合成孔径血流矢量成像研究

Ultrasonic blood flow imaging is an important mode of medical ultrasound imaging. And the blood flow velocity estimation method can influence the imaging quality and accuracy and it is the key technology of blood flow imaging. Synthetic aperture flow vector imaging has many advantages compared with conventional ultrasound blood flow imaging modalities. This project is for the problems that still exist in the synthetic aperture flow vector imaging. By theoretical analysis, the method of combining simulation and experiment, the project will study on motion compensation method between the low-quality images, the effective seperation of the blood flow signal from unwanted clutter or the blood flow vector estimation algrithm in the presence of unwanted clutter case. Ultimately, the project will get algorithms for clear and accurate blood flow vector images.

在医学超声成像系统中，血流成像是一种很重要的诊断模式。血流速度估计方法是其中的关键技术，直接影响成像质量和检测的准确性。与传统的超声血流成像方式相比，合成孔径血流成像具有诸多优势。本项目针对合成孔径血流成像存在的问题，通过理论分析、仿真和实验相结合的方法，旨在解决低质量图像间的运动补偿，血流信号的有效提取或者在存在杂波情况下有效的血流矢量估计问题。从而实现清晰、准确的二维血流矢量成像。

在医学超声成像系统中，血流成像是一种重要的诊断模式。本项目对合成孔径血流成像中运动补偿、从杂波中分离血流信号、血流矢量成像算法优化等问题进行了研究。本项目已全部完成计划工作，在个别研究方面较原计划有一定程度的拓展。目前，已发表论文11篇（其中SCI索引1篇、EI索引4篇），申请发明专利4项。主要成果包括:（1）针对合成孔径序列波束形成设计运动补偿方法，可以纠正运动情况下成像目标错位的问题。对于运动速度为0.1 m/s 的点目标，运动补偿后的平均横向分辨率与静止点目标相比仅降低2.03%，对比度降低2.7 dB。对于运动速度为0.2 m/s 的囊目标，运动补偿后图像的对比度分辨率较静止情况仅降低8.53%。（2）针对合成发射孔径设计了运动补偿方法，可以对成像平面不同侧向位置轴向速度不同的运动进行有效补偿，从而使得合成孔径成像得到较高成像质量。（3）设计了有效的血流信号分离算法，在尽量少的影响血流信号的前提下，去除回波信号中的杂波，并已经应用在实验室自主研发的便携式彩超样机中。（4）针对血流矢量估计算法计算量大问题，采用量子行为粒子群优化算法，将计算量降低了67%。除此之外，本项目还对基于平面波复合的血流矢量成像方法、医学超声成像相位畸变矫正方法、压缩感知在合成孔径成像中的应用等与项目密切相关的问题进行了初步研究，为血流矢量估计效果的进一步优化奠定了基础。