超聲成像技術(shù)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)超聲診斷中極為重要的技術(shù),它利用脈沖回波檢測原理對人體組織進行成像,協(xié)助臨床應(yīng)用對各種病癥進行診斷。由于其廉價、使用方便、無副作用等優(yōu)點,已成為當(dāng)今四大主流醫(yī)學(xué)成像手段之一。超聲成像技術(shù)雖然在臨床上得到了非常廣泛的應(yīng)用,但由于超聲基礎(chǔ)成像理論的一些限制,當(dāng)前的超聲成像技術(shù)仍存在許多問題值得研究。目前存在的主要問題有：空間分辨率低,難以區(qū)分距離相近的成像目標(biāo)；圖像質(zhì)量受噪聲干擾嚴(yán)重,圖像清晰度、對比度不是很好；幀頻低,時間分辨率不夠高,對運動器官的實時診斷存在不利的影響。在實際應(yīng)用中,許多因素是互相牽制的。因此如何協(xié)調(diào)、有效地解決以上問題,獲得高性能的超聲成像系統(tǒng)對于臨床診斷具有非常重要的意義。本論文首先研究了超聲成像基本原理以及超聲系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu),然后系統(tǒng)分析了影響超聲成像系統(tǒng)幀頻和圖像質(zhì)量這兩大關(guān)鍵問題的各種因素,并總結(jié)了當(dāng)前針對這兩大關(guān)鍵問題存在的主要解決方法,這對于認(rèn)識超聲基礎(chǔ)成像理論,以及設(shè)計高性能的超聲成像系統(tǒng)具有重要的指導(dǎo)意義。本論文首次提出了基于稀疏理論的平面波發(fā)射超聲成像方法。平面波發(fā)射是提高超聲成像幀頻的一種有效方法,而如何提高單次平面波發(fā)射下的成像質(zhì)量是高幀頻平面波發(fā)射成像領(lǐng)域有待解決的難點問題。本論文由線性超聲成像模型出發(fā),應(yīng)用過完備字典的稀疏表示理論,推導(dǎo)出稀疏表示超聲成像模型,直接由采集到的單次回波數(shù)據(jù)得到高分辨率、高對比度的超聲圖像。論文利用超聲仿真軟件Field Ⅱ進行了數(shù)據(jù)仿真,實驗結(jié)果驗證了本文模型可以有效地提高超聲圖像的分辨率、對比度,成像質(zhì)量得到了極大的改善。而且在抵抗噪聲的能力上都有很好的表現(xiàn)。針對超聲圖像固有的斑點噪聲問題,本論文研究分析了斑點噪聲的形成機理以及對超聲圖像質(zhì)量的影響。為了在去除超聲斑點噪聲的同時能更有效保護圖像細(xì)節(jié),本文結(jié)合歐拉彈性能量模型,提出一種基于變分法的自適應(yīng)最小能量去噪模型。同時為了解決數(shù)值求解過程中迭代次數(shù)與迭代步長的矛盾,本文提出迭代停止準(zhǔn)則和自適應(yīng)變步長去噪算法。仿真和真實超聲圖像的實驗結(jié)果表明了算法不僅在去噪的同時能夠很好地保護細(xì)節(jié)信息,而且能有效地減少迭代次數(shù)。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：R445.1
【部分圖文】：

形孔輕超聲成像系統(tǒng)中，由于每個陣元的激勵信號幅度相等，遠場波束模型是??ｓｉｎｅ函數(shù)，導(dǎo)致發(fā)射聲場除了在成像波束方向上存在一個主瓣外，在其他方向還??存在較大的旁瓣，如圖２．１３所示。位于旁瓣的最大反射信號會被誤當(dāng)成一個弱??的在軸反射信號，從而嚴(yán)重影響了成像質(zhì)量。??１７??

…Ａ＾－１?（２．２０）??Ｖ?Ｎ－＼）?Ｖ?Ｎ－＼）??圖２．１４所示為加入變跡前后波束的對比。加入變跡后波束的旁瓣明顯降低，??這表明幅度變跡可臥有效地抑制旁瓣，從而降低旁瓣干擾的影響，提高團像的對??比度；但與此同時，主瓣寬度相比于沒有變跡的波束明盈變寬，這說明加入幅度??１８??

（ａ）．?Ａ是探頭發(fā)射的超聲波，Ｂ是接收到的回波化）．Ａ是發(fā)射的超聲波，Ｂ是Ａ的二次諧，??Ｃ是接收的回波。??圖２．１８超聲發(fā)射信號及其諧波??諧波成像技術(shù)是超聲成像領(lǐng)域的又一里程碑，這一技術(shù)具有許多有利于診斷??的特性。首先，具有良好的信噪比。受組織非線性特性的影響，超聲波在體內(nèi)傳??播時會產(chǎn)生非線性失真，從而產(chǎn)生諧波，隨著傳播深度的增加，聲波的非線性失??真越嚴(yán)重，產(chǎn)生的諧波越多。但是對于導(dǎo)致基波成像偽像的主要因素含氣組織，??由于其帶來的非線性失真很小，所Ｗ其產(chǎn)生的諧波成分很弱，因此可Ｗ利用諧波??成像來抑制這些偽像和提高成像信噪比［３２］。其次，可Ｗ提高空間分辨率和對比??度分辨率。由于主聲束的諧波強度高于旁瓣，返回的諧波波長比基波波長短，因??此諧波波束比傳統(tǒng)的波束的主瓣更窄
【參考文獻】

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1 李鵬;醫(yī)學(xué)超聲成像中若干新技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2009年

本文編號：2846233