Page 43 - 《应用声学》2022年第5期

第 41 卷 第 5 期 那雪璐等： 菲涅尔区域的乳腺三维超声成像技术 719

网格步长的缩小会相应地提高成像分辨率，但随着 像分辨率的影响，网格步长设为 0.2 mm，环阵阵元
网格步长的缩小，求解声速矩阵变大，运算复杂度 个数设为 128。在保证采样定理满足的情况下，逐
增加，求解速度变慢；阵元个数增多也会相应地提 步提高入射频率 (1 MHz → 1.5 MHz → 2 MHz →
高成像分辨率，但由于接收数据的增多，增加了成 2.5 MHz → 3 MHz → 3.5 MHz)，对 3 mm 病变间
像数据量。由此，本文仅研究入射频率对双病变成 距成像结果如图13所示。

ܦᤴ/(mSs -1 ) ܦᤴ/(mSs -1 ) ܦᤴ/(mSs -1 )
1525 1525 1535
10 10 10 1530
1520 1520
20 20 20 1525
30 1515 30 1515 30 1520
1515
y/mm 40 1510 y/mm 40 1510 y/mm 40 1510
50
50
50
1505
1505
1500
60 60 60 1505
1500 1500
70 70 70 1495
1495 1495
80 80 80 1490
10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80
x/mm x/mm x/mm
(a) 1.0 MHz (b) 1.5 MHz (c) 2.0 MHz
ܦᤴ/(mSs -1 ) ܦᤴ/(mSs -1 ) ܦᤴ/(mSs -1 )
1535 1535
10 1530 10 1530 10 1530
20 1525 20 1525 20 1525
1520 1520 1520
30 30 30 1515
1515 1515
y/mm 50 1510 y/mm 40 1510 y/mm 40 1510
40
1505
1505
50
50
1505
60 1500 60 1500 60 1500
1495
1495
70 1495 70 1490 70 1490
1490 1485
80 80 80
10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 50 60 70 80
x/mm x/mm x/mm
(d) 2.5 MHz (e) 3.0 MHz (f) 3.5 MHz
图 13 不同频率下双病变成像图像
Fig. 13 Dual-lesion images at different frequencies
由于入射频率的提高缩小了菲涅尔区域的 应用于乳腺三维超声成像问题，能够高质量地实现
大 小，1 MHz、2 MHz、3 MHz 时 的 菲 涅 尔 成 对乳腺三维结构的反演。同时，通过对成像分辨率
像区域分别为 3.7500 × 10 −7 s、1.8750 × 10 −7 s、 分析，提出了实现高质量乳腺成像需要较高频率的
1.2500 × 10 −7 s，使得双病变成像图像更加精细， 探头，为实际中乳腺三维超声成像问题的解决提供
分辨率提高。但同时，随着入射频率的增加，依照 了一种可行的技术方案。
式 (1) 计算的菲涅尔区域逐渐减小，则需要更多的
参 考 文 献
阵元数以完全覆盖成像区域，才能避免如图 13(d)、
图 13(e)、图 13(f) 中病变成像处出现区域分块。可 [1] Li C, Duric N, Littrup P, et al. In vivo breast sound-speed
imaging with ultrasound tomography[J]. Ultrasound in
见，适当增加入射频率对成像分辨率的提高有很大
Medicine & Biology, 2009, 35(10): 1615–1628.
改善。 [2] Li C, Sandhu G Y, Boone M, et al. Breast imaging using
waveform attenuation tomography[C]. Society of Photo-
4 结论 optical Instrumentation Engineers. International Society
for Optics and Photonics, 2017.
[3] Suzuki A, Tsubota Y, Wu W, et al. Full waveform in-
本文依据柱面阵三维超声成像原理，将乳腺三
version for ultrasound computed tomography with high-
维超声成像问题降为二维乳腺冠状面成像问题，利 sensitivity scan method[C]. Ultrasonic Imaging and To-
用菲涅尔区域成像算法对乳腺二维冠状面反演成 mography, 2019.
[4] Matthews T, Wang K, Li C, et al. Regularized dual aver-
像，进一步实现了由二维到三维的乳腺超声成像。
aging image reconstruction for full-wave ultrasound com-
通过成像误差计算，证明菲涅尔区域成像算法可以 puted tomography[J]. IEEE Transactions on Ultrasonics