设计和实施用于低复杂度超声系统的模拟-数字混合光束造型器:可行性研究

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 超声波技术 超声波技术 超声波技术
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 低复杂度的超声波系统对于可穿戴和3D成像至关重要,但在空间分辨率和对比度方面面临权衡.
• 现有的模拟和数字光束成型方法在实现高性能和系统效率方面存在局限性.

研究的目的:

• 通过减轻系统复杂性和成像性能之间的权衡,开发一个高效的超声波系统.
• 引入和验证一种用于超声波成像的新型模拟-数字混合光束成形方法.

主要方法:

• 实施了一种两阶段的混合光束成形策略:模拟M到N光束成形,然后是数字N到1光束成形.
• 该系统的系统设计仅使用四个主要的集成电路,从而实现完整的64通道传输和接收.
• 一个定制的64通道1D相位阵列被用于系统演示,使用模拟组织的幻影.

主要成果:

• 进行了对信号与噪声比,对比与噪声比以及半最大时全光束宽度的定量评估.
• 混合光束成形系统在幻影成像中表现出有效的性能.
• 该系统成功地通过使用最小的集成电路实现了完整的64通道传输和接收.

结论:

• 模拟-数字混合光束成型提供了一种可行的解决方案,用于提高低复杂度系统中的超声波成像能力.
• 这种方法适用于各种阵列类型,支持复杂的3D成像和微型可穿戴超声波设备.
• 开发的系统证明了混合光束成型在先进超声波应用中的有效性.