面向SSI的自適應(yīng)波束形成算法的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)中，波束形成的設(shè)計(jì)是一個(gè)核心的問(wèn)題，對(duì)成像質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，而圖像質(zhì)量的好壞直接影響到診斷效果。延時(shí)疊加波束形成(Delay and Sum,DAS)被廣泛用于醫(yī)學(xué)超聲成像，但是得到的圖像具有較寬的主瓣和較大的旁瓣，導(dǎo)致了圖像的分辨率低、對(duì)比度低。一般通過(guò)幅度變跡技術(shù)，壓制旁瓣幅度但是增加了主瓣寬度。由于人體內(nèi)的各個(gè)組織對(duì)超聲的傳播速度，傳播特性，衰減系數(shù)等都有不同。而傳統(tǒng)DAS波束形成算法的延時(shí)是按照固定的速度來(lái)

2、計(jì)算的，必定會(huì)造成一定的誤差，對(duì)于成像和診斷都有一定的影響。
　　近幾十年來(lái)，自適應(yīng)波束形成一直在陣列信號(hào)處理如無(wú)線通信，雷達(dá)和聲納等其他領(lǐng)域有廣泛使用，最常見(jiàn)的方法是Capon于1969年提出的最小方差(Minimum Variance，MV)自適應(yīng)波束形成算法。自適應(yīng)波束形成的加權(quán)因子是由回波信號(hào)決定，能夠動(dòng)態(tài)地根據(jù)回波信號(hào)調(diào)整各個(gè)通道的加權(quán)因子，由此能更加精確的得到合成的波束，提高了成像質(zhì)量。
　　本文在對(duì)DAS波束形

3、成方法和自適應(yīng)波束形成方法的原理介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究，對(duì)比兩種方法的成像效果。利用FieldⅡ仿真，對(duì)比不同聚焦方式下超聲波束合成的效果，并且對(duì)比不同窗函數(shù)的幅度變跡對(duì)圖像質(zhì)量的影響。本文提出了應(yīng)用在醫(yī)學(xué)超聲成像的最小方差自適應(yīng)波束形成算法，并利用FieldⅡ?qū)⑵渑c傳統(tǒng)的延時(shí)疊加波束形成成像效果進(jìn)行對(duì)比。超音剪切成像(Supersonic Shear Imaging SSI)，是一種新的對(duì)軟組織粘彈性性質(zhì)實(shí)時(shí)可視化的超聲成

4、像技術(shù)，其波束形成的特點(diǎn)是并行發(fā)射并行接收。本文討論了一種基于稀疏表示的自適應(yīng)波束形成算法，能符合SSI的高幀頻平面波的成像特點(diǎn)。最后利用中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院自主研發(fā)的ARFI(Acoustic Radiation Force Impulse)系統(tǒng)采集近似于平面波的真實(shí)超聲數(shù)據(jù)，利用MATLAB處理數(shù)據(jù)，分別實(shí)現(xiàn)DAS波束形成和MV自適應(yīng)波束形成兩種方法的定點(diǎn)聚焦和分段聚焦方式。
　　通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，最后得到結(jié)論:最