超聲波的FPGA解決方案

　　簡介

　　超聲波掃描儀正在經(jīng)歷一個高速發(fā)展階段，一體化集成使得超聲波掃描儀能夠使用并行的多通道，從而獲得更高的分辨率和可用性。較小的超聲波設(shè)備甚至手持式的超聲波設(shè)備正在研制中。基于Flash的FPGA為進(jìn)一步一體化和開發(fā)更加靈活和便攜式的系統(tǒng)提供了機(jī)會。

　　超聲波診斷系統(tǒng)

　　從歷史上看，超聲波系統(tǒng)重達(dá)數(shù)百磅，是大型和昂貴的設(shè)備。在過去，將長期臥床不起的病人、床以及所有需要的物品，帶到超聲波機(jī)器去是更為實(shí)際的做法，相反則不是。只有在無法移動的危重病人的情況下，才會克服困難，將超聲波系統(tǒng)搬到病人處。

　　隨著時間的推移，盡管出現(xiàn)了便攜式超聲波技術(shù)，但是按平均的水準(zhǔn)，它獲得的圖像質(zhì)量與大型設(shè)備相比被證實(shí)仍然是一個困難的挑戰(zhàn)，另外，挑戰(zhàn)還在于實(shí)現(xiàn)便攜式應(yīng)用所需要的電池的長壽命，大功率的計(jì)算以及高效的內(nèi)存訪問。其結(jié)果是，現(xiàn)在醫(yī)生注意到超聲波作為一個更具有成本效益和更高機(jī)動性的手段，可選擇用來替代計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描儀(CT)和磁共振成像(MRI)掃描儀。

　　高品質(zhì)的手持式系統(tǒng)啟用了例行的常規(guī)床頭掃描。這不僅增加了病人使用安全、無創(chuàng)診斷治療的機(jī)會，而且也減少了與這類診斷相關(guān)的時間和成本。

　　高端系統(tǒng)

　　在小型化的同時，超聲波儀器已成為具有更強(qiáng)功能，并推出更多的成像方式以及更多通道的采樣以獲得較高的圖像保真度。高端系統(tǒng)正在與更先進(jìn)的4D算法相結(jié)合，讓醫(yī)生和病人能看到實(shí)時的活動立體圖像。4D成像使臨床醫(yī)生更容易診斷問題，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的2D覆蓋圖像，這些覆蓋起來的圖像需要用手工來排列不同時間拍的圖像。

　　需要對超聲波輸入本身進(jìn)行調(diào)節(jié)和處理，以確保在DSP或主機(jī)處理器上運(yùn)行的信號分析軟件接收到最好可能的數(shù)據(jù)。在多通道和4D超聲波設(shè)備中，至關(guān)重要的是，以最小的抖動捕獲來自傳感器的數(shù)據(jù)，來確保信號與時間相關(guān)聯(lián)的正確性。同時，多通道超聲波依賴于準(zhǔn)確地使用波束形成，這種技術(shù)使用在特定時間觸發(fā)的脈沖來產(chǎn)生一組所需要的脈沖，并由超聲波傳送器分程傳遞。