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91090字博士毕业论文医学超声成像编码和刺激技能及性能的提高分析

论文类型:博士毕业论文
论文字数:91090字
论点:超声,载波,编码
论文概述:

本文是医学博士论文,通过对本领域的现有理论和方法的调研,本文的主要贡献和结论有:为了提高轴向分辨力和确保成像对比度,提出了一种编码激励方法。

论文正文:

第一章介绍

根据超声的不同应用,医学超声技术可分为超声诊断技术和超声治疗技术第三章基于幅度加权的预失真啁啾编码激励及其性能分析……34[/比尔/] 3.1导言……34[/比尔/] 3.2超声波探头对啁啾编码激励的影响......34[/溴/] 3.3旁瓣抑制……36
3.4基于振幅加权的预失真啁啾编码激励.........42
3.5模拟实验及性能分析……43。从物理角度来看,超声波既是信息载体,也是能量形式。超声诊断以安全范围内的超声波为信息载体,对人体组织和器官进行探测,达到诊断的目的。不同密度、不同声速等物理化学特性的生物组织会对超声波产生反射、散射、透射、衰减和非线性等物理效应,运动组织也会产生多普勒效应。因此,通过提取、分析和处理生物组织中超声波携带的丰富信息并以图像形式直观地显示出来,可以观察到生物组织的内在特征第四章基于LFM载波调制的巴克码激励及其性能分析……50[/比尔/] 4.1导言.........50。超声波治疗利用超声波作为能量载体,通过超声波对人体组织的作用达到治疗或康复的目的。利用超声波的能量来改变生物组织的性质或状态。超声波与人体组织相互作用的机制主要包括以下三个4.1导言……50
4.2基于正弦载波调制的传统巴克码激励技术……51
第五章基于线性调频载波调制的巴克码激励的几点改进……72[/ br/] 5.1导言...................基于伪啁啾载波调制的72 [/溴/] 5.2巴克编码激励及其性能分析.........73

第5章基于啁啾载波调制的巴克编码激励的改进
-5.1
然后,将基于LFM载波调制的巴克编码信号的设计思想应用于戈莱编码激励,提出了一种基于LFM载波调制的戈莱编码激励方法。在基于LFM载波调制的巴克编码激励中,系统的信噪比增益可以通过载波的时间带宽积和巴克码长度获得。然而,巴克码长度不应超过13。在脉冲压缩滤波器的设计中,为了抑制巴克码匹配滤波器输出的旁瓣,采用巴克码失配滤波器,不仅信噪比损失大,而且脉冲压缩处理复杂。与巴克编码相比,格雷编码具有以下优点:第一,码长可以很大,从而获得较高的信噪比增益;其次,匹配滤波器输出在理想条件下没有旁瓣,脉冲压缩算法简单。

5.2基于伪啁啾载波调制的巴克码激励及其性能分析
基于伪啁啾载波调制的巴克码信号波形有相位突变现象,例如+1变为-1,其频谱有高频成分。在超声成像系统中,超声探头相当于带通滤波器,可以滤除发射信号的高频成分,起到平滑作用。考虑到探头的脉冲响应,中心频率为5兆赫,相对带宽为60%。基于伪啁啾载波调制的巴克编码信号参数取以下值:P =130f =5MHz 1.4pT =μs,b = 4mhz。如图5-2所示,在由发射探头发射并由接收探头接收之后,回波信号通过匹配滤波器获得压缩脉冲信号。从图5-2可以看出,基于伪啁啾载波调制的巴克编码信号具有良好的自相关特性。此外,与LFM-巴克编码激励相比,两者在压缩脉冲旁瓣波形上具有相同的几何特征。值得注意的是,对应于图5-2的伪啁啾载波的时间带宽积是5.6,并且压缩脉冲信号的主瓣具有峰值为-18dB的旁瓣,该旁瓣来自伪啁啾载波的自相关函数。
……: (1)机械机制,如超声波理疗中的微按摩和超声波手术中的组织切割。(2)热机制,如超声肿瘤热疗和高强度聚焦超声肿瘤治疗。(3)空消融和破坏的效果,如选择性血管破坏和无创深动脉闭塞。
……

第二章医学超声成像的基本理论和方法

2.1医学超声的物理基础
声波的频率范围非常宽,从10-4赫兹到1014赫兹不等。频率低于20赫兹的声波称为次声波,频率在20赫兹到20,000赫兹范围内的声波称为可听声波,频率高于20,000赫兹的声波称为超声波,频率高于108赫兹的声波称为超声波[34]。通常,医疗诊断的超声波频率为1 MHz至15 MHz。超声波在一定距离内沿直线传播,具有良好的波束特性和方向性。当声波能量很小时,超声波基本上对人体无害[26]。从声源或超声换能器发射的超声波以波的形式传播到传播介质中。根据介质中粒子的振动方向和声波的传播方向,超声波可以分为纵波、横波、表面波和兰姆波,其中横波和纵波是最常见的[34]。由于人体组织含有大量的液体和气体,并且液体超声耦合剂经常用于医学超声诊断设备,用于医学成像的超声波通常是纵波[3]。

2.2医学超声成像技术
使用超声在分层组织界面反射的回波幅度信号来获得图像信息。本章第2.1.3节指出,当超声波入射到由具有不同声学特性阻抗的组织组成的界面上时,会发生反射。此外,回波(反射波)的振幅与构成界面的两个组织的声学特性阻抗的差成比例,即,声学特性阻抗的差越大,回波振幅越大。此外,回波幅度也与入射角有关。入射角越小,回波幅度越大。当入射波振幅恒定且入射角相同时,组织界面反射的回波振幅由组织界面的结构特征决定。因此,人体组织的结构信息可以通过检测回波的振幅来传输。此外,还可以获得组织的空之间的位置信息。在医学超声成像系统中,超声信号由发射探头发射,并满足组织散射体的反射。回波信号由接收探头接收,通过波束形成和包络检测处理,并在显示屏[51]上成像。如图2-3所示。其中,编码激励成像系统还包括发送端的编码器和接收端的脉冲压缩模块,如图2-3中虚线框所示。

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[总结/br/]

本研究的目的是选择和设计更好的编码激励和脉冲压缩方法,进一步提高超声成像质量。本文的主要贡献和结论如下:1)为了提高轴向分辨率,保证成像对比度,提出了一种编码激励方法。该方法将LFM传输信号的幅度加权技术与回波信号的旁瓣抑制技术相结合。一方面,回波信号的带宽不限于探头,轴向分辨率得到提高。另一方面,增加了发射信号的带宽,用失配滤波器进行脉冲压缩,实现旁瓣抑制,保证成像对比度。仿真结果表明,与恒包络线性调频编码激励相比,该方法在轴向分辨率和对比度上取得了较好的折中效果。不仅可以提高轴向分辨率,而且可以保证对比度。
……

参考文献(省略)