超声拓扑成像技术研究综述

文摘   2024-12-31 07:19   美国  

超声拓扑成像(Ultrasound Tomography, UST)是一种利用超声波在组织中传播的特性来重建组织结构和参数(如声速、衰减)的成像技术。环状换能器因其能够提供全方位的扫描而备受关注,尤其在乳腺癌筛查和脑部成像等领域展现出巨大潜力

2. 关键难点

  • 数据采集效率:UST通常需要从多个方向采集数据以确保适当的采样和最佳重建,这导致扫描过程耗时且数据量大

  • 计算成本:传统UST成像技术,如改进的Kirchhoff迁移和自适应波束形成技术,计算成本高,时间分辨率低

  • 组织穿透和声波传播:生物组织中的超声波传播受限,导致成像速度受限于传输事件数量、数据吞吐量和系统存储能力

3. 主要目标应用

  • 乳腺癌筛查:乳腺癌是女性最常见的癌症之一,UST因其无辐射、无痛且适用于所有乳腺类型而被视为潜在的早期检测方法

  • 脑部成像:UST也被用于脑部成像,提供早期脑癌诊断

  • 四肢成像


4. 特殊算法

  • 基于射线模型的算法:基于射线模型的UST算法研究进展,如基于Bézier曲线的速度超声传输层析成像重建

  • 全波形反演:基于全波形反演的UST用于骨定量成像

  • 深度学习方法:使用条件生成对抗网络(GAN)从稀疏传输数据中重建高质量的反射UST图像



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