基于相关分析的超声组织谐波成像研究

Tissue harmonic imaging technology, which has the characteristic of non-invasive and low cost, can effectively improve the space resolution, reduce the artifacts and has great value in clinical application. The traditional imaging method is easily to cause spectrum aliasing. Furthermore, the background noise and the harmonic leakage from system itself cause harmonic signal extraction difficult. This study presents a multi harmonic imaging method based on correlation analysis theory. According to the unique characteristics of biomedical ultrasonic signal, through numerical solving the KZK equation under different sound field conditions, a new mother wavelet is constructed. According to the correlation between biomedical ultrasonic tissue echoes, efficient reconstruction algorithm is designed. This study overcomes the spectral leakage and reduces background noise in a certain extent, enhances the ability of obtaining the weak harmonic signal, has an important significance to improve the level of diagnosis of ultrasound imaging equipment.

组织谐波成像技术具有无损伤、成本低的特点，能有效改善图像的空间分辨力、减少伪像，具有极大的临床应用价值。传统成像方法易造成频谱混叠，且背景噪声干扰、系统本身的谐波溢漏等因素均导致谐波信号提取困难。本研究基于相关分析理论，提出一种多信息谐波成像的解决方案。根据生物医学超声信号独有的特点，通过在不同外加声场条件下数值求解KZK方程，构建符合生物医学超声组织回波信号的小波变换基。针对生物医学超声组织回波数据间的相关性，设计符合超声信号特征的高效重构算法。本研究在一定程度上克服背景噪声干扰及成像系统本身的谐波溢漏，增强弱小谐波信号的获取能力，对提高超声成像设备的诊断水平具有重要的意义。

医学超声诊断因其无损、简便、经济以及诊断参数的多样性和工程上实现的灵活性等优点，已成为临床医学检查与影像诊断中的重要技术。组织谐波成像，超声造影成像，三维超声成像等技术在临床广泛使用。本项目主要研究内容如下：.（1）针对超声组织谐波成像中谐波分量提取困难、系统噪声干扰，谐波溢漏等科学问题，提出一种耦合超声回波信号及小波变换相关分析技术的超声组织谐波成像方法。通过在不同外加声场条件下数值求解声场振动方程：KZK方程，构建一类适用于组织谐波检测的母小波：组织子波。构建时根据不同的生物组织非线性传输特性，设定相关生物组织参数为定值，并根据特定的实验条件改变驱动声压，驱动脉冲长度以及传输相位。探讨组织子波的容许性条件。设计完成基于小波相关分析的组织谐波成像高效重构算法。离体实验证明，该方法有效利用了尽可能多的回波信号信息而提高组织谐波检测能力。.（2）基于S变换相关分析理论，提出一种基于广义S变换的脉冲逆转超声造影检测方法。根据双曲S变换和复窗S变换的基本原理，通过选择合适的前向斜坡参数、后向斜坡参数、正的曲率参数以及相位矫正因子，构建了适合超声造影信号检测的滤波窗。仿真与实验证明，相比传统脉冲逆转谐波造影检测技术，超声造影组织比显著提高。.（3）进行了三维超声成像技术的研究，提出了一种线性扫描方式下基于非衍射波的三维超声成像方法。该方法利用1D传感器发射有限衍射波声场，采用线性移动方式对目标区域进行扫描,通过合成孔径技术对整个目标区域回波信号综合处理，利用Fourier变换进行较高帧率的3D成像。. 我们通过对超声组织谐波成像及相关超声技术领域进行研究，取得了一定的成果。通过本项目研究，协助培养研究生四名，发表科技论文5篇，其中SCI/EI收录4篇，EI收录1篇.