FPGA驱动的高频灰阶超声血流成像系统研发

本文主要探讨了一种基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）的高频超声灰阶血流成像系统的研发。这项研究的目标是为了设计一套能够在浅表器官血流和组织成像方面实现实时且高分辨率的系统。系统的核心组成部分包括： 1. 超声换能器：采用了20~50MHz单阵元聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）换能器，这种材料因其良好的声学性能和宽频带特性，特别适合于高频超声成像，有助于捕捉到血流中的细微信号。 2. 超声发射接收模块：采用了高速模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC），它能直接将接收到的射频回波信号转化为数字信号，提高了数据处理的效率和精度。 3. FPGA处理：FPGA在这个系统中发挥了关键作用，它负责对数字化的信号进行多次发射叠加、滤波、检波、对数放大以及二次采样等复杂的信号处理步骤。这一步骤确保了信号的清晰度和稳定性，克服了传统灰阶血流成像在低频下血流分辨率受限的问题。 4. 实时显示与上位机：系统通过USB接口将处理后的数据传输至上位机（通常指计算机或专用工作站），实现了图像的实时显示，使得医生能够实时观察血流状态，对于血管疾病、皮肤疾病和肿瘤的早期诊断提供了有力支持。 5. 优势与价值：相比于传统的彩色多普勒血流成像（CDFI），灰阶血流成像具有更高的分辨率和更少的干扰，虽然在方向和速度信息的准确性上有所欠缺，但作为临床诊断的补充，其在无血流外溢和角度依赖性方面的优点使其在实际应用中更具优势。 这种基于FPGA的高频超声灰阶血流成像系统通过创新的技术手段，提升了血流成像的性能，为医疗领域提供了更加精确和实时的诊断工具，具有重要的临床应用价值。这项研究不仅推动了超声成像技术的发展，也为医疗设备制造商和临床医生提供了新的解决方案。