高帧率超声成像建模及提高成像质量机理的研究
批准号:
62071165
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
彭虎
依托单位:
学科分类:
医学信息检测与处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭虎
中文摘要
高帧率(high frame rate, HFR)医学超声成像是科研和临床对运动组织的成像需求。但由于发射次数少,HFR成像存在分辨率低,对比度差的问题。本申请项目旨在探索HFR成像机制,提高成像质量。a. 利用波动光学中角谱传播的概念,给出更一般化的HFR成像模型,该模型考虑到了发射加权函数,因此和实际超声发射系统更加吻合,并把目前基于有限衍射波HFR成像模型归纳为本模型的实例;b. 利用更一般化的成像模型,研究成像系统的PSF函数,找出成像旁瓣的分布特点,提出了一种抑制成像旁瓣的方法;c. 研究系统中发射加权函数,分析加权函数对成像模型作用,采用窗函数卷积处理以强化加权函数的冲激函数特性;d. 研究成像频谱和回波频谱之间的关系,利用频谱移动将回波信号的有效频谱分量迁移到成像频谱有效区域,降低了FFT的点数,提高了成像质量。本项目的实施,将为HFR成像系统的研发提供新的思路。
英文摘要
High frame rate (HFR) imaging can suit for the requirements of imaging on moving tissues in scientific researches and clinics, however, there exists problems of low resolution and poor contrast with HFR imaging due to a low number of transmit. The motivation of this project is to explore mechanisms of HFR imaging to improve the performance of HFR imaging.. a. The project presents a more generalized model of HFR imaging based on the concepts of propagation of angular spectrum in wave optics. This model takes into consideration the transmit weighting function, and thus fit for the actual ultrasonic transmit system. Moreover, the model of finite diffraction beam based HFR imaging is summarized as an example of the proposed model.. b. The project studies the point spread function (PSF) based on the more generalized imaging model, and find out the distribution characteristics of imaging sidelobe. Furthermore, this project proposes a method for suppression of sidelobe.. c. The project studies the transmit weighting function in system and analyses the contribution of weighting function for imaging model, and proposes to enhance the characteristics of impulse response of weighting function based on the convolution operation of window function.. d. The project studies on the relationship between the imaging spectrum and echo signal spectrum. The effective components in the echo signal spectrum are migrated to the effective region in the imaging spectrum based on the spectrum migration. So the point number of FFT is reduced and the imaging quality is improved. . The project will generate new idea in developing HFR ultrasound imaging system.
项目旨在探索高帧率HFR成像机制,提高成像质量而展开研究,已取得有意义的工作如下:.1、探讨了HFR的数学物理模型,并提出了一种基于角谱理论的HFR成像方法,以优化发射信号的传感器孔径加权,从而提升成像质量。在Fourier波束成像理论方面,提出了一种基于频谱迁移的HFR成像方法。降低FFT计算复杂度,提高成像效率。.其次,在三维HFR超声成像方面,提出了一种基于移动一维阵列换能器的频域三维超声成像方法。该方法通过FFT降低计算复杂度,可用于行-列寻址二维阵列系统。.2、在自适应波束形成方面,提出了自适应空间平滑波束形成算法,优化MV算法在对比度和分辨率之间的折中问题。提出了基于协方差矩阵的统计波束形成(CMSB)算法,该算法结合子阵列长度自适应选择、对角线缩减及旋转平均技术,提高了图像对比度并保持背景斑点结构。.进一步研究中,本研究将CMSB算法应用于CPWC超声成像,并引入滞后相干(LOC)作为自适应加权因子,以抑制非相干噪声。.此外,提出了一种基于动态相位相干因子(DPCF)的自适应加权方法,以提高图像对比度并保持斑点结构。该方法通过噪声能量比例估计相位变化,并采用深度相关参数优化远场区域成像质量。.3、本研究还探讨了人工智能在HFR中的应用,提出了一种基于注意力机制的重建方法。该方法采用Unet结构,增强浅层信息提取及高频特征利用。同时引入感知损失,以最大化目标图像的高级信息保留。提升了基于平面波的HFR图像重建的质量。.为了做睡眠下超声临床生理参数测量,开展了深度学习在睡眠脑电分期方面的研究。.4、在超声临床应用研究方面,研究了基于CDFI成像的胎儿心率测量;提出了一种超声测温方法;研发了一种超声Doppler信号发生器。.综上,本研究在高帧率的Fourier超声成像、自适应波束形成及AI超声图像重建等方面取得了一系列突破性进展,为未来超声成像技术的发展提供了新的思路和方法。
基于视在位移参数的多普勒血流速度矢量测量方法的研究
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批准号:61172037
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2011
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负责人:彭虎
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依托单位:
国内基金
海外基金