超声内镜是临床上消化道组织检测的重要手段。诊断时,前端微型超声探头发射超声波,不同深度组织反射的超声回波经由超声探头采集,合成医学超声图像。超声内镜成像技术对人体无损伤、无电离辐射、诊断效果好且可复用性好,应用前景广阔,技术重要性不言而喻。超声内镜成像系统一般分为单阵元超声成像系统和相控阵超声成像系统,其中相控阵超声设备根据换能器工艺又分为环扫超声设备和扇扫超声设备。相控阵超声成像系统相比于单阵元超声成像系统,采用电子相控扫描,避免了电机干扰,由于波束聚焦等算法,在扫描方向上图像分辨率和探测深度都得以增强,常用于引导穿刺治疗等手术操作。目前相控阵超声成像系统的主要研究难点包括:阵元数量多,系统的信号接收、传输控制等复杂度增加;超声图像处理计算量较大,成像速度需要进一步提高。针对上述难点,本文设计了基于USB3.0接口的超声信号传输模块及基于GPU的超声信号处理系统。完成了超声回波信号预处理、数据编码输出及传输控制的硬件设计,通过GPU实现了合成孔径算法。设计数据传输实验,验证了系统工作的稳定性。本文的主要内容包括:1.设计了32阵元相控阵超声成像系统方案。超声发射模块包含脉冲产生电路、延时电路和选通电路,实现了对相控阵超声换能器的激励。超声信号传输模块包括模拟信号预处理、数据接收和缓存、USB3.0协议通信,实现了对回波数据的接收和上传。超声信号处理模块完成包括合成孔径算法在内的超声回波数据处理,实现了超声图像的动态聚焦。2.基于AD9272和USB3.0芯片(CYUSB3014)完成超声信号传输模块。换能器输出的多路模拟信号经并行预处理后,由FPGA控制接收和缓存,最后通过USB3.0芯片整理并上传到超声处理模块中。3.基于GPU完成超声并行信号处理模块,并基于MFC平台设计完成交互软件架构。实现了合成孔径、信号解调、对数压缩和图像变换等算法。4.搭建了相控阵超声内镜实验系统,完成了超声信号传输模块和处理模块的实验验证,证明了相控阵超声信号传输模块及处理模块的可行性。