超声全波形反演在骨定量测量中的应用研究

发布时间：2021-06-06 22:30

　　骨密度测量是预防和诊断骨科疾病的重要手段之一,超声定量测量利用超声在骨介质中的传播速度等参数的值反映骨密度的大小,具有无放射损伤,价格低廉等优点。传统的超声定量测量方法不能反映骨的内部结构,将层析成像技术和超声波结合,利用全波形反演算法能得到组织横截面的骨参数图像。全波形反演算法通常在地震数据处理中使用,可以得到准确的地下模型参数。超声定量测量与地震数据处理相比主要由以下四个不同:（1）地震源的频率一般仅为10Hz到30Hz,超声源的频率一般为100KHz以上。（2）超声波在骨头与周围的软组织中传播的速度相差过大,且过渡带很窄,存在较大的突变,反演的过程中很容易陷入局部最小值和产生周期跳变现象。（3）骨密度反演中网格尺度更小,通常为毫米级或者微米级,因此需要精确度更高的反演算法。本文对传统的全波形反演算法的正演部分和反演部分均进行了改进,创新的将全波形反演算法应用在了骨超声定量测量中,克服了两者之间转换的难点,满足了骨定量测量中的需求,能成功得到骨组织速度参数和密度参数的大小和分布。在正演部分中,本文提出了一种新的混合网格算法,通过网格点上的波场耦合,可以分别在计算区域使用规则网格而在... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１超声透射法测量跟骨的ＳＯＳ值??

有考虑散射和频散，因此误差较大。??干式耦合??图１．１超声透射法测量跟骨的ＳＯＳ值??第一到达波法（ｆｉｒｓｔ?Ａｒｒｉｖｅｄ?ｓｏｕｎｄ．?ＦＡＳ）属于纵向传播技术［１４，１５］，它与超声投??射法原理几乎相同，第一到达波是指由发射探头发射后沿皮质骨表面传播后最先??到达接收探头的信号波，其传导速度即为这种方法的ＳＯＳ值。该方法是用超声??在皮质骨中ＳＯＳ值来反映长骨皮质骨厚度及孔隙率等骨质状况。测量的关键点??同超声投射法一样，为发射和接收的时间差Ａｔ，判定方法也可以相互使用。因此??ＦＡＳ方法也不能反映整个皮质骨厚度内部的结构特性并且ＦＡＳ方法的幅度??较小，在传播距离上衰减较大．在测量时较难分辨其波形。??３??

ｉｎｎ＂??＾??图１．２第一到达波法测量皮质骨的ＳＯＳ值??为了充分利用ＳＯＳ值同骨微观结构有关的优点，我们应该尽可能的去得到??能反映骨内部结构的ＳＯＳ值的图像，而不仅仅是某一段的平均值。１９７０年，由??Ｊ．Ｆ．Ｇｒｅｅｎｌｅａｆ?提出?了超声?ＣＴ?成像（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?Ｃｏｍｐｕｔｅｄ?Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，?ＵＳＣＴ）的??基本理论Ｈ７］。该算法结合了计算机层析成像技术和超声波，使用直射线近似或者??玻恩近似等反演算法得到组织横截面的骨参数图像。１９９４年，Ｂ．Ｍｉｇｅｏｎ和??ＲＭａｒｃｈｅ将ＵＳＣＴ方法应用在胸部图像的处理中［１８］，随着计算机功能的强大，??这种算法也逐渐应用到了骨密度ＳＯＳ的计算中。??射线理论起源于几何光学中光的传播路径研宄。在早期ＵＳＣＴ方法中，超声??波是以直线形式传播作为假设条件

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于波动方程理论的地震波场数值模拟方法综述[J]. 朱多林,白超英.  地球物理学进展. 2011(05)
[4]频率域全波形反演方法研究进展[J]. 卞爱飞,於文辉,周华伟.  地球物理学进展. 2010(03)
[5]地震波形反演技术的应用[J]. 张荣忠,袁诚.  天然气工业. 2009(02)
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[7]波动方程反演的全局优化方法研究[J]. 孙卫涛,董渊.  地球物理学进展. 2007(03)
[8]声波方程完全匹配层吸收边界[J]. 王守东.  石油地球物理勘探. 2003(01)
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[10]二维声波方程速度反演的一种方法[J]. 王守东,刘家琦,黄文虎.  地球物理学报. 1995(06)

硕士论文
[1]基于DSP的定量超声法骨密度检测系统研究[D]. 冉莉.江苏大学 2010



本文编号：3215266