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Use of Chirps in Medical Ultrasound Imaging

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多普勒成像

多普勒成像

A  “chirp”  is  a  frequency  modulated  signal  widely  used  in  ultrasound  imaging  to  increase  the  signal-to-noise  ratio  and  penetration  depth.  In  medicalultrasound  imaging,  resolution  and  penetration  are  two  major  criteria  thatare  inversely  proportional.  Because  of  this  inverse  relation,  short  durationpulses  cannot  achieve  a  high  resolution  with  good  penetration.  The  reasons  for  this  trade-off  are  the  decrease  in  signal  energy  due  to  shorter  pulseduration  and  the  attenuation  in  tissue,  which  increases  with  the  excitation  frequency.  The  chirp  coded  excitation  however  can  increase  the  totaltransmitted  energy  using  longer  pulse  durations,  while  the  resolution  canbe  recovered  by  decoding  on  receive.  Therefore,  chirp  signals  offer  potentialadvantages  over  single  carrier  short  duration  pulses  for  medical  imaging.

This  work  addresses  the  possible  problems  encountered  in  medical  ultrasound  imaging  with  chirps  and  offers  new  solutions  to  these  problems  interms  of  signal  processing.  These  proposed  solutions  are  then  applied  tothree  major  categories  of  medical  ultrasound  imaging;  hard-tissue  ultrasound  imaging,  soft-tissue  ultrasound  imaging  and  contrast-enhanced  ultrasound  imaging.

The  application  of  coded  excitation  in  medical  ultrasound  imaging  is  themain  motivation  behind  this  work.  Therefore,  the  concepts  of  frequencymodulation  and  matched  filtering  are  introduced  first,  and  ultrasound  specific  problems  for  pulse  compression  of  chirps  are  discussed.  Examples  aregiven  on  specific  applications  and  circumstances,  where  the  performance  ofthe  traditional  pulse  compression  techniques  drops  significantly

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