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Disertación de Maestría
DOI
10.11606/D.59.2015.tde-24072015-144954
Documento
Autor
Nombre completo
Danilo Januario Camara
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Ribeirão Preto, 2015
Director
Tribunal
Carneiro, Antonio Adilton Oliveira (Presidente)
Assef, Amauri Amorin
Moraes, Eder Rezende
Título en portugués
Plataforma de ultrassom programável dedicada à pesquisa
Palabras clave en portugués
Fotoacústica
FPGA
Ultrassom
Resumen en portugués
Para o aperfeiçoamento das técnicas existentes e para o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico por ultrassom equipamentos dedicados à pesquisa são necessários. Esses equipamentos devem possibilitar controle total da forma de excitação dos elementos piezoelétricos e acesso aos dados recebidos na sua forma pré-processada. Apesar de existirem equipamentos com essa finalidade, alguns deles ainda são limitados em relação aos controles de emissão e acesso aos dados raw por permitirem acesso apenas após a realização de um beamforming de recepção, como a aplicação de soma e atraso e apodização. Outro fator relevante sobre as máquinas voltadas para a pesquisa é o seu alto custo. Nesse projeto foi proposto um sistema de ultrassom de 8 canais, open source voltado à pesquisa, permitindo assim que seja reduzido o custo relacionado a propriedade intelectual do equipamento, e que permita controle completo dos parâmetros de emissão e recepção das ondas acústicas. Esse sistema de ultrassom foi construído utilizando kits de desenvolvimento comerciais. Os resultados adquiridos mostram que foram alcançadas variações de frequência de emissão de 1,79 MHz a 50 MHz, controles dos atrasos de emissão para controle de focalização dinâmica com resolução de 10 ns, controle de codificação do pulso, amplitude de excitação entre 10 e 140 V e acesso aos mapas RF na forma pré-processada, amostrados à uma frequência de 40 MHz. Os mapas de pressão acústica máxima foram adquiridos para diferentes profundidades de foco utilizando um hidrofone agulha e as imagens obtidas foram similares às simuladas anteriormente no software K-Wave. A etapa de recepção permitiu o acesso aos dados pré-beamforming de recepção, possibilitando o uso em técnicas que utilizam reconstrução por reversão no tempo, por exemplo. O sinal recebido utilizando o código desenvolvido permaneceu com aquisição incorreta de algumas amostras devido à problemas de timings internos do controlador do sistema que precisam ser corrigidos. Ao final do projeto foi demonstrada a utilização da plataforma construída na modalidade de imagem de fotoacústica.
Título en inglés
Proggrammable ultrasound research platform
Palabras clave en inglés
FPGA
Photoacoustic
Ultrasound
Resumen en inglés
In order to improve existed techniques and to help the development of new diagnostic techniques for ultrasound, research ultrasound equipment is needed. This equipment is focused on providing flexibility for those who involved in improvement of existing and new diagnostic techniques for ultrasound imaging. However, most of the equipment dedicated to research are expensive and sometimes do not provide unrestricted access to the very basic level. For instance, the full control of the form of excitation of piezoelectric elements and accessing to pre-beamformed data are two examples. For this purpose, we developed an 8-channel, open source ultrasound system to overcome beamforming limitations, providing access to raw data before sum-and-delay and apodization. Our purpose was focused on providing an open source ultrasound research system in which we reduced the high-cost related to intellectual property of the commercial available equipment. The system developed allows complete control of emission parameters and reception of acoustic waves, which permitted variations in transmission frequency of 1.79 MHz to 50 MHz, dynamic focusing with 10 ns resolution, pulse coding control, amplitude excitation with range 10 V to 140 V and access to pre-processed signals sampled with 40 MHz frequency. The effects of different configurations were evaluated acquiring sound pressure maps. The maps obtained were in agreement with simulated pressure maps, which were generated using K-Wave software. One example is presented in the project from the evaluation of the system in photoacoustic application. The data acquired were used for reconstruction of photoacoustic imaging, using time-reversal reconstruction. Nevertheless, due to internal system timing, a sampling problem during acquisition needs to be corrected. Although, at the end of the project, a photoacoustic imaging was provided to demonstrate the systems functionality.
 
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Fecha de Publicación
2015-10-06
 
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