血管内超声-OCT系统中超声成像技术的研究

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1、血管内超声-OCT系统中超声成像技术的研究Thestudyofultrasoundimaginginintravascularultrasound-OCTsystem工程领域：光学工程作者姓名：陈晓帅指导教师：汪毅讲师企业导师：白宝平高级工程师天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一七年十一月摘要目前我国每年冠心病的死亡人数约100万，而易损斑块的破裂是导致急性冠心病的重要原因。目前，有望获取斑块易损性信息的手段包括血管内超声检查和血管内OCT检查。血管内超声成像深度较高，可以对血管壁的膜层结构以及易损斑块的全貌进行成像，但是其分辨率较低，难以观察到斑块的具体

2、特征，不能有效地识别易损斑块；与之相反，血管内OCT成像分辨率高，可以获得斑块更精细的形态信息，对易损斑块的纤维帽厚度进行测定，但是OCT穿透性较弱，无法对斑块的整体结构进行评估。针对上述问题，本文将血管内超声与血管内OCT技术相结合，旨在实现对血管内血栓与斑块的早期检查。本文的主要内容如下：1.学习了血管内超声-OCT成像系统方案，完成了功能模块划分；2.研制了一种“背靠背”的超声-OCT探头，实现了对血管内同一截面的实时成像；3.设计研制了近端驱动模块，实现了血管内超声-OCT探头的旋转控制和信号耦合；4.设计完成了超声成像系统电路，包括超声发射与接收电

3、路和信号调理电路，实现了超声信号的发射、接收以及预处理功能；5.编写完成超声回波信号处理算法，实现了提取超声回波信号的包络、修改超声探测深度以及压缩超声回波信号位数，得到适合显示的灰度像素数据。6.设计完成了血管内超声-OCT系统通讯接口，包括接口协议、硬件电路以及软件开发，实现了上传超声图像以及下传控制参数的功能；7.搭建了超声-OCT成像实验平台，对血管组织仿真样品成像，验证了血管内超声-OCT系统的可行性与稳定性。关键词：血管内超声-OCT，超声内镜，FPGA，USB2.0，测试平台ABSTRACTAtpresent,thedeathtollofcor

4、onaryheartdiseaseisabout1millioninChinaeachyear,andtheruptureofvulnerableplaqueisanimportantcauseofacutecoronaryheartdisease.Atpresent,themeanstoobtaintheinformationofplaquevulnerabilityincludeultrasoundtechnologyandOCTtechnology.ThedepthofIntravascularultrasoundimagingcanbeusedtoi

5、magingthestructureofeachmembranelayerandtheshapeofvulnerableplaqueinmacroscopicbutitsresolutionislow,itisdifficulttoobservethefinestructureofplaque,whichcannoteffectivelyidentifyvulnerableplaque.ThehighresolutionofintravascularOCTimagingcanobtainfinermorphologicalinformationofplaqu

6、e,andthethicknessofthefibercapofthevulnerableplaquewasmeasured,buttheOCTwasweakandthewholestructureoftheplaquecouldnotbeevaluated.Inviewoftheinabilitytoobtainallmorphologicalinformationofcoronaryplaqueinbothofthesetechniques,intravascularultrasoundandintravascularOCTwerecombinedtoa

7、chieveearlydetectionofintravascularthrombosisandplaque.Themainworkofthispaperisasfollows:1.Theintravascularultrasound-OCTEndoscopicimagingSystemwasgrasped,completingthefunctionalmoduledivision;2.A"back-to-back"ultrasonic-OCTprobewasdesignedandrealizedthereal-timeimagingofthesamesec

8、tioninthebloodvessel.3.Ane