新式眼科B型超声确诊仪
发布时间:2022-11-24 09:28:55

  摘要:本规划以Winbond公司的W78E58单片机为体系的操控中心,选用最新的使采样操控模块和显现操控模块相对独立,从而使本仪器具有很高的集成化程度、很强的规划灵敏性。一起,因为

  改革开放以来,全国人民生活水平日益进步,健康越来越遭到人们的高度重视。眼睛是心灵的窗户,眼睛的健康对人们来说更是重要。眼病的医治需求建立在切当的确诊根底之上,眼科B型超声确诊仪便是这样一种能切当确诊眼病的仪器,它能够用来确诊视网膜掉落、眼内和眼眶肿瘤、玻璃体混浊、出血、眼底病变及眼内异物等疾病。我公司在引入、吸收国外同类产品的根底上,开发了具有自主知识产权的新式眼科B型超声确诊仪。本仪器以8031系列单片机作为操控中心,选用FPGA规划技能和FIFO芯片,成像质量好、集成度高、规划灵敏,和国内外同类仪器比较具有较高的功用价格比。

  自从50年代初超声勘探开端运用于医学至今,超声确诊技能已有了长足的开展。超声确诊仪更是办法多样,类型杂乱。

  超声确诊仪一般按三种办法分类,它们是:①按图画信息的获取办法分类,由此可区分为反射法超声确诊仪、多普勒法超声确诊仪和透射法超声确诊仪;②按图画信息显现的成像办法分类,则可将超声确诊仪分为A型、M型、B型、P型、BP型、C型、F型以及超声全息等各种,除A型和M型外,其它均属广义的B型规划;③按超声波束的扫描办法分类,超声确诊仪又分为低速(手动)扫描、高速机械线性扫描、高速机械扇形扫描、高速电子线性扫描和高速电子扇形(相控阵)扫描等。

  反射法和多普勒法超声确诊仪器技能比较老练,已在医学科研和临床中得到遍及运用。反射法超声仪器是依据超声在通过不同的声阻抗安排界面时会发生较强反射的原理作业的,按图画显现办法分类的A型、M型、B型、P型、BP型、C型和F型超声确诊仪统属反射法超声仪器,就成像办法而言,A型选用起伏调制的回波显现法,M型选用辉度调制的时基显现法,而B型、BP型、C型和F型则选用辉度调制的二维声像图显现法,且一般可完结实时动态成像显现。多普勒法超声仪器则是依据超声传达的多普勒效应作业的,有接连多普勒和脉冲多普勒之分。实时二维五颜六色多普勒血流显像仪则是近年来在接连多普勒及脉冲多普勒技能上开展的一项超声确诊新技能,是五颜六色B型显像技能与超声多普勒勘探技能相结合的产品,80年代中期运用于临床以来,至今已有了较快的开展。透射法超声仪器可望完结超声全息实时动态成像,现在尚处于研发中,未达到临床运用的水平。

  眼科超声在我国已运用20 余年,在眼科各种疾病的确诊上积累了丰厚的经历,已成为眼科临床不行短少的确诊东西。超声探查所供给的确诊信息是任何其他现代确诊办法所不行替代的,在眼内和眼眶疾病辨别确诊中起着非常重要的效果。开始的眼科超声确诊是运用内科的B超配以眼科专用探头进行的,可是内科B超昂扬的价格阻碍了它的推行,所以国内外各医疗器械出产厂商纷繁研发出产了一系列专门的眼科超声类仪器。我公司最新推出的KN-3000A眼科B型超声确诊仪便是专门为眼科疾病确诊所规划的高集成超声波确诊仪器。它能够确诊视网膜掉落、眼内和眼眶肿瘤、玻璃体混浊、出血、眼底病变及眼内异物等疾病。该确诊仪选用机械扇形扫描显现B型超声图画。

  超声波在媒质中传达,有波的叠加、反射、折射、透射、衍射、散射以及吸收、衰减等特性,一般遵从几许光学的准则。

  A超回波显现选用起伏调制(amplitude modulation),在显现屏幕上以横坐标代表被测物体的深度,纵坐标代表回波脉冲的起伏。

  B型超声确诊仪则通过机械的办法改动探头视点,从而使超声波束指向方位快速改动(相当于改动A超探头的方位),使每隔必定小视点,被勘探方向不同深度一切界面的反射回波,都以亮点(灰度)的办法显现在对应的扫描线上,便可构成一幅由探头摇摆方向决议的笔直扇面二维超声断层图画,称之为扇扫断层图画,或称剖面图。

  本仪器选用Winbond公司的W78E58单片机作为操控CPU进行采样操控、显现操控、通讯操控和人机接口处理,采样和显现则选用了Xilinx公司的Spartan XL系列FPGA进行,详细硬件框图如下:

  本仪器选用Winbond公司的W78E58单片机。W78E58是Winbond公司出产的高功用8位单片机,与规范的8052引脚、指令和片内资源全兼容,选用全静态规划,内含32Kbyte高功用FLASH ROM和256字节内部RAM,内建电源管理办法,具有完善的代码维护功用,能够有效地维护开发效果。

  自负规划现场可编程逻辑器材面世以来,先后呈现了两类器材:一类是依据SRAM体系结构的FPGA系列,另一类是依据fastFLASH技能的CPLD器材。一般在要求速度很快而功用简略的运用中运用CPLD,而在功用杂乱但对速度要求不是特别高的运用场合则运用FPGA。FPGA是80年代中期呈现的高密度可编程逻辑器材。FPGA及其体系软件是开发数字集成电路的最新技能。它运用核算机辅助规划,以电路原理图、高档言语、状态机等办法输入规划逻辑,供给功用模仿、守时模仿等模仿手法,在功用模仿、守时模仿都满意要求后,通过一系列的改换,将输入逻辑转化成FPGA器材的编程文件,以完结专用集成电路。FPGA具有容量大、规划资源丰厚、片内ROM及RAM规划灵敏等特色,可是它们需求在每次上电时进行数据加载。现在完结加载的办法有三种:选用并行PROM(EPROM或FLASH ROM)进行并行加载,选用串行PROM进行串行加载和运用单片机操控完结加载。榜首种办法办法需求占用较多的FPGA管脚资源,尽管这些管脚在加载完结后可用作一般I/O口,但在加载时不允许这些管脚有其它任何外来信号源,别的数据存储器PROM与FPGA之间的很多固定连线位数据线以及很多拜访PROM的地址线等使得PCB规划不便利。第三种办法选用单片机操控,由PROM中读取并行数据,然后再串行送出,因为涉及到单片机编程,关于开发者来说较为不便利。第二种办规律较为简略,占用资源少,PCB布线便利,并且一般供给FPGA芯片的厂家均供给相应的串行PROM芯片。归纳考虑今后,咱们挑选了串行PROM加载办法。

  本仪器中的采样操控和显现操控,各运用了一块FPGA芯片。依据仿真的成果以及咱们的设备状况,咱们选用了Xilinx公司Spartan XL系列的XCS30XLPQ208芯片。该芯片选用3.3V供电,信号兼容5V容限TTL电平,便于与常用外围器材接口;其内部的Logic Cells为1368个,最大体系门数为30000门,可装备块为576块,最大可用用户I /O数192个,彻底能够满意用户需求,且为今后的扩展和修正留有余地。一起,该芯片配套运用的Xilinx公司的XCS17S30XL串行PROM便于运用通用编程器进行编程。

  咱们选用了原理图和VHDL言语混合输入的规划办法,将杂乱的操控模块分块放在同一规划项目中,输入结束后进行功用模仿,承认功用精确后,再进行编译并履行FPGA器材内部的布局布线,一起生成守时模仿数据文件,然后进行守时模仿。在守时模仿满意要求后,将数据文件转化为通用编程器能够承受的文件格局。咱们选用了通用的Intel格局,然后运用通用编程器ALL-07对PROM进行编程。

  采样操控部分的功用为操控发生鼓励探头振元的同步窄脉冲、TGC操控信号、DF操控信号,并进行数据采样和地址转化,然后进行数值插补后将数据送入FIFO。该部分由一块XCS30XL完结,其框图(见虚线框内)如下:

  显现操控部分完结字符叠加、灰阶改换及规范VGA显现信号的生成,其框图(虚线框内)如下:

  该电路发生对探头振元的鼓励脉冲,其电路功用的好坏不只影响到超声发射的功率和接纳灵敏度,还关系到勘探深度和分辨率的好坏,因而关于超声仪器来说它具有较为重要的方位。

  现代超声确诊仪器一般运用所谓“冲击鼓励”的办法发生超声波发射,即通过对振元施加单个极性脉冲,使振元发生持续时间极短的机械振动。

  信号接纳部分将接纳到的回波信号扩大并进行检波,变成A/D转化器能够接纳的信号。其框图如下:

  整个软件悉数选用汇编言语编写而成,首要完结以下功用:输入ID(病历号)、切换TGC操控办法、切换灰阶改换办法、切换左右眼指示、挑选游标、移动选定的游标并核算两游标间的间隔、冻住或扫描图画,其流程图如下:

  本仪器样机通过规范体模测验,B型图画的横向分辨率≤0.5mm,纵向分辨率≤0.25mm,实践勘探深度≥52mm,横向方位几许精度≤10%,纵向方位几许精度≤5%,彻底满意规划的要求。通过和BME-210眼科A/B型超声确诊仪、索尔SPJY21-01手掌眼科A/B型超声确诊仪、索尔SMJY21-01台式眼科A/B型超声确诊仪、SONOMED公司 A/B-5500超声确诊仪、SONOMED公司B-1500B型超声确诊仪和TOMY公司UD-6000多功用A/B型超声生物扫描仪作比较,显现图画明晰,概括清楚,在国内机型中归于较好水平,但与国外先进水平比较,还有必定距离,需求进一步进步。

  6、何立民,《MCS-51系列单片机运用体系规划——体系装备与接口技能》,