基于fpga医用阵列超声内镜成像系统的研究

《基于fpga医用阵列超声内镜成像系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和

2、借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着人类社会的发展以及医疗设备和技术的不断进步，医学超声内镜逐渐成为体内诊断技术的利器。相对于X光、CT等医学成像方式，医学超声诊断技术凭借其无损、无痛、无电离辐射和可重复等优点，被广泛应用于临床医学领域。将阵列超声内镜成像系统的微型阵列超声探头与电子内镜相结合送入人体内，既可以通过电子扫描直接观察到胃壁、肠壁等表面粘膜的病变形态，又可以通过超声扫描获得器官的组织断层图像，观察组织内部特征，为医

3、生的对症治疗提供了客观有力的依据。本文在课题组单阵元超声系统旋转扫描成像研究的基础上，提出了基于FPGA的阵列超声成像系统设计方案，设计了系统前端模拟发射电路和阵元选通电路，利用多路回波接收电路对超声换能器接收到的回波信号进行预处理，利用现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray,FPGA）对系统进行时序控制和数字回波信号处理，搭建系统实验装置，进行系统回波测试实验，通过对烧杯壁的断层扫描检测实验及结果分析，验证了本系统设计的正确性和有效性。本论文主要的工作包括：（1）确定阵列超声内镜成像系统方案。通过对阵列超声探头的特点及阵

4、列超声系统成像方式的详细分析，确定基于FPGA的超声内镜成像系统方案，根据特定微型阵列超声探头的参数设计前端电路，由示波器显示回波模拟波形；数字回波经FPGA进行信号处理后，数据上传至计算机，实时显示物体断层图像。（2）利用示波器、信号发生器等工具调试前端激励脉冲发射电路、阵元选通电路、回波预处理电路，获取超声回波模拟信号。（3）完成基于FPGA的硬件程序设计。在QuartusII平台下，使用VerilogHDL语言编写程序，利用信号发生器、SignalTap等工具调试程序，实现对系统的时序控制，并在FPGA中利用IP核模块实现数字回波信号的滤波、波束合

5、成、正交解调等功能，将处理后的数据传输到计算机上存储显示。（4）搭建了阵列超声成像实验系统，进行高压激励脉冲发射实验、选通实验、回波模拟波形提取实验和超声扫描成像实验。通过对实验结果的分析，验证了系统的正确性和有效性。关键词：超声内镜阵列探头FPGA断层图像ABSTRACTMedicalultrasonicendoscope,withtheadvantangesofnon-invasive,painlessandnon-ionizingradiation,hasgraduallybecometheweaponindiagnosistechnology.T

6、hemicroarrayultrasonicprobeoftheultrasonicendoscopeimagingsystemandtheelectronicendoscopyarecombinedtosendintothehumanbody.Asaresult,notonlythelesionsonmucosalsurfaceoforganscanbeobserved,butalsotheaccuratedigestiveorgandiseasestomographyimagecanbeobtainbyultrasoundscan.Itprovide

7、sobjectivebasisforthedoctortodosymptomatictreatment.Inthispaper,animagingsystembasedonFPGAisproposed,onthefoundationoftheresearchonsinglearrayultrasoundsystemrotatingscanimagingsystem.Thefront-endanalogtransmissioncircuitandthearraystrobecircuitaredesigned,multi-channelechoreceiv

8、ingcircuitisusedtopre-processtheechosign