[发明专利]一种超声断层成像方法

权利要求书

1.一种超声断层成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将环阵超声换能器固定在水槽中，并将样品的待成像区域放置于所述环阵超声换能器的中心，向所述水槽注水以浸没所述样品及所述环阵超声换能器，所述样品为硬组织；

步骤二，所述环阵超声换能器的所有阵元依次以固定的中心频率发射超声脉冲信号，并通过所有阵元接收超声脉冲的回波信号；

步骤三，采用第一算法从所述回波信号中提取超声第一到达波的传播时间；

步骤四，根据所述超声第一到达波的传播时间，采用贝叶斯估计方法反演重建所述样品待成像区域的声速分布模型，同时采用第二算法求解所述声速分布模型；

步骤五，使用第三算法求解所述声速分布模型的程函方程，获取所述环阵超声换能器每个阵元到达所述样品待成像区域每个点的超声传播时间；

步骤六，使用第四算法计算所述超声传播时间组成的延时矩阵，得到所述样品待成像区域的超声断层成像，

其中，步骤六中，所述第四算法为合成孔径算法，具体公式为：

N_s＝(u-1)*Δn+1

其中，式中f(x,y)表示成像区域中(x,y)处延迟叠加后的信号；A_i,j(t)为第i号阵元发射、第j号阵元接收的信号包络；Δ_i(x,y)表示第i号发射阵元到(x,y)处的最早到达时间；Δ_j(x,y)表示第j号发射阵元到(x,y)处的最早到达时间；G为动态孔径阵元数，Δn为移动步长，N为环阵超声换能器阵元的总数。

2.根据权利要求1所述的超声断层成像方法，其特征在于：

所述环阵超声换能器为含有N个均匀分布阵元的环阵超声换能器；

其中，N为自然数。

3.根据权利要求1所述的超声断层成像方法，其特征在于：

其中，步骤三中，所述第一算法为赤池信息量准则算法，用以下公式表示：

AIC＝(2k-2L)/w

其中，AIC是赤池信息量准则算法，k是所拟合模型中参数的数量，L是对数似然值，w是观测值数目。

4.根据权利要求1所述的超声断层成像方法，其特征在于：

其中，步骤三中，所述第一到达波的传播时间为

5.根据权利要求4所述的超声断层成像方法，其特征在于：

其中，步骤四中，采用所述贝叶斯估计方法反演重建所述待成像区域的声速分布模型的过程包括：

先将所述样品的待成像区域离散化为n×m个网格点，n×m表示待成像区域网格点的规模，设定慢度S∈R^nm×1、射线路径假设似然概率密度函数

与先验概率密度函数

均服从高斯分布，

后验概率密度函数正比于似然概率密度函数与先验概率密度函数的乘积，即为：

再令取对数后的后验概率密度函数导数为零，得到令则S可表示为：

式中，表示估计值。

6.根据权利要求5所述的超声断层成像方法，其特征在于：

其中，步骤四中，所述第二算法是共轭梯度算法，计算得到最优估计量公式为：

再由

获得待成像区域的声速分布模型。

7.根据权利要求1所述的超声断层成像方法，其特征在于：

其中，步骤五中，所述程函方程如下：

其中，T(x,y)为从Ω边界到点(x,y)的时间，C(x,y)为相应位置的速度。

8.根据权利要求7所述的超声断层成像方法，其特征在于：

其中，步骤五中，所述第三算法为快速行进算法，核心内容的表达式为：

其中，与分别表示在(x,y)其位置上的一阶向前差分算子与一阶向后差分算子，C(x,y)表示相应位置的速度。