多倾角发射分组互相关降噪的超快超声脑功能成像方法研究

小血流信号的检出是长期困扰超声多普勒成像的重要问题，提升该成像技术的检测灵敏度，开发鲁棒的降噪和伪影抑制方法具有重要的研究价值。近年来，基于多角度平面波相干复合发展而来的超快超声多普勒血流成像突破了传统聚焦超声成像的帧率瓶颈，可实现高灵敏度的微血流成像。而且平面波成像模式的发展也对超声降噪算法提出了新的需求。利用平面波发射条件下不同角度回波的血流信号的强相干性，有望实现降噪和伪影抑制。本研究探讨了角度分组互相关方法及其降噪在功能超声成像中的应用：首先将多角度平面波回波信号分为两个子组，信号经杂波滤除后对两子组数据进行时域互相关运算，从而获得降噪后的血流功率多普勒图像(PD)。大鼠脑血流成像和功能成像实验结果表明：本文提出的角度分组互相关降噪方法可提升血流图像信噪比约17～22 dB,有效抑制了图像中的非相干伪影，显著提升了超快超声脑功能成像的灵敏度。     

基于改进对数频谱差方法的超声衰减成像

给出了一种基于改进对数频谱差算法的超声衰减成像方法。不同于对数频谱差算法中以扫描数据包络信号的极值点进行数据分割,该方法先估计扫描回波数据与发射波的相关系数,并把其作为特征参量来对扫描数据进行分割。制备了3个含不同衰减粒子的仿组织模块,并测量其衰减系数,实验结果验证了本文方法是可行的。最后对仿组织模块进行超声衰减成像,得到的模块衰减图像进一步验证了本文方法的准确性。     

基于小波变换的超声弹性成像纵向应变计算方法的比较研究

超声弹性成像中，需要对组织的纵向位移估计进行差分操作，从而得到纵向应变．作者在以前的工作中，提出利用连续小波变换和离散小波变换进行纵向应变计算，从而去除差分操作对误差的放大作用．文中比较了不同小波函数和不同伸缩系数或分解级数的效果，并利用低通数字差分器的理论对小波变换的结果进行了分析．结果表明，在相同的伸缩系数或分解级数下，Gaus1小波函数能够获得最好的效果；然而，在相同或相近的差分器长度下，Haar小波函数能够获得最好的效果，该方法近似或等价于一种平滑差分器，结果与Savitzky-Golay差分器和最佳差分器接近．     

超声图像斑点抑制和边缘增强的异质扩散方法

证明了非锐化掩模滤波等价于具有Huber流导函数的PM异质扩散.基于最小可信尺度和局部尺度控制,提出一种用于对数压缩超声图像斑点噪声抑制的异质扩散(LSCAD)方法.该方法无需假设斑点统计分布,直接从一、二阶方向导数的局部特征估计噪声强度,并利用所估计的局部噪声设计可调扩散过程,能根据图像中斑点程度在任何位置或方向上停止.合成图像和临床B超图像实验证实,本法能有效抑制斑点噪声、增强组织边缘而不丢失特征细节.同时,将该方法与前人方法进行比较以验证其性能.     

基于有限衍射波的合成孔径三维超声成像

现有的三维(3D)超声成像由于受到二维(2D)传感器工艺复杂和传统聚焦成像中声波传播时间的限制,成像系统帧率和分辨率都比较低.为此提出了基于有限衍射波的合成孔径成像方法,该方法使用一维(1D)传感器发射有限衍射波声场,采用合成孔径技术对整个目标区域回波信号综合处理,利用Fourier变换进行成像.计算机仿真结果表明,该方法可以用来成像.在当前成像方法中,该方法可以同时获得较高的帧率和分辨率,并且降低了对传感器的要求,具有较大的发展应用空间.     

超声、磁共振和核医学成像的发展现状和趋势

超声、磁共振和核医学成像是独立于 X射线成像以外的三种医学影像技术。高档超声成像设备已经进入了采用数字多声道技术来提高成像的分辨率和实时性的时代 ,新兴的磁共振成像技术通过对磁场和表面线圈的改进、创新 ,其成像分辨率和实时性已经可以和 X射线CT一比高下 ,而对核医学来说传统的 γ照相机正在让位给发射型计算机体层 CT(SPECT)和正电子发射型 CT(PET)     

基于声全息的超透镜成像改进方法研究

针对空间Fourier变换的倏逝波近场声全息研究方法存在的缺陷,提出了在近场用声学超透镜代替离散分布在全息面上的声传感器的改进方法。先将声源信息汇聚于一点,再用声压传感器在聚焦点采集声源信息,实现声源识别、定位以及重建,从而有效地避免因离散采集而带来的"窗效应"和"卷绕误差"。建立物理模型,运用COMSOL软件模拟仿真,得到入射波与透镜汇聚声波的能量值比值接近1,成像效果良好,应用前景广阔。     

超声成像系统的动态孔径控制方法

动态孔径控制技术是超声成像系统的一个重要环节,良好的动态孔径控制技术能够有效地改善图像质量.在深入分析超声信号的合成波束分布规律的基础上,提出一种能够消除聚焦波束扫描死区的动态孔径控制方法.该方法根据探头阵元数对探测区域进行均匀的区域分割,计算得到完全覆盖相邻两条扫描线之间区域的聚焦波束在该深度下所需的波束宽度,再根据不同探测深度的波束宽度反推该深度下所需的孔径大小.该方法不受探头参数特性改变,以及探测对象变化的影响,在超声成像系统具有普遍适用性.仿真成像表明:采用该动态孔径控制方法能够有效提高超声图像的整体质量.     

基于多尺度分析的血管内超声图像去噪和增强

提出基于二进小波变换的血管内超声图像血液斑点噪声抑制和对比度增强算法.血液红细胞散射引起的斑点噪声属于乘性噪声,在对数域进行二进小波变换后,结合软阈值滤波法和硬阈值滤波法对不同尺度的小波系数进行萎缩处理,并提出了一种局部阈值估计方法.同时采用了基于多尺度边缘表示的,利用小波系数极值拉伸和Hermite多项式插值实现的快速增强算法.实验结果表明,与现有单独进行去噪处理的方法相比,该方法在抑制血液斑点噪声的同时增强了图像对比度,具有更好的实用性.     

有限衍射波高帧率超声成像研究综述

对高帧率超声成像方法进行综述,介绍基于加权处理的高帧率成像方法、改进的高帧率超声成像方法、基于方波加权的高帧率成像方法和其他形式的高帧率成像方法,还分析了高帧率成像方法中的阵元数量、图像质量与帧率等问题.     

具有低频传感和高频宽带吸收功能的超材料吸波体设计

基于钛酸锶和电阻膜设计了一种多层结构的具有低频传感和高频宽带吸波功能的超材料吸波体.超材料吸波体在低频1.09 GHz处产生了一个可用于传感测量的吸收峰;在高频9.2～10.9 GHz之间产生了一个宽带吸收峰,带宽达1.7 GHz.通过对超材料吸波体吸收频率处的表面电流分布进行监控,阐述了低频和高频处的吸波机理.仿真计算结果证实,吸波体在低频和高频处的吸波特性是极化无关的,但是对入射角度是敏感的.超材料吸波体具有结构简单、功能多等优点,在传感测量、探测和电磁隐身等领域具有潜在的应用价值.     

血管内超声图像的血液噪声抑制和对比度增强研究

提出基于二进小波变换的血管内超声图像血液斑点噪声抑制和对比度增强算法。根据血管内超声成像的特点估计噪声的方差,并由二进小波变换的分解结构给出局部阈值的计算方法,结合软阈值滤波法和硬阈值滤波法对不同尺度的小波系数进行萎缩处理。同时采用了基于多尺度边缘表示的,利用小波系数极值拉伸和Hermite多项式插值实现的快速增强算法。实验结果表明,与现有血管内超声图像去噪的方法相比,该方法在抑制血液斑点噪声的同时增强了图像对比度,保留了图像的细节,具有更好的实用性。     

提高超声图象分辨率的频域解卷方法

从Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ波动方程出发，导出了假定条件下超声成像模型．依据此模型对接收信号进行Ｗｉｅｎｅｒ逆滤波，实验表明这一方法能有效提高系统的分辨率     

调频信号发射脉冲逆转超声造影剂谐波成像方法

将基于超声造影剂的脉冲逆转谐波成像方法和调频信号发射谐波成像方法相结合，提出了调频信号发射脉冲逆转超声造影剂谐波成像方法．该方法发射一对具有余弦包络的幅度值相反的调频超声，将接收的一对回波信号求和、滤波、解码，形成超声造影剂谐波图像．仿真计算和声学实验结果表明：此方法形成的图像比普通脉冲逆转谐波图像的信号噪声比高大约10dB，比调频发射谐波图像具有更低的旁瓣．     

基于电磁式位置传感器的超声三维成像系统中的定标方法

为在基于电磁式位置传感器的三维超声成像系统中 ,准确而快速地寻找到电磁式定位系统中接收器与图像平面间的空间关系 ,设计了一种利用三棱锥 /四棱锥模型的几何特性来计算定标参数的方案。这种新方法不仅减小了超声束在远场发散对定标精度的影响 ,而且提高了定标效率。物理实验证明系统在稳定性、三维重建精度和准确度方面具有良好的性能     

基于分段动态变迹技术的超声成像方法

在超声成像系统中,单一幅度变迹技术只能在一定的距离范围内获得较好的成像分辨率,该距离范围外,分辨率明显降低。而使用分段动态变迹技术就可以弥补这一缺点,在研究多种单一幅度变迹函数的波束3dB等值线后,观察得到各函数最佳成像分辨率对应的距离范围。通过分段引入对应的变迹函数,从而得到了分段动态变迹技术的一种实现方法,然后绘出波束3dB等值线以及仿真成像。证明该方式的分段动态变迹技术相比单一幅度变迹技术能够改善缺点,提高图像质量。     

提升冷冻手术中冰球监测对比度的超声弹性成像方法

生物组织发生冻结前后,其弹性会呈数量级改变.通过剖析超声弹性成像与低温手术的特点,提出将超声弹性成像用于冷冻手术中冰球形成与消融过程的监测,以显著提升常规超声监测方法的成像质量.为初步认识这一方法,借助Comsol和Matlab软件仿真出冷冻手术相应数据,在此基础上应用超声弹性成像算法对之加以计算评估,从理论上论证了超声弹性成像法在实现高对比度冰球监测方面的可行性和重要价值,为今后试验研究及硬件系统的发展打下了基础.新方法作为一种具有高清晰度、低成本的冰球影像监测技术,可望在低温外科手术中发挥重要作用.     

超声电视成像测井中图像异样点修复处理改进方法研究

针对超声成像测井中因各种不确定因素而导致测井图像中出现异样点的现象，通过分析目前清除异样点所采取的常规方式的不足，提出一种能够有效解决此类问题的全变分修复算法；该方法先于选定区域内依据阈值大小识别待修复的异样点，随后采用该修复算法对此进行修复；并分别将其应用于标准测井图像与实际测井资料处理中并进行效果比对；实践证明：该算法能够完全恢复其图像的原始特征，为后期图像资料中此类状况的修复处理提供了有效的解决方案．     

超声成像中基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法

针对传统动态接收聚焦DRF波束合成方法在超声成像中分辨率和探测深度方面存在的不足,提出一种基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法.首先利用单一固定焦点进行第一次聚焦;然后利用虚拟阵元的概念计算第二次聚焦的延时参数;最后再根据延时叠加波束合成的原理及动态聚焦技术进行第二次聚焦,得到最终成像的扫描线数据.为验证该方法的有效性,进行了点散射目标成像实验.实验结果表明:双聚焦波束合成的超声成像方法在一定程度上有效地调和了分辨率与探测深度之间的矛盾,提高了超声成像的质量.     

经颅多普勒超声在VA-ECMO患者脑血流动力学评估中的观察性研究

采用经颅多普勒超声（Transcranial Doppler Ultrasound，TCD）监测动脉静脉体外膜肺氧合（Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation，VA-ECMO）患者的脑血流动力学，分析其脑血流参数与血压、体外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）流量变化的关系，以及脑血流动力学改变与患者神经系统并发症发生的关系，为指导临床治疗及判断早期预后提供依据。转机后对VA-ECMO患者进行双侧大脑中动脉（Middle Cerebral Arterys，MCA）血流监测，记录脑血流与平均动脉压（Mean Arterial Pressure，MAP）、ECMO流量情况，根据脉压差（Pulse Pressure，PP）是否大于10 mmHg分为两组，比较两组患者脑血流动力学情况及ECMO流量特点，以及脑血流改变与患者急性神经系统并发症发生的相关性。结果表明：PP≤10 mmHg组的VA-ECMO患者MAP低于PP>10 mmHg组[（59.44±15.54） mmHg vs （77.93±8.68） mmHg，P＝0.008]，其ECMO流量高于PP>10 mmHg组[（4.29±0.88） L/min vs （3.37±0.74） L/min，P＝0.041]，此时MCA的收缩期流速、平均流速、脑血流指数相较于PP>10 mmHg组下降，但差异无统计学意义。两组患者MCA舒张期流速无显著性差异。PP≤10 mmHg组患者右侧MCA搏动指数、阻力指数均低于PP>10 mmHg组，差异有统计学意义（P<0.05）。两组的神经系统并发症发生率差异无统计学意义(P>0.05）。心泵功能衰竭且脉压差低于10 mmHg的患者，提高VA-ECMO流量可维持其脑血流，利用TCD监测VA-ECMO患者脑血流变化并指导临床诊疗具有可行性。