用于医学超声成像的编码信号研究

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1、浙江大学博士学位论文致谢致谢首先谨以最诚挚的敬意感谢我的导师陈思平教授。感谢他对我课题研究的指导，从选题立题、实验设计直至文章撰写和论文的修改都凝结了导师的心血和智慧结晶；还要感谢他对我生活上的关照与经济上的支持。陈老师严谨的治学风格、严肃的科学态度、敏锐的洞察力，为我论文的选题、撰写提供了关键启发和帮助。感谢现深圳大学覃正笛教授在论文工作中给予的大量帮助和有益讨论。他渊博的知识、丰富的工程经验、创新的思维和高尚的人格使我受益匪浅，堪称良师益友。感谢深圳大学汪天富教授给予我博士论文工作的支持；感谢深圳大学生物医学工程实验室的全体同事给予的协助、关心和支持；并感谢唐盛、张灵的协助和支持。

2、感谢深圳德力凯电子有限公司的曾益民、吴开兴等同事的协助和支持。感谢浙江大学生仪学院的段会龙教授、黄琪老师的协助和支持。转眼快四年的时阄，儿子已经从不会爬到现在没有栏差不多能赶上刘翔。真心地感谢相思两地、风雨同舟的妻子，感谢双亲、感谢哥哥对我的支持，谨以此文献给我所挚爱的家人。浙江大学博十学位论文摘要常规的医学超声成像系统采用单载波、短脉冲，存在信噪比差、无法解决分辨力与穿透力的矛盾等问题。采用编码信号可以解决这些问题。目前用于医学超声成像的常用编码信号，都存在不足之处，而且国内外关于此方向的研究较少，所以寻找新的具有良好相关性和实用性的编码信号就尤为重要。这方面的研究主要面临三个难题。

3、第一：寻找最佳编码信号；第二：寻找能够适应人体组织这个传播媒质的编码信号；第三：编码要同时保持好的自相关性与互相关性。论文的目的在于对用于医学超声成像的编码信号进行较系统地研究，解决编码信号研究中面临的三个难题，重点研究第三个难题的解决方案；并结合通信领域相关的、先进的研究成果，突破现有时域编码与脉冲压缩机制的限制，为编码信号的研究提出一些新的思路。目前用于医学超声成像的编码信号，仅为简单的二进制编码和线性调频信号。为了取得性能优异的编码信号，我们给出了多种调制方式结合和多种编码形式结合的研究思路；并将Costas信号引入医学超声中来，对其在医学超声成像中的适应性进行了系统的研究。医学

4、超声成像过程中，人体组织内很强的频率相关衰减对编码信号的影响很大，特别是对具有理想的图钉型模糊函数的信号，这种影响最为明显。基于此，我们对频率相关衰减存在时，仍然具有良好脉冲压缩输出的波形进行了特性分析与总结。接着我们提出了用于医学超声成像的一种新的编码方式“交错码”。因为目前还没找到更好的构造算法，没有深入研究。在采用编码信号的医学超声成像系统中，为了同时满足自相关性与互相关性，我们提出二次编码的方案：将两种特性需求分开实现，一种机制来保证良好的自相关特性，另一种机制来保证良好的互相关特性。这为我们下面的研究提供了方向。n浙江大学博士学位论文摘要依据二次编码的思路，我们提出了交错方法

5、来减少干扰，保证互相关性能。将交错方法作为保证互相关的一种机制，是本论文的重要创新，所以进行了重点研究，提出了两种设计方案。首先，我们提出了采用交错方法来减少多孔径之间的干扰的成像方案。通过理论研究与实验，采用交错方法，得到的互相关的减少与循环的次数成正比；对任意编码信号，适当的交错值都会有效地减少互相关。其次，采用交错方法提出了一种设计，来消除血流成像中因提高脉冲重复频率而引起的干扰。编码性能的好坏，往往要与具体应用结合来分析。所以论文的最后，我们将Golay编码用于时移法血流测量系统，进行了仿真实验与系统实现。此设计充分发挥了Golay编码的优势，相对传统单载波脉冲机制取得更好的性

6、能。上述编码信号的研究表明：编码信号选取既要保持良好的相关特性，同时又要适应超声的实际需求；编码的自、互相关性可以通过两种机制来保证，而且互相关性可以采用多种方式来保证，其中交错方法就是一种可行的方式。关键词：医学超声成像；编码信号；模糊函数；调制；相关性；交错方法；时移法IIIAbstractConventionalmedicalultrasoundsystemsusesingle．carrierandshortpulses．Therearesomeproblemssuchaspoorsignal-to—noiseratio(SNR)．Onehastomakecompromisebe

7、tweentheresolutionandpenetrationofthetransmittedsignalduetothelowSNR．RecentstudyofusingcodedsignalsCallresolvetheseproblems．Conventionalcodesignalsusedinmedicalultrasoundimaginghavesomeshort-comingsandthereislessstudyofcodes