[发明专利]一种基于CT图像的超声特性仿真方法

权利要求书

1.一种基于CT图像的超声特性仿真方法，其特征在于，包括以下优点：

第一步，根据超声探头的位置和方向信息，从CT机数据中截取对应的二维CT图像，并生成对应的超声声阻抗图像和梯度图像；

第二步，根据超声成像原理建立一个超声仿真的声学模型，从CT图像中模拟超声的反射、吸收和传播特性；

第三步，根据超声成像的原理，模拟超声的斑点噪声；

第四步，综合以上模拟的超声特性得到最终的仿真图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于CT图像的超声特性仿真方法，其特征在于，所述的模拟超声的反射如下：

超声通过声阻抗不同的介质时，在两种介质的交界面上产生部分反射，声阻抗Z＝ρc，ρ为组织密度，c为声速；

超声的反射波束与入射波束的强度之比α_R为：

αR=IrIr=(cosθ)n(Z2-Z1Z2+Z1)2---(1)]]>

透射波束比率α_T＝1-α_R，I_r为反射波束强度，I_i为入射波束强度，Z₁和Z₂为交界面两种介质的特征阻抗；

增加的超声反射强度Δr(x，d)

Δr(x,d)=αR=(cosθ)n(▿Z(x)2·Z(x))2---(2)]]>

由于X线的线性衰减系数μ与组织密度成正比，而组织密度又与声阻抗Z成正比，即μ与Z成正比关系，所以

Δr(x,d)=(cosθ)n(▿μ(x)2μ(x))2=(dT▿μ(x)▿μ(x))n(▿μ(x)2μ(x))2---(3)]]>

其中μ(x)是在位置x的CT衰减值，是它的空间增量，d是超声束传播方向上的单位向量，它与CT梯度矢量的点乘得到入射角的cosθ。

3.根据权利要求2所述的一种基于CT图像的超声特性仿真方法，其特征在于，所述的模拟超声的吸收和传播特性如下：

当超声波在媒介中传播时会发生衰减，这个过程可以用朗伯定律描述，它通过下式建立入射强度I_x与距离x上的强度的关系：

I_x＝I₀exp(-μx)(4)

积分的表达式如下：

IiI0=exp(-∫0λx(|▿μ(x0+λd)|2μ(x0+λd))2dλ)---(5)]]>

离散的表达式如下：

IiI0=[Πi=1nexp(-λ|▿μ(xi)|2μ(xi))]2---(6)]]>

则超声探头接收到的回波强度的积分的表达式如下：

Ir(x)=αRIi=I0exp(-∫0λx(|▿μ(x0+λd)|2μ(x0+λd))2dλ)(dT▿μ(x))|▿μ(x)|(2μ(x))2---(7)]]>

离散的表达式如下：

Ir(x)=αRIt=I0[Πi=1nexp(-λ▿μ(xi)2μ(xi))]2(dT▿μ(x))|▿μ(x)|(2μ(x))2---(8)]]>

其中μ为线性衰减系数，I₀为超声束的初始强度，λ为采样点之间的距离。