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一種眼科B型超聲診斷議

發(fā)布時(shí)間:2008/6/3 0:00:00 訪問次數(shù):659

        

    

    

    來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用 作者:李 泓 黎 潔

    

    摘要:介紹一種以winbond公司的w78e58單片機(jī)為控制核心,并采用fpga和大容量fifo等器件構(gòu)成的眼科b型超聲診斷儀。闡述了眼科超聲診斷儀的基本原理,使用fifo作為數(shù)據(jù)共享ram實(shí)現(xiàn)采樣和顯示相對(duì)獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)方案以及fpga在該設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

    

    關(guān)鍵詞:b超 反射法 fpga fifo

    

    20世紀(jì)50年代初超聲探測(cè)開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域至今,超聲診斷技術(shù)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。超聲診斷儀更是形式多樣,型號(hào)繁多。

    

    超聲診斷儀通常按三種方法分類,它們是:①按圖像信息的獲取方法分類,由此可分為反射法超聲診斷儀、多普勒法超聲診斷儀和透射法超聲診斷儀;②按圖像信息顯示的成像方式分類,可將超聲診斷儀分為a型、m型、b型、p型、bp型、c型、f型以及超聲全息等顯示類型,除a型和m型外,其它均屬于廣義的b型顯示;③按超聲波束的掃描方式分類,超聲診斷儀分為低速(手動(dòng))掃描、高速機(jī)械線性掃描、高速機(jī)械扇形掃描、高速電子線性掃描和高速電子扇形(相控陣)掃描等。

    

    反射法和多普勒法超聲診斷儀器技術(shù)比較成熟,已在醫(yī)學(xué)科研和臨床中得到普通應(yīng)用。超聲波在通過(guò)不同的聲阻抗組織的界面時(shí)發(fā)生較強(qiáng)的反射,反射法超聲儀器就是基于這一原理進(jìn)行工作的。a型、m型、b型、p型、bp型、c型和f型圖像顯示方式的超聲診斷儀均屬反射法超聲儀器。多普勒法超聲儀器則是基于超聲傳播的多普勒效應(yīng)工作的,有連續(xù)多普勒和脈沖多普勒之分。實(shí)時(shí)二維彩色多普勒血流顯像儀是近年來(lái)在連續(xù)多普勒及脈沖多普勒技術(shù)上發(fā)展的一項(xiàng)超聲診斷新技術(shù),是彩色b型顯像技術(shù)與超聲多普勒探測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,20世紀(jì)80年代中期應(yīng)用于臨床以來(lái),至今已有了較快的發(fā)展。透射法超聲儀器渴望實(shí)現(xiàn)超聲全息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像,目前尚處于研制中,未達(dá)到臨床應(yīng)用的水平。

    

    

    眼睛是心靈的窗戶,眼睛的健康對(duì)人們來(lái)說(shuō)非常重要。眼科b型超聲診斷儀在起起國(guó)已使用20余年,它可用來(lái)診斷視網(wǎng)膜脫落、眼內(nèi)和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、出血、眼底病變及眼內(nèi)異物等疾病。我們?cè)谝M(jìn)、吸收國(guó)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的kn-3000a眼科b型超聲診斷儀,該反射法超聲診斷儀采用機(jī)械扇形掃描b型顯示圖像。

    

    1 基本原理

    

    超聲波在媒質(zhì)中傳播,有波的疊加、反射、折射、透射、衍射、散射以及吸收、衰減等特性,一般遵循幾何光學(xué)的原則。

    

    a超回波顯示采用幅度調(diào)制(amplitude modulation),在顯示屏幕上以橫坐標(biāo)代表測(cè)物體的深度,縱坐標(biāo)代表回放脈沖的幅度。

    

    

    b型超聲診斷儀通過(guò)機(jī)械方法改變探頭角度,實(shí)現(xiàn)了超聲波束指向(方位)的快速變化(相當(dāng)于改變a超探頭的位置),使每隔一定小角度,被探測(cè)方向上不同深度的所有界面的反射回波,都以亮點(diǎn)(灰度)的形式顯在對(duì)應(yīng)的掃描線上,從而形成一幅由探頭擺動(dòng)方向決定的垂直扇面二維超聲斷層圖像,即扇掃斷層圖像,或稱剖面圖。

    

    2 硬件設(shè)計(jì)

    

    2.1 總線描述

    

    本儀器的硬件框圖如圖1所示。單片機(jī)mcu中的cpu設(shè)定采樣控制部分和顯示控制部分的工作方式,采樣控制部分根據(jù)cpu設(shè)定的方式自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并將數(shù)據(jù)送入fifo中保存,而顯示控制部分則不斷讀取fifo中的數(shù)據(jù)并根據(jù)cpu設(shè)定的方式進(jìn)行顯示。同時(shí),cpu還負(fù)責(zé)處理鍵盤的輸入和通過(guò)rs-232接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    

    2.1.1 mcu

    

    本儀器的mcu采用winbond公司的w78e58單片機(jī)。w78e58是winbond公司生產(chǎn)的高性能8位單片機(jī),與標(biāo)準(zhǔn)的8052引腳、指令和片內(nèi)資源全兼容,采用全靜態(tài)設(shè)計(jì),內(nèi)含32k字節(jié)高性能flash rom和256字節(jié)內(nèi)部ram,內(nèi)建電源管理方式,具有完善的代碼保護(hù)功能,可以有效

        

    

    

    來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用 作者:李 泓 黎 潔

    

    摘要:介紹一種以winbond公司的w78e58單片機(jī)為控制核心,并采用fpga和大容量fifo等器件構(gòu)成的眼科b型超聲診斷儀。闡述了眼科超聲診斷儀的基本原理,使用fifo作為數(shù)據(jù)共享ram實(shí)現(xiàn)采樣和顯示相對(duì)獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)方案以及fpga在該設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

    

    關(guān)鍵詞:b超 反射法 fpga fifo

    

    20世紀(jì)50年代初超聲探測(cè)開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域至今,超聲診斷技術(shù)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。超聲診斷儀更是形式多樣,型號(hào)繁多。

    

    超聲診斷儀通常按三種方法分類,它們是:①按圖像信息的獲取方法分類,由此可分為反射法超聲診斷儀、多普勒法超聲診斷儀和透射法超聲診斷儀;②按圖像信息顯示的成像方式分類,可將超聲診斷儀分為a型、m型、b型、p型、bp型、c型、f型以及超聲全息等顯示類型,除a型和m型外,其它均屬于廣義的b型顯示;③按超聲波束的掃描方式分類,超聲診斷儀分為低速(手動(dòng))掃描、高速機(jī)械線性掃描、高速機(jī)械扇形掃描、高速電子線性掃描和高速電子扇形(相控陣)掃描等。

    

    反射法和多普勒法超聲診斷儀器技術(shù)比較成熟,已在醫(yī)學(xué)科研和臨床中得到普通應(yīng)用。超聲波在通過(guò)不同的聲阻抗組織的界面時(shí)發(fā)生較強(qiáng)的反射,反射法超聲儀器就是基于這一原理進(jìn)行工作的。a型、m型、b型、p型、bp型、c型和f型圖像顯示方式的超聲診斷儀均屬反射法超聲儀器。多普勒法超聲儀器則是基于超聲傳播的多普勒效應(yīng)工作的,有連續(xù)多普勒和脈沖多普勒之分。實(shí)時(shí)二維彩色多普勒血流顯像儀是近年來(lái)在連續(xù)多普勒及脈沖多普勒技術(shù)上發(fā)展的一項(xiàng)超聲診斷新技術(shù),是彩色b型顯像技術(shù)與超聲多普勒探測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,20世紀(jì)80年代中期應(yīng)用于臨床以來(lái),至今已有了較快的發(fā)展。透射法超聲儀器渴望實(shí)現(xiàn)超聲全息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像,目前尚處于研制中,未達(dá)到臨床應(yīng)用的水平。

    

    

    眼睛是心靈的窗戶,眼睛的健康對(duì)人們來(lái)說(shuō)非常重要。眼科b型超聲診斷儀在起起國(guó)已使用20余年,它可用來(lái)診斷視網(wǎng)膜脫落、眼內(nèi)和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、出血、眼底病變及眼內(nèi)異物等疾病。我們?cè)谝M(jìn)、吸收國(guó)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的kn-3000a眼科b型超聲診斷儀,該反射法超聲診斷儀采用機(jī)械扇形掃描b型顯示圖像。

    

    1 基本原理

    

    超聲波在媒質(zhì)中傳播,有波的疊加、反射、折射、透射、衍射、散射以及吸收、衰減等特性,一般遵循幾何光學(xué)的原則。

    

    a超回波顯示采用幅度調(diào)制(amplitude modulation),在顯示屏幕上以橫坐標(biāo)代表測(cè)物體的深度,縱坐標(biāo)代表回放脈沖的幅度。

    

    

    b型超聲診斷儀通過(guò)機(jī)械方法改變探頭角度,實(shí)現(xiàn)了超聲波束指向(方位)的快速變化(相當(dāng)于改變a超探頭的位置),使每隔一定小角度,被探測(cè)方向上不同深度的所有界面的反射回波,都以亮點(diǎn)(灰度)的形式顯在對(duì)應(yīng)的掃描線上,從而形成一幅由探頭擺動(dòng)方向決定的垂直扇面二維超聲斷層圖像,即扇掃斷層圖像,或稱剖面圖。

    

    2 硬件設(shè)計(jì)

    

    2.1 總線描述

    

    本儀器的硬件框圖如圖1所示。單片機(jī)mcu中的cpu設(shè)定采樣控制部分和顯示控制部分的工作方式,采樣控制部分根據(jù)cpu設(shè)定的方式自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并將數(shù)據(jù)送入fifo中保存,而顯示控制部分則不斷讀取fifo中的數(shù)據(jù)并根據(jù)cpu設(shè)定的方式進(jìn)行顯示。同時(shí),cpu還負(fù)責(zé)處理鍵盤的輸入和通過(guò)rs-232接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    

    2.1.1 mcu

    

    本儀器的mcu采用winbond公司的w78e58單片機(jī)。w78e58是winbond公司生產(chǎn)的高性能8位單片機(jī),與標(biāo)準(zhǔn)的8052引腳、指令和片內(nèi)資源全兼容,采用全靜態(tài)設(shè)計(jì),內(nèi)含32k字節(jié)高性能flash rom和256字節(jié)內(nèi)部ram,內(nèi)建電源管理方式,具有完善的代碼保護(hù)功能,可以有效

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