超聲彈性成像全局位移場估計(jì)算法研究.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。超聲彈性成像能夠反映生物組織的彈性分布情況，可以為病理診斷提供參考。在超聲彈性成像算法步驟中，組織的位移和應(yīng)變估計(jì)是關(guān)鍵。然而，由于超聲探頭軸向分辨率高而側(cè)向分辨率較低的因素，大部分算法只能得到軸向位移而難得到的側(cè)向位移，已有算法得到的側(cè)向位移和應(yīng)變包含了大量噪聲，圖像質(zhì)量較差。
　　 本文通過引入生物力學(xué)模型進(jìn)行約束，結(jié)合卡爾曼濾波器，提出了利用狀態(tài)空間濾波框架，從軸向位移出發(fā)迭

2、代得到全局位移場的方法，具體內(nèi)容有:
　　 在小形變情況下提出生物力學(xué)模型假設(shè)，將組織近似為線彈性材料，結(jié)合彈性力學(xué)原理，從位移、應(yīng)變、應(yīng)力和楊氏模量之間的關(guān)系方程，并引入慣性力和阻尼力，修正靜態(tài)彈性力學(xué)方程。利用有限元方法對(duì)組織區(qū)域進(jìn)行三角形單元?jiǎng)澐趾蛣偠染仃嚨慕M裝計(jì)算，使用加大數(shù)法將位移邊界代替力邊界條件，獲得基于有限元的動(dòng)態(tài)方程矩陣形式。
　　 利用狀態(tài)空間濾波框架恢復(fù)全局位移場，將側(cè)向位移分量和軸向位移分量作為狀

3、態(tài)變量，對(duì)動(dòng)態(tài)方程進(jìn)行基于狀態(tài)空間的變換，獲得狀態(tài)方程和測量方程。將系統(tǒng)噪聲和測量噪聲看成高斯白噪聲，構(gòu)建卡爾曼濾波器方程組。進(jìn)行變量初始化設(shè)置，從超聲信號(hào)獲取的軸向位移中估計(jì)出側(cè)向位移和經(jīng)過濾波的軸向位移。軸向位移的獲取使用了相位互相關(guān)算法，應(yīng)變估計(jì)利用了最小二乘法。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了仿真實(shí)驗(yàn)、模具實(shí)驗(yàn)與臨床實(shí)驗(yàn)三套數(shù)據(jù)對(duì)算法進(jìn)行分析。利用仿真數(shù)據(jù)在位移誤差、噪聲容忍度、參數(shù)設(shè)置對(duì)本算法進(jìn)行了分析，并在模具數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明算法