數(shù)字式醫(yī)學(xué)超聲內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)的研究.pdf

1、超聲內(nèi)窺鏡通過(guò)電子內(nèi)窺鏡的活檢通道將微型超聲掃描探頭送入人體，在內(nèi)窺鏡觀察體內(nèi)器官內(nèi)腔粘膜面的同時(shí)，超聲掃描探頭獲取人體內(nèi)臟器官壁的斷層圖像，發(fā)現(xiàn)其中的早期癌變和微小腫瘤，是目前診斷人體內(nèi)臟器官病變的最佳方法。
　　 本文針對(duì)國(guó)外超聲內(nèi)窺鏡產(chǎn)品的不足，首次提出了微型超聲電機(jī)前置驅(qū)動(dòng)超聲換能器旋轉(zhuǎn)的超聲內(nèi)窺鏡設(shè)計(jì)方案，即超聲電機(jī)與超聲換能器固為一體，形成微型超聲旋轉(zhuǎn)掃描探頭，然后通過(guò)電子內(nèi)窺鏡的活檢通道進(jìn)入人體內(nèi)腔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描成像

2、。該設(shè)計(jì)方案在獲得清晰的人體內(nèi)腔斷層圖像的同時(shí)，大大延長(zhǎng)了儀器的使用壽命。
　　 本文的主要工作有：
　　 1、根據(jù)電子內(nèi)窺鏡活檢通道的尺寸和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了由微型超聲電機(jī)和微型超聲換能器組成的微型超聲旋轉(zhuǎn)掃描探頭，探頭的直徑為1.8 mm，不可彎曲長(zhǎng)度為14 mm，掃描頻率為5幀/秒。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，超聲探頭轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在實(shí)驗(yàn)室的條件下，可連續(xù)旋轉(zhuǎn)一月以上。
　　 2、為了克服微型超聲探頭對(duì)換能器發(fā)射功率的限制，增強(qiáng)超聲

3、信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高超聲內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的探測(cè)深度和成像質(zhì)量，設(shè)計(jì)和研制了數(shù)字式超聲成像系統(tǒng)，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
　　 a)將廣泛應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)中的“編碼激勵(lì)技術(shù)”引入到超聲內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)中。該技術(shù)采用長(zhǎng)編碼信號(hào)激勵(lì)超聲換能器，提高了超聲信號(hào)的發(fā)射功率，突破了換能器尺寸對(duì)發(fā)射功率的限制，有效地增強(qiáng)了回波信號(hào)的信噪比。
　　 b)借鑒軟件無(wú)線電中的“數(shù)字下變頻”技術(shù)，設(shè)計(jì)了由高速采樣電路、FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)信

4、號(hào)處理電路和SRAM圖像存儲(chǔ)電路組成的數(shù)字接收系統(tǒng)。該系統(tǒng)將模數(shù)轉(zhuǎn)換推進(jìn)到接收電路的最前端，在中頻段完成回波信號(hào)采樣，使得超聲成像系統(tǒng)中，除發(fā)射和放大電路外的所有信號(hào)處理工作完全由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的信噪比和穩(wěn)定性。
　　 c)采用Cypress公司EZ-USB FX2系列的USB2.0接口芯片，設(shè)計(jì)了超聲圖像的高速實(shí)時(shí)傳輸電路，并編寫了基于USB2.0的超聲圖像實(shí)時(shí)顯示軟件。USB2.0接口電路將FPGA輸出的圖像數(shù)