Digital beamforming technigues and VLSI circuits for medical ultrasound imaging

Abstract

Özet TIBBI ULTRASONIK GÖRÜNTÜLEME İÇİN SAYISAL DEMETLEME YÖNTEMLERİ VE TÜMDEVRELER Mustafa Karaman Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Doktora Tez Yöneticileri: Prof. Dr. Hayrettin Köymen ve Prof. Dr. Abdullah Atalar Aralık 1992 Evreli dizilerle gerçekleştirilen tıbbi ultrasonik görüntülemede, sayısal bir ön elektronik donanım oluşturmak için sayısal demetleme yöntemleri ve tümleşik devreler önerilmiştir. Zamanlama doğruluğunu arttırmak için verimli bir örnekleme arttırma yöntemi incelenmiştir. Raster noktalara odaklamaya dayalı bir sayısal demetleme yöntemi sunulmuştur. Raster ve radyal noktalara odakla yarak gerçekleştirilen demetleme yöntemlerini karşılaştırmak için, bir ultrasonik fanlonıtlaıı elde «dilen deneysel veriler kullanılarak oluşturulan ultrasonik sektör görüntüler sunulmuştur. Evre bozukluklarını gerçek zamanda düzeltmek için verimli bir yöntem önerilmiştir. Yöntemin verimliliği, fantomdan deneysel olarak alınan normal ve bozuk evreli veriler kullanılarak incelenmiştir. Önerilen bütün yöntemler için tümdevre yapıları ve bunların yüksek ölçekli tümdevre tasarım teknikleri ile gerçekleştirilmesi sunulmuştur. Anahtar y sözcükler: Tibbi ultrasonik görüntüleme, sayısal demetleme, evreli dizilerle demetleme, evre bozukluklarının düzeltilmesi, tümdevre.

Abstract DIGITAL BEAMFORMING TECHNIQUES AND VLSI CIRCUITS FOR MEDICAL ULTRASOUND IMAGING Mustafa Karaman Ph. D. in Electrical and Electronics Engineering Supervisors: Hayrettin Köymeıı, Ph. D. and Abdullah Atalar, Ph. D. December 1992 For phased array medical ultrasound imaging, digital beamforming techniques and VLSI circuits are studied to form a fully digital receive front-end hardware. To increase the timing accuracy in beamforming, a computationally efficient upsampling scheme is examined. A digital beamforming method based on receive focusing at the raster focal points is proposed. The sector images of the resolution phantom, reconstructed from the phased array experimental data by beamforming at the radial and raster focal points, are presented for comparison of the image resolution performance of the two beamforming schemes. For adaptive beamforming, a phase aberration correction technique with very low computational complexity is described. Image quality performance of the technique is examined by digitally processing the non-aberrated and aberrated phased array experimental data sets of an ultrasound resolution phantom. VLSI circuits and their implementations for the proposed techniques are presented. Keywords:. Medical ultrasound imaging, digital beamforming, phased array beamforming, phase aberration correction, VLSI circuit.