基于非线性超声成像新参数的异常组织定征研究

超声成像系统采用超声回波携带的生物组织声阻抗差成像，回波中的其它信息仍有待深入开发。本项目在研究生物组织模型、非线性超声波动方程及其数值求解基础上，建立高精度医学超声成像仿真系统；以仿真系统为平台，研究各声参数信息成因及其在回波中的表现形式，进一步研究基于B/A参量、衰减系数和散射系数的多参数超声成像；仿真、仿体、临床实验三位一体，研究非线性多参数成像对异常组织定征的意义；将基于新参数的组织定征应用于乳腺肿瘤的辅助诊断，阐述多声参数超声成像的临床应用价值。.项目的完成将为适用于生物体组织的非线性超声波动方程的建立及其数值求解中的关键问题提供有效解决方案；为多参数超声成像实现及其临床应用提供较系统的理论和实验依据；为异常组织定征提供更丰富、质量更高的超声成像方案；为基于超声图像后处理的图像分析方法提供新思路及评价金标准。

超声非线性效应的开发和利用已成为当今医学超声的下一个增长点和突破口。本项目旨在为医学超声提供新的非线性成像参数， 其总体研究目标如下：①建立高精度非线性超声成像仿真系统，在此基础上研究超声波在生物体内的传播规律，研究多个声参数的成因及其回波表现形式；②在仿体实验中实现基于B/A 参量、衰减系数和散射系数的超声成像，为异常组织定征提供新的参数和理论依据；③以仿真、仿体研究结果为基础，研究基于非线性超声成像新参数的临床应用价值。.就项目第一个研究目标，在现有模型基础上对弛豫衰减计算、方程离散化、方程吸收边界等方面进行了改进，分别提出了针对高阶非线性波动方程数值求解的复频域完全匹配层和非分裂的完全匹配层；针对波动方程数值求解中需要采用的部分分式分解技术，分别提出了简单的纯代数方法和递归方法。.就项目的第二个研究目标，实现了基于B/A 参量、衰减系数和散射系数的超声成像。设计了适合B/A参量成像的发射机制以及有效的接受信号匹配滤波器，得到了基于透射信号且图像质量较好的B/A参量成像方法；另外在非线性信号的提取利用中，针对成像中的非线性衰减提出了一种自动增益补偿算法。.就项目的第三个研究目标，设计了基于超声衰减系数及散射系数成像的脂肪肝定量评价方法，发现成像参数能获得肝脏脂肪含量的精确、定量评价，证明了非线性超声成像新参数的临床应用价值。.项目申请结题时完成了项目各阶段的研究目标，发表国际期刊论文6篇，国内期刊论文5篇，国际会议论文6篇；申请软件著作权一项，发明专利两项。项目负责人应邀做学术报告两次。受该项目资助已毕业硕士研究生1名，在培养博士生2名及硕士生4名，青年科技骨干1名。项目组成员出国参加国际学术会议4 人次，邀请国外专家来华学术交流2 人次。.项目的完成解决了超声非线性波动方程建立及数值仿真中的一些关键问题，构建了完善的仿真、仿体实验平台；为多参数超声成像实现及其临床应用提供较系统的理论和实验依据；为异常组织定征提供更丰富超声成像方案。