超聲成像模擬的關鍵技術研究.pdf

1、醫(yī)學超聲成像診斷作為一種專業(yè)的診斷方法需要大量的案例數據對超聲設備操作員進行專業(yè)的崗前培訓。超聲成像模擬研究為超聲培訓提供了一種高效而廉價的方式，可以方便的獲取大量的模擬超聲案例數據，除此之外超聲成像模擬還可以應用于超聲設備設計的客觀評價、多模態(tài)圖像配準和圖像引導的手術導航等方面。本文主要是對超聲成像模擬所需的關鍵技術進行了重點研究。
　　本文首先對超聲成像原理進行了簡要的闡明和解釋。超聲成像所依據的基本物理原理是超聲波的反射，折

2、射，散射和衰減。超聲波的反射導致了超聲圖像中較為明顯的組織邊界，而超聲波的散射主要形成了超聲圖像中的斑點噪聲，超聲波的衰減限制了探頭的探測深度，使用不同的超聲設備探測人體組織，最終生成的超聲圖像也有較大的不同。因而超聲成像模擬研究的關鍵技術構成包括超聲探頭探測模型、超聲波的反射、斑點噪聲與衰減信號的計算。
　　接下來對超聲模擬場景進行了建模。不同的探測模型影響最終生成的超聲圖像的質量，本文將探頭的探測模型分為單陣元探測和多陣元探測

3、兩類。使用預掃描的CT圖像序列的CT值推導出人體軟組織中聲阻抗的分布狀況，建立超聲傳播的三維人體虛擬數據模型。
　　然后重點研究了超聲成像模擬的關鍵算法。在前人已經提出的基于光線投射的反射率的計算模型的基礎上，將超聲反射模型劃分為單陣元探測和多陣元兩類，使用基于矩的三維邊界檢測算子計算超聲束傳播法向量，提高了噪聲穩(wěn)定性，給出了較為精確的表面邊界參數。在斑點噪聲信號計算方面，研究了散射粒子的分布狀況估計和超聲波的散射效應的點擴散函數

4、的構建，使用希爾伯特曲線將一維散射粒子分布矩陣映射到二維圖像矩陣當中，同時設置不同的探頭形狀參數和尺度參數對散射粒子的分布狀態(tài)進行研究和討論。超聲衰減信號的模擬用于計算超聲探頭的最大探測范圍，當超聲波的傳播范圍超過最大深度時，停止反射率的計算。
　　最后用實驗給出了模擬效果。實驗中設置不同的參數來模擬生成的超聲圖像，將模擬的超聲反射、斑點噪聲以及衰減信號使用權重計算公式進行合成，并使用巴氏系數計算模擬圖像和同一位置超聲探頭所掃描的