应用Chirp-Z变换频谱细化倒谱分析生物软组织散射微结构特征

从软组织散射元准周期规则分布可导致超声散射信号产生相干峰的机理出发，提出了利用Chirp—Z变换频谱细化倒谱估计散射元平均间距及其变化的新方法，并利用该方法对仿体和生物软组织的回波信号进行了分析．结果表明，该方法是软组织超声散射信号分析与软组织散射子平均间距定征的一种有效方法．     

离体猪肝组织散射元平均间距的小波估计

基于准规则排列散射元,构建了生物组织的超声散射模型,用小波分析方法处理了模拟肝脏和新鲜狸肝组织的超声回波信号,得到该方法下离体猪肝的散射元平均间距ｄ＝１．６１９ｍｍ,同时,文中就小波分析方法与基于ＡＲ模型的估计方法作了比较,研究表明,小波分析既能较好地估计出生物组织散射元的平均间距,也可以估计出其空间分布,从而避免利用ＡＲ模型估计时,由于ＡＲ阶次的不确定而带来的误差。     

离体猪肝组织散射元平均间距的小波估计

基于准规则排列散射元,构建了生物组织的超声散射模型,用小波分析方法处理了模拟肝脏和新鲜猪肝组 织的超声回波信号,得到该方法下离体猪肝的散射元平均间距d＝1.619mm．同时,文中就小波分析方法与基于 AR模型的估计方法作了比较．研究表明,小波分析既能较好地估计出生物组织散射元的平均间距,也可以估计出 其空间分布,从而避免利用AR模型估计时,由于AR阶次的不确定而带来的误差．     

生物组织对偏振光背向散射Mueller矩阵的分布

用Stokes矢量描述光的偏振状态,光学器件对光的作用,用相应的Mueller矩阵表示,根据散射介质的对称性,从理论上推导出了生物组织背向散射Mueller矩阵的分布,对球形粒子组成的散射介质,画出了各Mueller矩阵元随方位角的分布图,与相应的实验结果进行了比较,结果表明,由球形散射粒子组成的不同粒子直径、不同浓度的散射介质,其背向散射Mueller矩阵的分布花样具有相似性,要区分各散射介质中散射粒子的大小、浓度等特征,必须细致的研究散射介质背向散射Mueller矩阵分布花样强度随径向的变化.     

下期发表论文摘要预报

离体猪肝组织散射元平均间距的小波估计牛金海 1,　严加勇 1,　王鸿樟 1,　谢志行 1,　刘镇清 2( 1 .上海交通大学生物医学工程系 ,上海 2 0 0 0 30 ;2 .同济大学声学研究所 ,上海 2 0 0 0 92 )摘　要 :基于准规则排列散射元 ,构建了生物组织的超声散射模型 ,用小波分析方法处理了模拟肝脏和新鲜猪肝组织的超声回波信号 ,得到该方法下离体猪肝的散射元平均间距 d=1 .61 9mm.同时 ,文中就小波分析方法与基于AR模型的估计方法作了比较 .研究表明 ,小波分析既能较好地估计出生物组织散射元的平均间距 ,也可以估计出其空间分布 ,从而避免利用 …     

采用WD倒谱法分析人体肾组织的超声散射微结构特征

提出了一种对超声散射信号分析的新方法———WD倒谱法 .利用该方法对人体正常肾和肾肿瘤组织的回波信号进行分析 ,与用AR倒谱法所得结果进行了比较 .结果表明 ,两种肾组织散射子的平均间距明显不同 ,WD倒谱比AR倒谱更能反映软组织的微观结构特征 ,说明WD倒谱是软组织超声散射信号分析与软组织散射子平均间距定征的一种有效方法     

基于有限元分析的超声弹性成像仿真研究

本文利用有限元法对生物软组织的超声弹性成像进行仿真研究.通过改变组织内部杨氏模量分布及数值大小,仿真计算出各种不同情形时的位移和应变分布,并对仿真结果进行分析.在考虑生物组织粘弹性的基础上,优化了组织模型,仿真更接近真实情况.仿真结果表明,利用微小应变压缩法可以实现对离体组织的弹性分布成像,考虑粘弹性的仿真结果显示组织内部的应力、应变及位移变化均为时间的函数.     

城市无人机毫米波通信网络建模与性能分析

为克服毫米波信号的穿透能力弱,易被遮挡的问题,综合考虑城市地区建筑物特性与毫米波传输特性,提出一种无人机辅助的城市地区毫米波网络。基于随机几何理论,对提出的网络建模,无人机和建筑物的位置建模为两个独立分布的泊松点过程,建筑物的形状建模为长方体,高度服从瑞利分布。基于此模型,推导得到一个典型用户覆盖率的近似表达式。仿真结果表明,近似表达式在降低了计算复杂度的前提下,与仿真结果吻合,验证了近似分析的有效性。理论结果表明,存在最优无人机部署高度和密度,使系统覆盖率最大化。     

采用WD倒谱法分析人体肾组织的超声散射微结构特征

提出了一种对超声散信号分析的新方法－ＷＤ倒谱法。利用该方法对人体正常肾和肾肿瘤组织的回波信号进行分析,与用ＡＲ倒谱法所得结果进行了比较。结果表明,两种肾组织散射子的平均间距明显不同,ＷＤ倒谱比ＡＲ倒谱更能反映软组织的微观结构特征,说明ＷＤ倒谱是软组织超声散射信号分析与软组织散射子平均间距定征的一种有效方法。     

随机粗糙表面散射声场的实验研究

本文采用一种新的规一化方法,对五种粗糙度不同的表面进行了超声背向散射系数的测量,给出了平均散射声强与物体表面粗糙度,超声频率和接收掠射角之间的变化关系,并与理论结果进行了比较。     

基于背向偏振散射光的层状病变无损定位诊断研究

采用偏振光的Monte Carlo技术模拟研究了线偏振光经含有层状病变的组织散射后,背向散射光的时域光强分布.计算结果表明与入射光同偏振态的背向散射光峰值光强与病变组织的厚度或深度的关系均可用一幂函数表示.进一步的研究表明背向散射光峰值光强的时间位置仅依赖于病变深度,与病变层厚度无关.基于上述关系提出了一种利用背向散射光进行层状病变无损定位诊断的方法.     

用相干光场相位检测法确定生物组织模型的非均匀性

研究光在混浊介质或生物组织内传播的光场分布的变化,可以间接地获得介质的散射和吸收特性以及介质内部结构变化的有用信息。文章给出了一种描述光在均匀散射介质中传播的光场分布的理论和计算机仿真。在此基础上,通过结合组织近红外光谱学技术（ＮＩＲＳ）与现代激光技术,研究了一种用近红外光学相干相位阵列调制法探测生物组织非均匀性（肿瘤）的新方法。设计了组织光学特性模型,并进行了各种不同条件下实验。探索了生物组织中光场分布与组织特性之间的相互关系。实验表明,给出的检测如大脑和乳腺中存在小吸收体的方法是简单、可行和有效的。     

超声血流信号的计算机仿真模型研究综述

 超声技术是目前常用的血管狭窄疾病诊断方法,其诊断准确性不仅与设备的硬件性能相关,还与血流信号处理方法及诊断特征提取算法密切相关.计算机仿真模型合成的超声血流信号是一种广泛使用的信息已知的信号分析及特征提取算法性能评价的信号源,在血流信号处理方法及诊断特征提取算法研究中具有广泛应用.近年来,研究者们综合考虑血管及其狭窄斑块的特性、几何形状、尺寸大小、血流分布的计算方法及超声工作模式,从不同角度提出了许多超声血流信号计算机仿真模型.对其中几种主要仿真模型作了一个归纳总结,并深入讨论了超声血流信号的计算机仿真领域的可能发展方向.     

高速OCT应用中光电探测阵列的性能分析

光学相干层析成像(OCT)是一种非接触、无创的新型层析成像技术,它利用弱相干光反射测量技术,对体内生物组织结构进行高分辨率层析成像．笔者利用基于共焦模式的OCT蒙特卡罗仿真模型研究了在OCT、系统中高散射生物组织背向散射光的漫反射率,指出满足相干条件的背向散射光强是样品臂入射光强的10-8~1O-10．具体CCD探测器阵列的分析显示OCT系统高速成像的关键在于提高光电探测阵列的响应灵敏度．如果要实现一定分辨率的视频成像,响应灵敏度必须大于4 200 V／(μJ·cm-2),这是当前光电探测阵列所无法实现的．     

城市交通信号自组织控制中信号相位建模的优化方法

针对城市交通信号自组织控制中信号相位的建模方式下,在交叉口进入拥堵路况后各个信号相位绿灯损失时间不断增加的问题,提出了一种城市交通信号自组织控制中信号相位建模的优化方法。城市交通信号自组织系统以交叉口内各车道交通拥挤程度为决策信息,以其实时交互与协调的相邻交叉口为自组织单元,根据流体力学建立城市交通信号切换的确定规则集合。通过建立流量分配原则与期望的绿灯时间对控制策略进行更新,解决传统城市交通信号自组织控制中滚动步长的信号建模方法在面向系统每个自组织单元由道路组成、交叉口间联结方式以及交通流随机性等带来的复杂性问题。在传统方法的基础上,首先,对交叉口内各信号相位添加状态约束以提高控制规则的合理性,在完成自身参数优化的基础上,为相邻交叉口间通行效率的协调提供基础。其次,利用元胞传输模型模拟微观交通流传递,预测队列在交叉口处连续传递的运行方式,确定该交叉口放行需求的同时,建立了基于信号相位的上下游流量分配规则。最后,综合从上游交叉口驶出的不同车流量大小,依据下游交叉口当前最大允许驶入的车流量,并按计算得到的放行需求进行动态分配,以此放行车辆需求为基础,确定期望绿灯时间,完成信号相位建模的优化方法。仿真结果表明:优化后的建模方法不仅能同时提高自组织控制在拥堵与非拥堵路况下的通行效率,还能有效减少各交叉口处于拥堵状态的整体时间,使得交叉口群间整体通行能力得到提升,实现一种单点控制与小规模区域控制的同步优化。     

引信目标模拟器中回波的建模与仿真

针对伪码调相脉冲多普勒引信目标模拟器的视频回波信号进行建模与仿真.分别对目标回波进行了建模,将目标用若干个等效散射点表示,考虑了各散射单元的相干作用,对遮挡进行了近似处理;对天线照射区域内的杂波进行了分割,采用近似目标回波的处理方法对杂波进行了建模,并将该方法应用到引信目标模拟器中.仿真结果证明了目标和杂波建模的正确性和可靠性.     

水下光电成像探测系统的性能建模分析

分析并讨论了水下光电成像探测系统设计应考虑的几个问题,包括系统设计的性能参数、系统中的信号模型和成像系统性能评估模型.考虑发射系统和接受系统间的距离,建立了激光水下光电成像探测系统的一般理论模型;推导了信号辐射、后向散射、前向散射的计算方法;给出了考虑前向散射和背向散射作用下的成像对比度计算方法;最后导出了水下成像系统的作用距离方程.     

Rényi信息在医学超声中的应用

医学超声中的脉冲回波信号是多频率成分的宽带信号,采用时频分析方法可以同时从时域和频域定征信号的发散特性和失真.Choi-William分布的Rényi信息可以有效表征超声信号的定量信息,将信号复杂度与组织散射结构联系起来.本文研究了超声射频信号的Rényi信息在医学超声领域的应用.结果表明,Rényi信息可以反映组织结构的散射特性,Rényi差分信息则可以反映组织结构或成分的变化程度,而基于Rényi信息的DRI方法则可以获取组织结构非均匀性的先验信息.超声射频信号的Rényi信息在超声组织定征和超声弹性成像方面具有良好的应用前景.     

一种改进的自组织生物群体仿真模型

在Boid群体仿真规则基础上,增加了三类控制变量：环境变量、种群特征变量和性格变量构建自组织生物群体仿真系统。利用社会学习因子和自学习因子构建了个体的种群靠拢系数、速度匹配系数和自由游弋系数等参数,去除了传统模型中个体一致性假设,可更为真实地反映不同生物群体的群体行为。本文在此基础上构建了相应的仿真平台。仿真实验结果表明,可以更好地对生物群体行为仿真进行建模,同时给出了鸟群、鱼群和昆虫群三种典型生物群体仿真的参数集合,同时还分析了不同群体的特征。     

基于分层组织的超声时频信号对比分析

针对生物组织微结构的超声检测问题,基于超声透射法在生物组织中的传播机理,建立分层软组织的时频域信号传输模型。为了描述生物组织结构变化对超声检测信号的影响,比较超声时频域信号对组织微结构变化的敏感情况,采用时频域信号对分层组织进行检测,采用最大值法和能量比较法对接收信号进行处理。仿真实验表明,时域信号对于组织的成分变化更为敏感,对生物微结构的检测性能更好,能量比较法对信号变化的识别度更高。