用于乳腺超声透射断层成像的飞行时间精确计算方法

发布时间：2021-08-27 08:00

　　目的:针对乳腺超声透射断层成像,提出一种精确计算超声波飞行时间（TOF）的方法,用于乳腺声速图像的高质量重建。方法:利用k-wave平台设置超声透射断层扫描环境,获取两种不同复杂度的数字乳腺体模的扫描数据,分别使用提出的极值点法及常用的阈值法、过零点法和峰值法计算出TOF,并借助滤波反投影算法重建声速图像。结果:简单体模的成像实验表明,利用峰值法计算的TOF难以重建出完整的声速图像。复杂体模的成像实验表明,利用极值点法计算的TOF重建出的声速图像在均方根误差和结构相似度指数上均最优,与阈值法和过零点法相比,极值点法对应均方根误差分别减少了6.32%、1.26%,结构相似度指数分别增加了3.31%、6.63%。结论:本研究提出的极值点法能够精确计算出TOF,有助于乳腺超声透射断层成像进行高质量的声速图像重建。 

【文章来源】：中国医学物理学杂志. 2020,37(05)CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

发射源的波形图Fig.1Waveformoftheemissionsourcet/μs00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0

中，声波的TOF用于重建声速图像，声波的衰减系数用于重建衰减系数图像。TOF是声波穿过组织所需的时间，可以认为是声波在组织中的传播时间沿着传播路径的积分，表示为：ΔT=∫abdl/dv（2）其中，l为声波在组织中的传播路径；v为组织的声速参数。0.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.800.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0图1发射源的波形图Fig.1Waveformoftheemissionsourcet/μs幅值Y-轴/mm-40-30-20-10010203040-40-30-20-10010203040X-轴/mm图2超声传播示意图Fig.2Diagramofultrasoundpropagation第5期高鹏,等.用于乳腺超声透射断层成像的飞行时间精确计算方法--553

值法是指确定信号的最大幅值，通过计算获得接收信号峰值的时间，再与发射信号峰值的时间做差，差值即为传播时间。峰值的选取较为简单，选取接收信号波形中幅值最大的点，但选取的精度与探测器的采样频率有很大关系。若采样频率越小，那么采样间隔就越大，误差就越大，很难在声波中得到精确的峰值点。所以可以取接收到的最大值点P1(T1,V1)以及两个相邻点P2(T2,V2)、P3(T3,V3)，共3个点，计算出声波到达t/s00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.03210-1-2-3×10-5图3超声传播参数提取示意图Fig.3Diagramofultrasoundpropagationparameterextraction幅值图4等距扇束扫描示意图Fig.4Diagramofisometricfanbeamscanning--554中国医学物理学杂志第37卷

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光声-超声协同的多模成像系统[J]. 陶超,项四平.  中国医学物理学杂志. 2016(12)
[2]基于超声医学应用的声传播的研究[J]. 姚文苇.  中国医学物理学杂志. 2014(04)
[3]基于双阈值比较法超声波流量计信号处理[J]. 陈洁,余诗诗,李斌,樊辰阳.  电子测量与仪器学报. 2013(11)
[4]一种高精度超声波到达时刻的检测方法[J]. 陈建,孙晓颖,林琳,王波.  仪器仪表学报. 2012(11)

博士论文
[1]乳腺超声断层图像重建:计算与性能分析[D]. 奥玛尔.华中科技大学 2012

硕士论文
[1]基于反向传播算法的超声断层成像重建方法研究[D]. 张值豪.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3365974