眼科高频超声成像中编码激励技术的研究

来源 :北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyan425
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医学超声成像技术是现代医学影像技术研究的最重要领域之一。近年来,随着数字信号处理、软硬件设计能力以及材料学等方面的快速发展,医学超声成像技术也得到了普及和发展,超声诊断在现代医学中地位也越来越重要。眼科超声诊断仪是超声诊断中的一种专科设备,它可以用来诊断视网膜脱落、眼内和眼眶肿瘤、玻璃体混浊、出血、眼底病变及眼内异物等疾病。临床上为了防止超声波的空化效应和热效应对人体可能造成的损害,对医学超声成像系统的声输出功率进行了严格的限定,尤其作为三类医疗仪器的眼科高频超声诊断仪,对其安全性和有效性更有严格的控制要求。编码激励技术是近年来医学超声成像系统中得到越来越多应用的一项成果。编码激励技术的应用对提高图像质量、增加探查深度、提高系统对微弱信号检查的灵敏度等方而都有显著的效果。   本论文基于实验室长期从事专用眼科超声诊疗技术的研究与开发,创新性的提出了在眼科超声成像中采用数字编码激励替代传统的单脉冲激励的方法。此方法使声输出参数在满足相关检测标准的前提下,提高超声波的平均发射功率,实现以更高频率的超声波获得人体眼部组织的全景成像,从而提高图像的分辨率,特别是能够改善深部眼眶组织的成像细节,因此对于改善眼科超声图像质量,提高设备安全性等方面具有重要的研究价值。   论文对编码激励的理论与方法进行了深入的研究。文中重点讨论了编码激励成像系统中常用的发射编码和脉冲解码压缩方式,对比了各种编解码方式的优缺点,率先提出并实现了在高频超声成像领域中基于Barker码的失配滤波解码技术。其次,论文对编码激励在实际应用中的若干关键问题进行了研究,包括换能器带宽对脉冲压缩效果的影响、基础序列在二进制编码激励中的应用、发射编码激励信号加窗处理等方法,上述研究成果为扩展编码激励技术在医学超声中的应用提供了理论依据。   本文还对本系统成像中所选用的发射编码激励和脉冲压缩方法进行了仿真,验证了所提出的失配滤波解码技术的有效性,并将编码激励的方法引入眼科高频超声成像系统中,设计了数字化的超声实验平台。该实验平台可以灵活应用各种二进制编码序列,可以实时获得射频回波数据以及实时成像,为编码激励的实验提供了多种数据采集手段。   最后,论文对二进制编码序列进行了一系列实验研究,获得了定量的实验数据以及成像结果,通过与传统的单脉冲成像在分辨率、探测深度等方面的比较,对新方法所获得的数据与图像质量进行了客观评价。该方法有助于提高人体眼部组织超声成像的效果,具有较强的学科交义特点和实际应用价值,为编码激励在眼科以及其他领域的B型超声成像应用提供了可供借鉴的经验。
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