摘要：眼科高频超声数字化成像中使用内插滤波器可等效地提高采样率以节约资源。在研究分析了有限脉冲响应(FIR)内插滤波器的两种常见结构以及半带滤波器、级联积分梳状(CIC)滤波器两种特殊结构等四种内插滤波器的基础上,设计了四种高效结构。通过Verilog硬件描述语言描述以上四种高效结构,并在现场可编程门阵列(FPGA)中实现,最后通过实验仿真验证各内插变频算法的有效性。以有限脉冲响应(FIR)内插滤波器的两种常见结构以及半带滤波器为基础改进的高效结构均能达到变频的效果,同时可节约资源且效率更高。而CIC滤波器高效结构在效率和资源节约方面虽更具优势,但未能达到眼科超声变频信号处理所要求的性能,尚不适用。

摘要：目的设计满足高速实时信号处理需要的快速傅里叶变换（FFT）处理器。方法采取基一2按频率抽取（DIF）FFT算法，蝶形运算单元采用流水线方式，接收数据采用乒乓操作的方法设计基于现场可编程门阵列（FPGA）的1024点、32位字长、定点复数FFT处理器。结果在时钟100MHz下，计算1次1024点定点FFT耗时约为62．95μs。该处理器能达到高速实时系统的要求。结论将FFT算法的理论研究应用于超声诊断仪中自适应动态滤波器系统和超声多普勒血流测量系统平台有一定的参考价值。

摘要：目的:为提高超声诊断设备数据传输的实时性和准确性,设计一种高频超声射频回波信号高速数据传输系统。方法:该系统基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)和单阵元高频宽带换能器设计,由FPGA控制处理模块、超声探头模块、射频回波信号处理模块、USB传输模块以及上位机组成。采用锯齿波数据仿真实验和真实超声回波实验验证该系统的可行性。结果:实验结果表明该系统功能完善,且传输到上位机的超声射频回波数据准确无误。结论:高频超声射频回波信号高速数据传输系统设计合理、信号传输准确、集成度高,可为后续的研究提供无损失的数据源,实现超声诊断设备的智能化和信息化。

摘要：在超声诊断技术不断发展的形势下,各类专科超声设备也得到了很大的发展,其中眼科A/B超是发展最迅速的专科超声设备之一.眼睛属于体表小器官,其特点决定了眼科A/B超需要较高的精度和分辨力,并且要采用操作灵活的小体积探头.因此,眼科A/B超一般都选用10MHz的超声频率,使其分辨能力较之普通B超有较大幅度的提高.我们根据目前该技术发展的水平及临床的要求,提出了以下设计方案.

摘要：介绍一种以现场可编码门阵列(FPGA)为基础的低电压编码超声发射系统。该系统采用XC3S400FPGA产生编码超声发射所对应的数字编码,该数字编码经过模数转换产生编码发射波形,再将发射波形经过放大后作用于超声换能器,通过回波信号放大电路提取回波信号,对回波信号压缩处理分析结果表明:该编码超声发射系统能满足超声成像指标要求,降低超声单脉冲发射峰值声功率,提高信噪比。

摘要：目的研究高频环阵技术,克服线阵等扫描技术只能一维聚焦的缺点,提高各方向分辨率,提高数字化成像技术信噪比,最大限度地提高图像质量,提高超声检出率。方法设计高频环阵水浴旋转式超声探头,以及相应的发射、接收电路,经AD9271数字化处理后进行数字信号处理。结果运用高频环阵数字化超声检测,采集回波信号并进行分析,结果表明,高频环阵数字化超声系统可以提高疾病检出率。结论高频环阵数字化超声检测技术可以作为眼科、乳腺等疾病早期诊断的有效方法。

摘要：目的:设计一种甚高频医学超声回波信号高速数据采集系统,以实现高速率和高精度的实时采样。方法:采用内置两路集成模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)芯片的LTC2285来实现超声回波信号的模数转换,并将两路采样率为120 MHz的数字信号输入至现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)进行并串转换,得到采样率为240 MHz的高速数字信号进行超声回波数字信号处理,最后将数据通过USB接口传输至计算机终端进行显示。为了保证该系统的可实现性,对该系统进行时序仿真实验、分辨力检测实验和正常人眼前节成像实验。结果:该时序仿真结果验证了由FPGA设计该并转串模块实现的可靠性;该系统的分辨力能达到40μm,满足临床上对眼科超声生物显微镜(ultrasound biomicroscopy,UBM)纵向分辨力的要求;该系统的UBM检查可得到正常人眼前节组织的高分辨力成像图。结论:该系统运用多通道和FPGA技术,提高了采集速度和可靠性,为最终的UBM实时成像奠定了前期实验基础。

摘要：目的本研究拟在眼科超声生物测量中采用编码激励技术降低超声发射电压,以替代传统的单脉冲激励。方法采用Golay互补序列编码序列激励,通过对接收回波进行相应的解码压缩和信号处理,使得发射电压由60 V降低至±15 V,设计了单反射面、分辨率测量和在体实验来验证该方法的有效性。结果实验结果表明,编码激励技术虽降低了超声发射电压,但仍可保持与高发射电压时同样的探测深度、信号强度、分辨率和测量精度。结论编码激励的方法对于降低超声波的瞬时发射功率,使声输出参数满足相关检测标准,实现眼部生物组织的准确测量具有深远的意义。

摘要：目的设计并实现一种便携式A/P型眼科超声生物测量系统。方法硬件结构包括10 MHz和20 MHz超声发射电路,分别用于A型和P型超声波测量。回波信号经放大后进行200 MHz、12 bits的模数转换,所获得的数字信号通过现场可编程门阵列(FPGA)实现相应的数字信号处理。使用计算机的一个通用串行总线(USB)接口所提供的5 V、500 m A作为整个硬件系统的供电。计算机软件系统包括人机界面设计、数据捕获、显示及打印等功能。结果在长105 mm、宽40 mm的PCB线路板上实现了高频超声信号的发射、采集与数字信号处理,并通过USB接口连接计算机,完成数据信息的传输与控制。结论设计的便携式眼科超声生物测量系统携带方便,系统兼容,数据可靠,完全可以满足临床应用要求。

摘要：目的 :研制一套基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的高频超声灰阶血流成像系统,实现浅表器官血流和组织的同时实时成像。方法:该系统主要由超声换能器、超声发射接收模块、上位机成像软件和外围设备组成。超声换能器采用20~50 MHz单阵元聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)换能器;超声发射接收模块采用高速模数转换器(analog to digital converter,ADC)直接将射频回波信号提前数字化,再由FPGA对数字信号进行多次发射叠加、滤波、检波、对数放大及二次采样等处理,并由USB接口传输至上位机进行实时显示。结果:使用该系统对人手背部静脉距表皮1 mm的血管进行超声扫描检查,可得到各种发射频率对应的血流结果图像。结论:该系统实现了浅表器官血流的实时成像,方案结构简洁清晰,为高频超声灰阶血流成像奠定了实验基础。