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超声血流检测与成像技术研究

郑培创  
【摘要】:近几十年来,医学超声技术得到了迅速的发展,作为四大医学影像技术之一的超声血流成像技术是超声在医学领域的重要应用,拥有独特的无创、实时、简单快速等优点,在临床医学中发挥了巨大的作用。但是,在国家规定的安全标准前提下,超声血流成像系统在成像质量方面受到了挑战,对成像设备的要求也越来越高。随着计算机技术和微电子技术的迅速发展,超声血流成像设备也得到新的发展。一些新的信号处理技术与方法被应用到血流成像中。 本文首先阐述了超声血流检测的理论基础以及三种超声多普勒血流成像技术,即超声频谱多普勒血流成像、彩色多普勒血流成像和能量多普勒血流成像的基本原理与发展状况。针对传统的单脉冲激励信号存在平均功率低、信噪比低等不足,本文详细论述了编码激励与脉冲压缩技术的原理,通过采用线性调频信号作为激励信号的方法来弥补传统激励信号的不足。线性调频信号能够在不损失精度的前提下提高回波信号的信噪比,进而提高血流成像质量。 针对目前超声血流检测与成像系统中存在的信号与信道不匹配问题以及传统血流估计算法的不足,综合采用了基于信道匹配的超声线性调频血流成像方法来解决上述问题。为了解决探头换能器不能匹配输出的问题,本文采用了测量换能器的频率响应特性并根据它来选取线性调频信号的发射参数的方法,该方法能够有效提高输出效能,达到最佳输出的效果。本文还论述了自适应MTI滤波器能够根据壁信号的改变而动态的更新滤波参数的独特优势,自适应MTI滤波器解决了传统滤波器所不能解决的问题,使系统更具备灵活性。最后,针对传统血流估计算法存在的最大测速受限制、精度不够高、实现复杂等缺陷,本文论述了基于互相关的血流估计算法,采用该算法来估算血流速度具有精度高、效率高和易实现的特点,能够很好的满足血流检测与成像系统对精度和实时性的要求。


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