[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于射線理論的超聲CT圖像重建方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910286906.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110051387B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尉遲明;丁明躍;方小悅;武云;宋俊杰;周亮;張求德;劉闊林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B8/15
• 分類(lèi)號(hào): A61B8/15
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種基于射線理論的超聲CT聲速重建方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)渡越時(shí)間之差的提?。?/p>

首先基于同一發(fā)射陣元和接收陣元，發(fā)射超聲波后分別采集來(lái)自純水和待測(cè)對(duì)象的超聲透射波的數(shù)據(jù)，分別得到按通道一一對(duì)應(yīng)的純水?dāng)?shù)據(jù)、以及待測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)；

然后采用AIC法提取純水?dāng)?shù)據(jù)的渡越時(shí)間，記為tof_water；接著，確定匹配窗，以tof_water為窗起點(diǎn)，以純水?dāng)?shù)據(jù)的最大幅值處時(shí)間t_{water_max}為窗終點(diǎn)，則，窗長(zhǎng)度記為w，匹配窗內(nèi)的窗數(shù)據(jù)記為W_water；

隨后在對(duì)應(yīng)通道的待測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)上尋找窗長(zhǎng)度保持為w的滑動(dòng)窗，該滑動(dòng)窗內(nèi)的窗數(shù)據(jù)記為W_object；接著，將W_object和W_water互相關(guān)，計(jì)算得到互相關(guān)系數(shù)；調(diào)整所述滑動(dòng)窗的窗起點(diǎn)，從而滑動(dòng)所述滑動(dòng)窗得到一系列互相關(guān)系數(shù)，選取這些互相關(guān)系數(shù)中數(shù)值最大的互相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)窗作為滑動(dòng)窗尋找結(jié)果，記該滑動(dòng)窗尋找結(jié)果的窗起點(diǎn)為tof_object，則渡越時(shí)間之差Δtof＝tof_object-tof_water；

接著，調(diào)整通道，重復(fù)提取處理，最終得到一系列通道對(duì)應(yīng)的一系列渡越時(shí)間之差Δtof；

(2)計(jì)算聲波從發(fā)射陣元到接收陣元經(jīng)過(guò)的射線路徑：

記所述步驟(1)得到的一系列有效渡越時(shí)間之差Δtof的總數(shù)量為n_t，對(duì)成像區(qū)域進(jìn)行剖分，使成像區(qū)域的網(wǎng)格數(shù)滿足Σ×Σ；其中Σ為正整數(shù)，當(dāng)為整數(shù)時(shí)，則Σ等于當(dāng)為非整數(shù)時(shí)，Σ為按向上取整、向下取整或四舍五入取整得到的整數(shù)；

所述成像區(qū)域是建立在發(fā)射陣元和接收陣元對(duì)應(yīng)的二維平面直角陣元坐標(biāo)系中，然后對(duì)于每一組發(fā)射陣元-接收陣元組，從發(fā)射陣元在陣元坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置向接收陣元在陣元坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置作直線連線，得到該連線在該成像區(qū)域中每一個(gè)網(wǎng)格中的路徑長(zhǎng)度，進(jìn)而得到關(guān)于每個(gè)網(wǎng)格中路徑長(zhǎng)度的、Σ×Σ的二維矩陣，接著將該矩陣向量化得到關(guān)于每個(gè)網(wǎng)格中路徑長(zhǎng)度的向量；最后，將每一組發(fā)射陣元-接收陣元組得到的關(guān)于每個(gè)網(wǎng)格中路徑長(zhǎng)度的向量排列形成關(guān)于全部發(fā)射陣元-接收陣元組的Σ²×Σ²的二維矩陣路徑矩陣L；

(3)反問(wèn)題的求解：

將所述步驟(1)得到的有效渡越時(shí)間之差Δtof進(jìn)行向量化，得到ΔT；接著構(gòu)建如式(1)所示的路徑-慢度-時(shí)間方程組：

LΔS＝ΔT (1)

其中，ΔS為待求解的慢度變化量；然后，采用擬牛頓法解方程組，求解得到一維含有Σ²個(gè)元素的向量ΔS；接著，用水中超聲波的慢度加上慢度變化量ΔS，取倒數(shù)，即可得到待測(cè)對(duì)象的速度重建值向量。

2.利用如權(quán)利要求1所述基于射線理論的超聲CT聲速重建方法的超聲CT圖像重建方法，其特征在于，該方法利用如權(quán)利要求1所述基于射線理論的超聲CT聲速重建方法，還包括以下步驟：

(4)成像：將得到的待測(cè)對(duì)象的速度重建值向量二維化，形成Σ×Σ矩陣；然后基于該Σ×Σ矩陣得到二維像素圖，該二維像素圖中的每個(gè)像素與聲速值相對(duì)應(yīng)。

3.如權(quán)利要求2所述超聲CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述二維像素圖是對(duì)聲速值進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮、灰度映射、并最終顯示得到。