發(fā)布時(shí)間：2020-04-22 04:06

【摘要】：醫(yī)學(xué)成像技術(shù)作為一種輔助醫(yī)生進(jìn)行臨床診斷的重要手段,其重要性與普適性使它成為被廣泛研究的領(lǐng)域之一。醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域的研究人員一直朝著圖像高質(zhì)量、病人無侵入、低成本的方向拓展研究。近幾十年來,醫(yī)學(xué)成像技術(shù)日益發(fā)展,從最初的x射線成像,到目前的磁共振圖像(MRI)、計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、超聲成像和光聲成像。其中,超聲成像技術(shù)和光聲成像技術(shù)由于其無侵入、低成本、快速、可便攜化的特性,成為了醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。然而,受限于聲波的傳播特性、成像算法的弊端以及硬件發(fā)展,聲學(xué)圖像存在成像深度小,大量偽影,分辨率低等問題。圖像質(zhì)量對(duì)于臨床診斷與治療有重大意義,因此,本文針對(duì)聲學(xué)圖像中的目標(biāo)混疊和分辨率低下問題,提出了一種基于信號(hào)處理的圖像優(yōu)化方法�？紤]到光聲信號(hào)與超聲信號(hào)本質(zhì)上是多個(gè)質(zhì)點(diǎn)處信號(hào)的疊加的結(jié)果,可以看作是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)處信號(hào)與表征目標(biāo)大小的正極信號(hào)的卷積結(jié)果。所以,本文中所提出的方法是以反卷積算法為主,以經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法作為后續(xù),對(duì)超聲探頭采集到的原始信號(hào)進(jìn)行處理,再將處理后的信號(hào)按照統(tǒng)一的成像算法重建為圖像。其中,反卷積算法中所使用的卷積核是通過實(shí)測(cè)獲得。本文所提出的方法可以減輕信號(hào)間的混疊,最終減輕圖像中的混疊,令圖像中原本難以辨認(rèn)的微小結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)信息得以展現(xiàn)。本文中提出的方法對(duì)于光聲信號(hào)與超聲信號(hào)均適用,遂本文針對(duì)光聲圖像優(yōu)化和超聲圖像優(yōu)化分別設(shè)計(jì)了多個(gè)仿真與實(shí)驗(yàn)。其中,仿真部分均使用k-Wave工具箱來實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)采集部分使用Verasonics采集平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與部分圖像重建工作,光聲信號(hào)采集時(shí)使用Opotek作為激光源。圖像的優(yōu)化效果以對(duì)比的方式呈現(xiàn),在使用相同成像算法的前提下,比較原始信號(hào)和處理后的信號(hào)重建出的圖像質(zhì)量的優(yōu)劣。對(duì)于方法的有效性的驗(yàn)證工作,本文從直觀的視覺角度和客觀的量化評(píng)價(jià)指標(biāo)兩方面都進(jìn)行了對(duì)比和驗(yàn)證。通過比較多組仿真與實(shí)驗(yàn)中信號(hào)處理前后所重建出的圖像的質(zhì)量對(duì)比結(jié)果,可以說明經(jīng)過處理后的信號(hào)所重建出的圖像質(zhì)量是優(yōu)于原始信號(hào)所重建出的圖像的,這一結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出的信號(hào)處理方法的有效性。
【圖文】：

表的是成像目標(biāo)的反射特性分布，可以理解為反射聲源分布，，因?yàn)槌暢上裰械腻义习l(fā)射聲波裝置是超聲相控陣，成像區(qū)域只能反射。逡逑圖２－２以超聲成像中的延時(shí)疊加重建算法的示意圖為例，對(duì)重建算法的執(zhí)行逡逑過程進(jìn)行闡述。圖２－３以光聲成像中成像區(qū)域延時(shí)疊加的示意圖來直觀地展示延逡逑時(shí)疊加的效果。逡逑９逡逑

邐疊加逡逑圖２－２超聲成像中延時(shí)疊加重建算法的流程示意圖逡逑從圖２－２中可以看到，假設(shè)左邊的紅點(diǎn)是反射性能最好的位置，那該位置對(duì)逡逑于聲波的反射效果最佳，可以認(rèn)為成反射聲源點(diǎn)。位于體表的超聲傳感器的各個(gè)逡逑陣元會(huì)收集到由反射聲源點(diǎn)反射而來的信號(hào)，然而由于陣元與反射聲源點(diǎn)的距離逡逑不同，會(huì)導(dǎo)致采集到的信號(hào)有早晚之分，也就是有不同的時(shí)延。以圖中為例，陣逡逑元３最早接收到信號(hào)，陣元１，邋５最晚接收到信號(hào)，所以要根據(jù)距離對(duì)其加上適逡逑當(dāng)?shù)臅r(shí)延使各個(gè)通道的信號(hào)對(duì)齊后，再將所有通道的信號(hào)疊加。疊加出的信號(hào)幅逡逑值大小就是最終超聲圖像上反射聲源點(diǎn)處的幅值大小。逡逑然后我們從另一個(gè)角度再來解釋延時(shí)疊加的重建原理，如圖２－３光聲成像中逡逑成像區(qū)域延時(shí)疊加的示意圖，我們是按照成像區(qū)域逐點(diǎn)進(jìn)行疊加，然后遍歷整個(gè)逡逑成像區(qū)域完成一副光聲圖像的重建。以單個(gè)陣元來看
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O429

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本文編號(hào)：2636125