Page 94 - 《应用声学》2021年第1期

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激励下会产生收缩及膨胀行为，可形成频率成分
0 引言
较为丰富的非线性散射回波，包括二次谐波 [6] 、非
超 声 造 影 成 像 (Contrast-enhanced ultra- 线性基波 (频率位于基波段的非线性成分) [7] 、次谐
sound, CEUS) 能够完成针对扫查目标的高增强、 波 (频率为 1/2 倍基频的非线性成分) [8−12] 和超谐
动态实时显影，可呈现病灶与正常组织在血流灌 波 [13−14] 等。较早应用于临床的是二次谐波方法，
注模式及形态结构上的差异，以达到辨别病灶良恶 系统噪声多为白噪声，且组织残留和 MB 均可产生
性的诊断目的 [1−3] 。超声造影在肝脏肿瘤尤其是 二次谐波成分导致频带重叠，配套的频域滤波对
肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma, HCC)诊断方 SNR 和 CTR 的提升极为有限 [6] 。非线性基波和次
面带来了革命性突破，诊断准确率可达 90%，已广 谐波方法的投入使用 [7−12] ，一定程度改善了频带重
泛应用于临床，并纳入多个国家和地区的肝癌诊疗 叠问题，性能较二次谐波有所提升，但仍无法消除由
规范 [4] 。 前端电路不对称性和信号饱和导致的宽带残留信
从临床应用的角度来看，穿透力 (灵敏度) 和本 号。近年来，一类基于回波联合空时域矩阵奇异值
底残留是医生评价增强显影能力的两个标准，对 分解 (Singular value decomposition, SVD) 的滤波
其做进一步的改善，必将利于造影临床价值的提 器被广泛应用于血流成像及超分辨率微血管成像，
升。在技术层面，穿透力 (灵敏度) 可抽象为信噪比 被统称为SVD滤波器 [15−19] 。该类滤波器为非频域
(Signal-to-noise ratio, SNR)，SNR越高说明穿透力 方法，不存在上述频带重叠的问题；且为自适应滤波
越好、对造影剂的检测灵敏度越高；本底残留则由造 器，处理效果与信号内容(不同的切面、运动速度等)
影 -组织残留比 (Contrast-to-tissue ratio, CTR) 来 相关，因而较传统壁滤波方法 (高通滤波，且截止
衡量，该值越大说明本底残留越低。理论上，在未注 频率固定) 具有更高的血流检测灵敏度 [20−22] 。另
射造影剂的造影图像中只存在背景噪声，但实际情 外，基于造影剂微泡定位的超分辨率微血管成像也
况并非如此，例如图 1。首先，组织自身也会产生与 将SVD滤波器作为微泡信号提取的主要方法，替换
造影剂类似的非线性成分，易与造影剂的非线性回 经典的造影脉冲序列技术以获取更高的成像帧率，
波一同被检测到；其次，前端电路在发射脉冲序列时 而且已被证明在高频应用场合具有更优的性能 [23] 。
难免出现幅度、相位不一致的情况，导致组织成分 图 2 提供了一个简单的仿真实例 (采用 B-mode 下
无法被完全抵消；此外，血管壁、脏器包膜和骨头等 的平面波发射，成像帧率高达 242 Hz；共采集 2185
强反射面极易导致信号饱和，在图像上同样体现为 帧波束合成后数据，使用 SVD 滤波器对其进行处
组织残留。 理，并呈现了其中 1 帧数据在滤波前后的效果)，

100 100
200 200
300 300
ጸጻ൵႑ηՂ 400 400
ງएག஝ 500 500
600
600
700 700
800 800
(a) ᤵॖڏϸ (b) ጸጻԠᏦڏϸ
900 900
图 1 造影图像中的组织残留 1000 1000
Fig. 1 Residual tissue in a CEUS image 50 100 150 50 100 150
ጳ஝ ጳ஝
目前为止，造影图像 SNR 和 CTR 的提升主要 (a) SVD໚ฉҒ (b) SVD໚ฉՑ
依托于新型非线性成像方法及其配套的频域滤波 图 2 对超高帧率 B 图像数据做 SVD 滤波前后的对比
处理 [5−14] 。超声造影剂是一种由惰性气体和脂质 Fig. 2 Before and after SVD filtering with ultrafast
外壳构成的微气泡 (Microbubble, MB)，其在声场 B-mode data