شماره ركورد
26147
شماره راهنما
BIOMED2 253
عنوان
طراحي و شبيهسازي دستگاه سونوگرافي دستي باقابليت تصويربرداري در وضعيت B
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي- بيوالكتريك
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/11/25
صفحه شمار
68 ص .
استاد راهنما
محمدرضا يزدچي , عليرضا كريميان
كليدواژه فارسي
دستگاه سونوگرافي دستي , تصويربرداري پزشكي , شكلدهي پرتوها , آرايه پيزوالكتريك خطي , طراحي مبتني بر پردازنده قابلبرنامهريزي
چكيده فارسي
امروزه دستگاههاي سونوگرافي دستي (Hand-held Ultrasound) به دليل ابعاد كوچك، وزن كم، سهولت راهاندازي و قابليت استفاده در شرايط مختلف باليني، جايگاه ويژهاي در تصويربرداري پزشكي يافتهاند. اين دسته از دستگاهها بهويژه در شرايط اورژانسي، پزشكي پيش بيمارستاني و محيطهايي كه دسترسي به تجهيزات تصويربرداري پيشرفته محدود است، نقش مهمي در تسهيل فرايند تشخيص ايفا ميكنند. باوجود پيشرفتهاي قابلتوجه در توسعه دستگاههاي سونوگرافي دستي در سطح جهاني، اين تجهيزات در كشور عمدتاً از طريق واردات تأمين ميشوند و تاكنون راهكار بومي جامعي براي طراحي و توسعه آنها ارائه نشده است.
در اين پژوهش، طراحي و ساخت دستگاه سونوگرافي دستي مبتني بر پردازنده قابلبرنامهريزي ZYNQ-7000 مدل XC7Z020 باقابليت تصويربرداري در وضعيت روشنايي مورد بررسي قرار ميگيرد. معماري پيشنهادي باهدف كاهش توان مصرفي، كوچكسازي دستگاه و بهينهسازي هزينههاي نهايي طراحي شد و تلاش برآن شد كه ضمن حفظ كيفيت تصوير، امكان پيادهسازي در قالب يك دستگاه قابلحمل فراهم شود. در ساختار پيشنهادي، از يك آرايه پيزوالكتريك خطي 128 عنصري استفاده شده است كه با بهرهگيري از روش شكلدهي پرتو (Beamforming) و پردازش سيگنال مناسب، امكان توليد تصاوير دوبعدي در وضعيت روشنايي را فراهم ميسازد.
با تعبيه واحد پردازش درون پروب، حجم دادههاي انتقالي كاهش يافت، سرعت پردازش افزايش يافت و ابعاد فيزيكي كل دستگاه نيز كاهش يافت. همچنين، ارائه خروجي تصوير از طريق رابط HDMI و نمايش تصاوير بر روي نمايشگرهاي استاندارد، بهعنوان يكي از قابليتهاي كاربردي دستگاه در نظر گرفته ميشود. در اين پژوهش، طراحي زيرسامانههاي اصلي شامل مسير فرستنده و گيرنده، تطبيق امپدانس مبدل، پردازش سيگنال و منابع زمان و تغذيه انجام شد و عملكرد آنها از طريق مدلسازي و شبيهسازي مورد ارزيابي قرار گرفت.
نتايج حاصل از اين مطالعه نشان ميدهد كه معماري پيشنهادي از نظر فني قابليت توسعه و پيادهسازي عملي را دارد و ميتواند بهعنوان گامي مؤثر در مسير بوميسازي فناوري سونوگرافي دستي، كاهش وابستگي به واردات و ارتقاي توانمنديهاي علمي و فناورانه داخلي موردتوجه قرار گيرد.
كليدواژه لاتين
Hand-Held Sonography , Medical Imaging , Beamforming , Linear Array Piezoelectric , Design Based on a Programmable Processor
عنوان لاتين
Design and Simulation of a Hand-Held Ultrasound Device with B-mode scan
گروه آموزشي
مهندسي پزشكي
چكيده لاتين
Nowadays, hand-held ultrasound devices have gained a prominent position in medical imaging due to their compact size, lightweight structure, ease of operation, and applicability in various clinical settings. These devices play a significant role in facilitating the diagnostic process, particularly in emergency medicine, pre-hospital care, and environments where access to advanced imaging equipment is limited. Despite the considerable progress achieved in the development of hand-held ultrasound devices worldwide, such equipment is mainly supplied through importation in Iran, and no comprehensive indigenous solution for their design and development has yet been introduced.
In this study, the design and development of a hand-held ultrasound device based on the Xilinx Zynq-7000 XC7Z020 programmable System-on-Chip (SoC) with B-mode imaging capability is investigated. The proposed architecture was designed to reduce power consumption, minimize the overall dimensions of the device, and optimize the final manufacturing cost while maintaining image quality and enabling implementation in a portable platform. The proposed system employs a 128-element linear piezoelectric array, which, together with an appropriate beamforming technique and signal processing algorithm, enables the generation of two-dimensional B-mode ultrasound images.
By integrating the processing unit inside the ultrasound probe, the volume of transmitted data was reduced, the processing speed was increased, and the overall physical dimensions of the device were minimized. In addition, an HDMI interface was adopted to provide image output for display on standard monitors as one of the practical features of the proposed device. The principal subsystems, including the transmit and receive paths, transducer impedance matching network, signal processing unit, timing circuits, and power supply subsystem, were designed, and their performance was evaluated through modeling and simulation.
The results of this study demonstrate that the proposed architecture is technically feasible for further development and practical implementation. It can serve as an effective step toward the localization of hand-held ultrasound technology, reducing dependence on imported equipment, and enhancing domestic scientific and technological capabilities.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
168258
نويسنده