近10年以来，随着临床医学的发展和科学技术的进步，超声影像技术在成像方法、探头、信号检测与处理方法及临床应用软件等方面都取得了长足的进步，使图像质量和分辨率越来越高。在技术实现的手段上，DSC（数字扫描变换器）和数字波束形成技术的应用标志着超声诊断设备进入了全数字时代。计算机硬件和软件技术的进步使超声诊断范围和信息量不断扩充，当前超声诊断已从单一器官扩大到全身，从静态到动态从定性到定量，从二维到四维。本书从电子技术的最新发展，对现代数字超声的体系构架设计到新元器件的应用，从多波束合成技术，到复合成像等图像处理新技术等方面进行了详细描述，特别是结合作者对数字超声的开发过程的经验和教训进行了总结，提供了大量数字超声设计的第一手资料，是医学仪器开发和维护工程师的重要参考书籍，也是集现代医学仪器体系设计、硬件和原理描述为一体的专门学术著作
样章试读
目录
前言
第1章 绪论1
1.1 超声成像的背景与意义1
1.2 超声成像方法的现状1
1.3 波束形成技术4
参考文献5
第2章 数字超声的基础理论与成像原理6
2.1 数字犅型超声成像系统原理6
2.2 超声成像基础理论7
2.2.1 超声波产生与接收原理7
2.2.2 超声波信号的特性7
2.2.3 超声波的反射?折射和散射9
2.2.4 超声波的衰减10
2.2.5 超声波声场特性11
2.3 高速采样的犃犇转换12
2.4 时间增益控制13
2.5 超声成像质量的评价标准14
2.5.1 轴向分辨率14
2.5.2 横向分辨率14
2.5.3 对比度14
2.5.4 时间分辨率15
2.5.5 动态范围15
参考文献15
第3章 数字超声硬件系统的设计与研究17
3.1 数字犅型超声系统的原理17
3.2 超声发射电路18
3.3 超声扫描线的生成19
3.3.1 超声扫查的原理19
3.3.2 间隔扫查方法20
3.3.3 收发交叉扫查方法20
3.3.4 收发间隔交叉扫查方法22
3.3.5 飞越扫查方法22
3.4 发射阵列开关23
3.4.1 发射阵列23
3.4.2 超声发射信号的整序网络24
3.4.3 超声发射信号的产生28
3.5 犜犚接收电路30
3.6 时间增益控制电路32
3.6.1 时间增益控制原理32
3.6.2 时间增益控制电路的设计33
3.7 高速犃犇转换36
3.8 接收整序网络37
参考文献42
第4章 数字波束合成技术43
4.1 延时叠加波束形成43
4.2 聚焦技术44
4.2.1 聚焦技术的实现过程45
4.2.2 声场分布的计算46
4.2.3 凸阵探头的仿真47
4.2.4 超声图像的仿真50
4.3 动态聚焦的工程实现方法51
4.4 非均匀采样法动态聚焦55
4.5 均匀采样内插法动态聚焦59
4.5.1 聚焦延时参数实时修正的产生方法59
4.5.2 聚焦延时参数的压缩存储与实时生成方法62
4.5.3 逐点聚焦算法的犉犘犌犃实现67
4.5.4 改进聚焦算法的性能分析与讨论69
4.6 数字多波束逐点聚焦技术70
4.7 幅度变迹技术74
4.7.1 单一幅度变迹74
4.7.2 分段动态变迹技术的研究77
4.7.3 动态幅度变迹技术的实现方法82
4.8 动态孔径技术83
4.8.1 动态孔径的优点84
4.8.2 动态孔径的原理及实现算法85
4.8.3 仿真成像87
4.9 动态孔径与动态聚焦延时参数的融合设计90
4.9.1 聚焦延时的计算90
4.9.2 动态孔径控制方法91
4.9.3 融合动态孔径聚焦延时参数的压缩91
4.9.4 犌犲犪犫狉0实验数据集成像95
参考文献95
第5章 超声回波信号的处理技术97
5.1 动态滤波技术97
5.1.1 数字滤波器98
5.1.2 动态滤波器设计99
5.1.3 动态滤波器的犉犘犌犃实现101
5.2 包络检测技术104
5.3 对数压缩技术108
参考文献109
第6章 超声的数字图像处理技术110
6.1 数字扫描变换技术110
6.1.1 坐标变换111
6.1.2 线性插值111
6.2 图像的帧相关112
参考文献114
第7章 基于虚拟阵元的超声成像双聚焦波束合成115
7.1 基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法115
7.2 波束合成器犅犉1的延迟参数计算117
7.3 波束合成器犅犉2的延迟参数计算118
7.4 仿真结果及讨论119
参考文献122
第8章 自适应波束合成算法123
8.1 标准的最小方差波束合成算法123
8.2 稳健的自适应加权波束合成算法124
8.2.1 对角加载法124
8.2.2 空间平滑法125
8.2.3 特征空间法127
8.2.4 广义相干系数128
8.3 最小方差波束合成与基于最小方差相干系数融合的超声成像方法129
8.4 基于特征空间的前后向最小方差波束合成130
8.5 仿真结果及讨论131
8.5.1 传统延时叠加成像131
8.5.2 最小方差波束合成与基于最小方差相干系数融合的成像134
8.5.3 基于特征空间的前后向最小方差波束合成的成像138
参考文献142
第9章 犆犺犻狉狆码与自适应加权融合的鲁棒双聚焦超声波束合成143
9.1 犆犺犻狉狆编码信号143
9.2 匹配滤波器与脉冲压缩144
9.3 基于犆犺犻狉狆码与自适应加权的鲁棒超声双聚焦波束合成146
9.4 仿真结果及讨论147
参考文献151
第10章 数字超声系统设计中的若干问题与解决方法152
10.1 控制策略与性价比的问题152
10.1.1 分时复用的四波束控制策略153
10.1.2 数据码流的降频处理问题156
10.2 超声硬件系统设计的噪声问题159
10.2.1 超声硬件拓扑结构布局问题159
10.2.2 超声电路的元器件参数选择问题160
10.2.3 超声电路中的电源波动引入噪声问题162
10.2.4 超声电路中信号传输阻抗匹配问题163
10.2.5 超声电路中的信号串扰问题167
10.2.6 超声回波信号的屏蔽问题169
10.2.7 超声电路中的信号隔离与共地问题172
10.3 高速犃犇转换器的时钟设计176
10.3.1 犃犇转换器时钟的抖动问题177
10.3.2 抑制犃犇转换器时钟的抖动179
10.3.3 多路犃犇转换器同步时钟的设计180
10.4 高速犔犞犇犛串行接口182
10.4.1 犃犉犈5805的犔犞犇犛数据连接183
10.4.2 犔犞犇犛数据线的匹配设计184
10.4.3 犔犞犇犛数据的串行接收185
10.4.4 犔犞犇犛数据的测试与分析187
参考文献188
第11章 超声弹性成像基本原理和成像关键方程189
11.1 弹性成像的形成背景190
11.1.1 超声弹性成像的原理和方法190
11.1.2 弹性图与声像图的区别191
11.1.3 与超声弹性图质量有关的重要参数及理论方面的进展191
11.1.4 算法方面的进展193
11.2 弹性波与物质相互作用及超声弹性成像的物理基础195
11.2.1 弹性波在生物组织中传播的物理方程197
11.2.2 波动方程的导出198
11.2.3 非齐次波动方程的犉狉犲犱犺狅犾犿解202
11.2.4 声波与生物组织相互作用203
参考文献206
第12章 声波与声子晶体207
12.1 背景207
12.2 声子晶体207
12.2.1 声子晶体的带隙形成机制208
12.2.2 声子晶体的研究方法209
12.2.3 声子晶体的缺陷态210
12.2.4 声子晶体的应用211
12.3 转移矩阵方法与一维声子晶体的带结构212
12.3.1 运动方程212
12.3.2 转移矩阵方法213
12.4 折射率呈余弦变化的一维光子晶体带结构216
12.4.1 弹性波波动方程216
12.4.2 电磁波动方程218
参考文献219
第13章 弹性波在介质中的传播成像及犖犆犅法正则参数的选择221
13.1 弹性波221
13.2 犉狉犲犱犺狅犾犿方程的离散化221
13.3 逆散射成像中的正则化方法223
13.3.1 犜犻犽犺狅狀狅狏方法223
13.3.2 截断奇异值方法224
13.3.3 犔-曲线法225
13.4 犅狌狉犵谱估计与犓-犛检验225
13.5 求正则参数的归一化累积频谱犅狌狉犵法228
参考文献231
第14章 犖犆犅正则化犔犪狀犮狕狅狊超声反卷积大规模逆成像232
14.1 超声解卷面临的问题232
14.2 犔犪狀犮狕狅狊-犖犆犅混合法解卷233
14.2.1 卷积问题的离散化233
14.2.2 犔犪狀犮狕狅狊混合法求解大规模逆问题235
14.2.3 正则犖犆犅方法235
14.3 算法实现与模拟236
参考文献237
第15章 基于光流的超声心动图心肌运动与变形分析238
15.1 光流的基本概念239
15.1.1 光流239
15.1.2 运动场与光流240
15.1.3 光流的梯度约束方程241
15.1.4 孔径问题242
15.2 光流法243
15.3 不同模型光滑项选择248
15.4 中值公式250
15.4.1 以犜犞模型为基础的中值公式计算250
15.4.2 图像离散的中值公式计算252
15.5 经典犎狅狉狀-犛犮犺狌狀犮犽鲁棒性函数光流估计255
15.6 离散中值滤波高阶犜犞模型的计算256
15.6.1 函数光流估计的全变差中值滤波离散方程256
15.6.2 阶梯效应的消除257
15.6.3 改进的函数光流估计与中值公式的计算259
15.6.4 对高阶项模型的改进方式261
15.7 实验结论与数值计算262
参考文献269]]>
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