[发明专利]基于双层相关函数法的正交弱相关双极性编码激励方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透射式超声断层成像的编码激励方法，具体涉及一种对超声信号发射过程进行调制和从接收到的信号中提取渡越时间和超声幅值的方法。

背景技术

发生癌变的乳腺肿瘤组织与正常的乳腺组织在声速、声吸收系数等声学参数方面存在差异，基于声学参数的乳腺癌诊断研究一直是超声医学的一个重要研究方向。癌变组织的密度、声速和声衰减系数均高于正常组织，此外，具有较高乳腺密度的妇女患乳腺癌的可能性较高，而乳腺组织的密度和声速有很强的相关性，因此能够测量乳腺组织声速、衰减系数的透射式超声断层成像在乳腺癌的诊断和预防方面有巨大的应用前景。

作为一种医学成像设备，其测量过程需要患者的参与，测量时间作为影响患者舒适度的重要指标是该技术能否从实验室走向临床应用的重要因素。此外，由于乳腺处于胸腔的外侧，心跳和呼吸都会造成乳腺位置和形状发生变化，影响测量精度和诊断效果，因此透射式超声断层成像设备进行数据采集时要求患者在整个测量时间内屏住呼吸并且每一个切片的测量周期要小于心动周期，通过实验给出的整体测量时间和每一个切片的测量时间分别不超过1 分钟和0.1 秒，可见测量时间不仅关系到患者的舒适程度，也是决定透射式超声CT 设备能否进入临床使用的一个关键指标。

编码激励是减小透射式超声断层成像的测量时间的有效方法，但是传统的编码激励方法主要用于雷达、B超等反射式成像设备中，其原理是不同的能量发射装置发射不同的波形，然后使用匹配滤波器对接收到的信号进行滤波以减小不同发射装置发射信号的相互影响。但由于不存在有限长的、互相关函数恒为零的有限支撑非零函数集，直接使用这些编码激励方法并不能完全消除各发射信号之间的相互影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于双层相关函数法的正交弱相关双极性编码激励方法，它解决了由于各阵元发出的超声信号相互影响引入的超声参数误差的问题，从而在不影响参数提取精度的同时减小测量时间。

本发明的基于双层相关函数法的正交弱相关双极性编码激励方法包括如下步骤：

步骤一：根据所需要的同时发射阵元数生成编码激励所需要的正交弱相关双极性编码集；

步骤二：使用生成的编码集对断层成像的发射过程进行调制，并采集穿过被测物体的波形信号；

步骤三：使用双层相关函数法从接收到的波形信号中提取渡越时间和幅值。

本发明提供了一种适用于透射式超声断层成像的编码激励方法，与目前不使用编码激励的方法相比，可以大幅度减小测量时间；与传统的基于匹配滤波的编码激励方法相比，该方法可以最大限度减小各阵元发射波形之间的影响，编码激励过程不影响参数提取的精度。

附图说明

图1为基于双层相关函数法的正交弱相关双极性编码激励方法的流程图；

图2为双层相关函数法流程图；

图3为原子信号波形                                               ；

图4为编码信号波形；

图5为编码信号波形；

图6为到达时间差小于一个原子波形长度时的接收信号波形；

图7为到达时间差小于一个原子波形长度时的接收信号的互相关函数，其中为实线为，虚线为；

图8为到达时间差大于一个原子波形长度时的接收信号波形；

图9为到达时间差大于于一个原子波形长度时的接收信号与编码信号的互相关函数，其中为实线为，虚线为；

图10为到达时间差大于一个原子波形长度时原子信号与接收信号的相关函数。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的基于双层相关函数法的正交弱相关双极性编码激励方法是通过以下技术方案实现的：首先使用正交弱相关双极性编码对透射式超声断层成像的超声发射过程进行调制，在接收到超声信号后使用双层相关函数法进行参数的提取。

如图1所示，具体步骤如下： 

步骤一：生成正交弱相关双极性编码集。正交弱相关双极性编码集的具体描述如下。

个长度为的序列组成的集合

                    （1）；

定义两个序列的互相关为

                            （2）；

如果满足以下条件就被称为正交编码集：

    1、码元值只能取+1或者-1两个值，且规定每个序列的第一个码元必须是+1。

    2、集合中任意两序列是正交的，即