(平面波)的发射方法来实现两种不同的波束合成法。本论文建立了以Prodigy成像与数据采集系统的实验平台,我们通过对标准仿体采集数据对成像算法进行验证,其中包括控制换能器单阵元发射和多角度平面波发射,并采集到不同路径的实验数据。通过对单次发射平面波的结果与多角度复合结果的对比,得到单点散射子分辨率参数FWHM优化45.6%的实验结果。通过设计向量多普勒的实验平台来采集运动中的被成像物体的实验数据,我们开发出一种基于灰阶成像的数据来计算向量多普勒,忽略实验平台带来的影响,测量散射子速度的误差在30%以内。如果我们进一步完善算法提高检测的精度的同时,忽略数据传输的影响,对现有成像帧率有数量级的提升,这对心脏等快速运动组织的检测有重大意义。
【关键词】：超声成像 血流动力学 向量多普勒 波束合成 孔径域数据
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R445.1;R54
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 心血管疾病与血流动力学的关系9-10
• 1.1.2 血流检测与成像10-11
• 1.1.3 现有超声血流检测技术存在的问题11-13
• 1.2 本课题研究的目的与意义13-14
• 1.3 国内外研究现状14-20
• 1.3.1 B-flow二维灰阶血流成像14-15
• 1.3.2 粒子图像测速技术15
• 1.3.3 测量向量多普勒的原理和方法15-19
• 1.3.3.1 多角度测量的方法15-16
• 1.3.3.2 基于多普勒频率与渡越时间的关系16-17
• 1.3.3.3 斑点跟踪的方法17
• 1.3.3.4 基于时域信号相关的方法17-18
• 1.3.3.5 基于空间正交和合成孔径的方法18-19
• 1.3.4 孔径域数据采集平台的开发与快速成像技术的发展19-20
• 1.4 本论文的研究内容与章节安排20-22
• 1.4.1 本文研究内容20
• 1.4.2 本文的研究思路20-21
• 1.4.3 本文的章节安排21-22
• 第2章 基于孔径域数据测量多普勒的原理和仿真平台22-32
• 2.1 孔径域数据的优势22-23
• 2.2 基于孔径域数据测多普勒频率的原理23-24
• 2.3 软件仿真平台Field II24-31
• 2.3.1 基于仿真数据做DAS波束合成的结果25-28
• 2.3.2 基于互相关测向量多普勒的仿真结果28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 孔径域数据采集系统搭建32-40
• 3.1 采集孔径域数据的硬件平台32-35
• 3.2 合成孔径与平面波成像实验平台搭建35-36
• 3.2.1 合成孔径成像35
• 3.2.2 平面波成像35-36
• 3.2.3 合成孔径与平面波数据采集系统搭建36
• 3.3 向量多普勒实验平台的搭建36-39
• 3.3.1 实验仿体的选择36-37
• 3.3.2 基于Prodigy数据采集实验平台的设计37-38
• 3.3.3 散射子运动速度的定标38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 超快速成像实验与向量多普勒实验40-50
• 4.1 单阵元发射的实验数据做波束合成的结果40-42
• 4.2 合成孔径算法的开发42-43
• 4.3 高帧率平面波成像43-45
• 4.4 向量多普勒数据采集过程45-46
• 4.5 数据分析与实验结果46-49
• 4.6 结论49-50
• 第5章 总结与展望50-53
• 5.1 总结50-51
• 5.1.1 本论文的主要工作50-51
• 5.1.2 本论文的创新点51
• 5.2 展望51-53
• 参考文献53-60
• 致谢60-61

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 赵林;李林芳;秦会敏;刘增品;王铁钢;周存河;;血流动力学平衡的颈内动脉及椎-基底动脉的介入治疗[J];临床荟萃;2010年17期

2 夏依达·吐尔逊;穆玉明;;颈动脉粥样硬化斑块生长部位与血管内膜及血流动力学的相关性研究[J];临床超声医学杂志;2010年10期

3 李新爱;田庆新;高树英;殷镜海;;辛伐他汀与二甲双胍联合应用对颈动脉粥样硬化斑块形态学的影响[J];中国中西医结合影像学杂志;2014年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 孙平;高频医学超声成像系统的研究与设计[D];武汉大学;2009年

2 王录涛;相控诊断超声成像波束控制技术研究[D];电子科技大学;2012年

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本文编号：795989