医学超声成像中编码激励的研究与应用

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1、摘要医学超声成像中编码激励的研究与应用在医学超声成像中，分辨率和探测深度一直都是一对矛盾。增加发射频率可以提高分辨率，但声波在组织中的频率依赖性衰减也随之增加，从而探测深度减少．编码激励可以在不增加峰值发射功率的情况下，通过发射编码长脉冲的方法增加发射能量，再对接收信号进行脉冲压缩，从而获得高的信噪比，以达到增加检测深度和分辨率的目的。编码激励技术早在五十多年前就已经应用于雷达系统中，但是直到最近十年，编码激励才开始在医学超声成像中得到成功的应用。这是由医学超声成像系统的复杂性和组织成像的特殊性造成的。因此，将编码

2、激励应用于医学超声成像中是一个具有挑战性的难题。本文首先介绍了医学超声成像的原理，对脉冲回波超声成像的原理、类型、系统组成和主要参数进行了介绍，给出了B型超声成像系统的系统结构框图。其次，介绍了编码激励超声成像的原理，对编码激励信号进行了详细的理论分析。从模糊函数的角度对各种编码信号进行分类，讨论了医学超声成像中编码信号的选择问题，并对它们的SNR增益进行了比较。对编码激励系统的实现进行了简单讨论。然后，对采用线性频率调制信号的编码激励超声成像系统的参数设计进行了详细分析。主要对线性频率调制信号的脉冲压缩和距离旁瓣

3、压缩问题进行了讨论，并考虑了Fresnel波纹和换能器的影响，给出了一套有效的参数设计方案，实现了软件仿真。接下来，对编码激励在合成孔径成像、高帧速率成像及谐波成像这些超声成像方法中的应用进行了讨论和仿真，提出了一种高帧速率超声成像的方法。最后，对基于FieldII开发的医学超声成像仿真程序MUI进行了介绍。关键词：医学超声成像、编码激励、线性频率调制、脉冲压缩、旁瓣抑制AbstractTheResearchandApplicationofCodedExcitationinMedicalUltrasoundImag

4、ingResolutionandPenetrationareprimarycriteriaforclinicalimagequality．Conventionally,highbandwidthforresolutionwasachievedwithashortpulse，whichresultsinatradeoffbetweenresolutionandpenetration．CodedExcitationextendstheboundsofthistradeoffbyincreasingSNRthrougha

5、ppropriatecodingontransmitanddecodingonreceive．Althoughusedforabout50yearsinradar,COdedexcitationwassuccessfullyintroducedintoeommercialultrasoundscannersonlywithinthelast10years．Thisdelayisbecauseoftherequiredcomplexityinelectronicsandsomespecialproblemsintis

6、sue．Soultrasoundimagingwithcodesisafarmorechallenginganddifficulttask．Thispaper,firstly,introducestheprincipleofmedicalultrasoundimaging，andthesystemstructureofB—modeultrasoundsystem．Secondly,discussesthebasicprinciplesandultrasoundrelatedproblemsofpulsecompre

7、ssion．Basedontheanalysisofambiguityfunctionofcodedsignal，theselectionofcodedwaveformssuitableforultrasoundimagingisdiscussed．Itisshownthatlinearfrequencymodulationsignalshavethebestandmostrobustfeaturesforultrasoundimaging．Thirdly,discussesthedesignmethodsofli

8、liearFMsignalsandpulsecompressionfilters，inordertomeetthehigherdemandsonresolutioninultrasoundimaging．AneffectivecodedexcitationschemebasedonlinearF／vlsignalandoptimizedpulsecompre