[发明专利]基于动态孔径控制的超声剪切波弹性成像方法

权利要求书

1.一种基于动态孔径控制的超声剪切波弹性成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在不同的聚集深度z下，通过调整超声换能器的孔径宽度D来控制声辐射力场的形状，以消除声辐射力栅瓣，即：聚集深度z变大，超声换能器的孔径宽度D调大，聚集深度z变小，超声换能器的孔径宽度D调小；

S2：根据超声换能器在孔径宽度D时的有效声压P_e计算声辐射力F；

S3：由声辐射力矢量与三维波动方程的格林函数卷积求得该声辐射力引起质点振动的位移场；

S4：针对每个聚焦深度，利用峰值时间法求解剪切力波的传播速度C_T；

S5：按照计算剪切模量μ，其中ρ为被测生物组织密度，C_T为步骤S4所得的剪切力波的传播速度；

S6：根据杨氏模量E、剪切模块μ与泊松比ν三者关系式：重构生物组织的弹性模量并实现不同深度的弹性成像，其中λ为Lame常数。

2.根据权利要求1所述的基于动态孔径控制的超声剪切波弹性成像方法，其特征在于，孔径宽度D随焦距f的改变而变化，且满足式中，λ₀为载波波长；超声换能器的孔径宽度D＝N_elements·d＝(N_elements-1)(width+kerf)，式中，N_elements为活跃物理阵元数，d为相邻两阵元的中心间距，width为阵元宽度，kerf为阵元间隙；通过调整活跃物理阵元数N_elements的数目实现超声换能器的孔径宽度D的调节，对不同焦距f下的活跃物理阵元数N_elements按照进行动态调整，N_elements取整数，且当阵元总数为偶数时，活跃物理阵元数N_elements取偶数，当阵元总数为奇数时，活跃物理阵元数N_elements取奇数。

3.根据权利要求1所述的基于动态孔径控制的超声剪切波弹性成像方法，其特征在于，步骤S2中声辐射力式中，α为生物组织的声衰减系数，c为超声在生物组织中的传播速度，I为一空间位置时间平均声强，且式中，ρ为生物组织的组织密度，Z为生物组织的声阻抗，P_e为当前时刻的有效声压。

4.根据权利要求1所述的基于动态孔径控制的超声剪切波弹性成像方法，其特征在于，步骤S3中按照求得该声辐射力引起质点振动的位移场，式中，为瞬态作用力矢量在粘弹性介质中引起的位移场，和为方向向量，t和τ为时间，为格林函数分量。

5.根据权利要求1所述的基于动态孔径控制的超声剪切波弹性成像方法，其特征在于，步骤S4中的峰值时间法求解剪切力波的传播速度C_T的具体步骤如下：

S41：在聚焦位置的横向方向上，取间距相同的多个标记点，记录每个采样时刻对应的振动位移，得到每个标记点的振动位移时间图；

S42：记录每个标记点振动位移主峰值对应的时刻；

S43：利用最小二乘法拟合出以各标记点的位置信息为自变量，对应的主峰值到达的时刻为因变量的一条直线，该条直线的斜率的倒数即为剪切波传播速度值。