[发明专利]一种基于功率谱的超声散射子直径成像方法

摘要

本发明公开了一种基于功率谱的超声散射子直径成像方法，是基于超声射频信号，计算功率谱，再计算超声散射子直径参数并计算超声散射子直径参数图像的方法。将滑动窗口在超声射频信号上滑动，基于功率谱，计算每个滑动窗口内的超声散射子参数，得到超声散射子参数值矩阵，将超声散射子参数值矩阵插值为超声射频信号的大小，并进行颜色映射，得到超声散射子直径参数图像。本发明的超声散射子直径成像方法可用于乳腺、肝脏等生物组织的超声组织定征。

主权项

1.一种基于功率谱的超声散射子直径成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将矩形窗口在超声射频信号上滑动，所述超声射频信号的大小为M×N，即M条扫描线，每条扫描线包含N个采样点，所述矩形窗口即滑动窗口的大小为Mw×Nw，表示Mw条扫描线×Nw个采样点；滑动窗口在X方向即扫描线方向和Z方向即采样点方向上滑动的步长分别为δX和δZ，共获得σX×σZ个滑动窗口，δX和δZ分别表示在X方向和Z方向上两个相邻的滑动窗口之间的距离，0<δX≤Mw，0<δZ≤Nw，σX＝<(M－Mw)/δX>，σZ＝<(N－Nw)/δZ>，其中<>表示向上取整；步骤2、对于所述σX×σZ个大小为Mw×Nw的滑动窗口，分别计算每个滑动窗口内的超声散射子参数值，共获得σX×σZ个超声散射子参数值，即大小为σX×σZ的超声散射子参数二维矩阵SDorig；滑动窗口内的超声散射子参数计算包括以下步骤2.1～2.3：步骤2.1、计算滑动窗口内的校准功率谱S_carl，其中，z表示超声扫描深度，f表示频率，S_s(z,f)为滑动窗口内超声射频信号的功率谱，S_ref(z,f)为刚性反射板的参考功率谱，A(z,f)为衰减补偿函数，A(z,f)＝exp[4α_s(f)zf]，其中，α_s(f)为衰减系数；功率谱S的计算方式为：其中，p_n(t)表示滑动窗口内第n条扫描线的射频信号，FT表示傅里叶变换，N_sw是滑动窗口内扫描线的数量；衰减系数α_s(f)由基于参考体模的谱差法得到：其中，γ(f)表示ln[S_s(z,f)/S_r(z,f)]随超声扫描深度z拟合直线的斜率，其中S_r(z,f)是参考体模的功率谱，参考体模的衰减系数α_r(f)是已知的；步骤2.2、将校准功率谱Scarl与球形高斯散射子的理论功率谱进行对比，得到：10log10Scarl(x)‑10log10x2≈m(aeff,q)x+b(ηz,aeff,L,q)，其中x＝f2，L为滑动窗口在Z方向上的边长即Nw，q为换能器孔径半径与换能器表面到感兴趣区域距离的比值，aeff为散射子的有效半径，ηz为有效声浓度；上式描述了一条直线，m和b分别表示该直线的斜率和截距；对上式进行线性拟合，得到最佳拟合直线，从而得到所述最佳拟合直线的斜率m1和截距b1；步骤2.3、利用斜率m₁计算散射子的有效半径a_eff，散射子直径SD通过得到；步骤3、对于所述大小为σX×σZ的超声散射子参数二维矩阵SDorig，首先将其插值为大小为M×N的超声散射子参数二维矩阵SDinterp；对所述超声散射子参数二维矩阵SDinterp进行颜色映射，得到超声散射子参数图像。