超声成像系统TGC电路设计与图像质量提升

"超声成像系统TGC电路的设计与实现 (2013年) - 秦鑫，于毅 - 河南师范大学学报（自然科学版），自然科学论文" 超声成像技术在医学领域中扮演着至关重要的角色，因为它能够提供实时、无创的内部器官图像。超声波作为一种机械波，对人体没有辐射危害，但其在传播过程中会受到多种因素的影响，导致信号强度随着探测深度增加而显著衰减。时间增益补偿（Time Gain Compensation，TGC）电路就是为了克服这一问题而设计的关键组件。 TGC电路的工作原理在于动态调整接收机的增益，以补偿超声波在不同深度传播时的衰减。当超声波在人体组织中传播时，由于声束扩散、散射、组织吸收以及界面反射，声能会随距离增加而减弱。这种衰减会导致较远处的反射信号强度较低，从而影响图像的质量和深度分辨率。TGC电路通过给予不同深度的回波信号不同的增益，确保了较远深度的信号可以被充分放大，以达到与近场信号相似的强度，从而改善图像的对比度和细节显示。 在2013年的研究中，秦鑫和于毅提出了一种结合模拟电子电路和数字电路设计的时间增益补偿控制电路方案。该设计方案的特点是结构简单，控制信号稳定可靠，能够精确补偿超声衰减，显著提高图像质量。通过仿真实验验证，该电路设计不仅降低了系统的复杂性，还提升了信噪比，使得设计更加灵活，同时降低了成本，增加了系统的整体可靠性。 在实际应用中，TGC电路通常由多个可调增益级组成，每个增益级对应一个特定的深度范围。通过编程或手动设置，医生可以根据需要调整各个深度的增益补偿，以优化图像的表现。理想的TGC曲线应该基于实际的衰减特性进行设定，确保不论深度如何，相同性质的声界面反射回波信号经过处理后的电信号强度保持恒定。 TGC电路在超声成像系统中的作用至关重要，它能够有效地提升远场图像的质量，帮助医生进行更准确的诊断。秦鑫和于毅的研究成果为超声成像技术的进步提供了新的设计思路，为临床应用带来了更优的性能表现。