论文部分内容阅读
超声治疗是一种重要的物理治疗手段，近二十年来超声治疗技术步入了新的发展时期，应用领域愈加广阔。临床早已证实超声波对骨折愈合的促进作用，但普通的超声治疗仪发射的超声波强度高、穿透力差，因而主要作用于皮肤、肌肉和结缔组织，对骨骼等深部病灶疗效不佳。近年新研究的促进骨折愈合的超声治疗波，特点是低强度、采用低频正弦波或伪随机序列做超声治疗波的调制信号，具有穿透力强、致热效应小的优点，能在骨折愈合的各阶段刺激分泌CGRP(降钙素基因相关蛋白)，加快骨折愈合，缩短治疗时间，降低延迟愈合或不愈合的发生率。 随着电子信息技术的日新月异，医疗仪器的智能化程度也越来越高。本课题研究针对骨伤理疗设计的超声骨伤理疗仪，在采用促进骨折愈合的超声治疗波的同时，重视仪器的智能化，力图实现人机界面友好、操作简单、较高的控制精度、双通道输出的理疗仪器。作为专用于骨伤的理疗仪，它能推动超声骨伤理疗的临床应用，帮助众多的骨伤患者尽快恢复正常生活工作。 本课题运用了面向对象、面向应用的设计思想，对系统面向对象建模与设计。以ARM+FPGA架构搭建了系统框架，并在设计中充分发挥该架构在智能化理疗仪器中应用的优势。针对本课题需要定制并移植了嵌入式操作系统WinCE，ARM主控软件运行在WinCE下，大尺寸的触摸液晶屏，操作者熟悉的界面，令仪器易学易用。通过自行编写的GPIO、PWM驱动程序，主控软件可独立控制双通道的治疗启停、定时治疗和调节输出功率。 研究了应用数字自然采样法结合 DDS技术在 FPGA上产生所需超声治疗波的方法，并使用SystemVerilog语言建模，在Actel Flash FPGA上实现了一个通用治疗波发生平台。该平台接收来自 ARM模块的调制波形数据，可选低频方波、正弦波或伪随机序列作为调制波形，输出频率可调、精度高、稳定性好、双通道输出。最后对治疗波发生器的设计优化进行了初步研究，经过分析与试验，找到了一种基于流水线思想的方法，利用FPGA的并行性、高速度，解决了原设计在高时钟频率下无法工作的问题。