基于零相位與光流法的混合超聲彈性成像算法.pdf

1、生物組織的彈性變化通常與組織病理現(xiàn)象有直接關(guān)系，人工觸診是臨床上常用的一種腫瘤鑒別診斷方法，但其診斷結(jié)果容易受到病灶深度以及主觀因素影響。超聲彈性成像是近年來(lái)發(fā)展比較快的一種新的超聲成像技術(shù)，可以定量或半定量地反映組織生物力學(xué)屬性（如硬度），可以提供組織的彈性信息，對(duì)于乳腺癌、前列腺癌、肝硬化及血管硬化等疾病的診斷具有重要的意義。
　　傳統(tǒng)的時(shí)域互相關(guān)算法在估計(jì)組織位移時(shí)需要進(jìn)行大量計(jì)算，效率低下。有不少研究人員受到超聲多普勒血流

2、成像技術(shù)的啟發(fā)，提出了基于相位信息的位移估計(jì)算法，這些算法雖然在穩(wěn)定性上相對(duì)弱于時(shí)域互相關(guān)算法，但是計(jì)算速度較快，能達(dá)到實(shí)時(shí)成像的要求。零相位法由于采用牛頓迭代法僅通過(guò)少量迭代便可獲取組織位移，相比互相關(guān)算法具有較高的成像速度，然而該方法只考慮了組織的軸向運(yùn)動(dòng)，無(wú)法解決組織橫向形變所帶來(lái)的去相關(guān)問(wèn)題。光流法通過(guò)求解偏微分方程可以獲得組織的二維位移場(chǎng)，而且算法的效率較高。然而，用光流法進(jìn)行組織運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，隨著組織深度的增加，組織的位移逐漸

3、加大，不準(zhǔn)確的初始位移將導(dǎo)致巨大的計(jì)算誤差甚至計(jì)算失敗。
　　本文針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種基于零相位與光流法的混合超聲彈性成像方法，將這兩種方法有效結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。首先利用零相位法來(lái)獲得組織壓縮前后的位移場(chǎng)，利用組織位移和相位在零相位處具有線性這一特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種快速位移求解方法，通過(guò)對(duì)位移-相位信息進(jìn)行線性擬合，僅通過(guò)5次迭代便可準(zhǔn)確獲得組織位移，大大提高了算法效率。由于組織軸向形變使得壓縮前后信號(hào)存在去相關(guān)，零相位法得到的位

4、移場(chǎng)沒(méi)有考慮位移的連續(xù)性，所以將結(jié)果作為光流法的初始位移，采用HS光流法對(duì)為位移場(chǎng)進(jìn)行矯正，抑制由于組織橫向形變所帶來(lái)的去相關(guān)。最后采用最小二乘法對(duì)位移場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算獲得了組織的軸向應(yīng)變。此外，本文對(duì)射頻回波信號(hào)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，利用有限元分析軟件COMSOL仿真仿體模型，得到仿體模型壓縮前和壓縮后的散射點(diǎn)的位置，計(jì)算各散射點(diǎn)的位移量，在利用Field-Ⅱ計(jì)算得到壓縮前與壓縮后的射頻回波信號(hào)。本文利用仿真數(shù)據(jù)對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證，并且定性分析了