【摘 要】
:
超声射频信号是从换能器处获取的回波信号经过前置放大,A/D变换和波束合成后得到的信号,由于其包含比较完整的声场以及组织相互作用信息,在超声设备中将射频信号作为超声图像重建的原始信号。由于在传统的超声成像过程中涉及多个步骤,每个步骤都需要设置许多参数,特别是图像后处理部分,不同厂商的超声成像系统采用不同方法,其成像风格、质量不尽相同而且都根据自己的经验来进行调参。因此提出一种通用的新型超声成像方法,
论文部分内容阅读
超声射频信号是从换能器处获取的回波信号经过前置放大,A/D变换和波束合成后得到的信号,由于其包含比较完整的声场以及组织相互作用信息,在超声设备中将射频信号作为超声图像重建的原始信号。由于在传统的超声成像过程中涉及多个步骤,每个步骤都需要设置许多参数,特别是图像后处理部分,不同厂商的超声成像系统采用不同方法,其成像风格、质量不尽相同而且都根据自己的经验来进行调参。因此提出一种通用的新型超声成像方法,不仅可以替代传统重建过程中需要人工调参的步骤而且能够达到超声设备的成像水平是非常有意义的。本论文目标是实现从射频信号到超声灰阶图像的完整重建过程,本文使用深度方法设计一种端对端的重建模型,该模型输入射频信号的包络信息,输出超声图像。本文先对射频信号进行预处理操作,获取到信号的包络,然后使用基于监督学习的条件生成对抗网络,学习从包络图像到超声图像的映射过程,将学习好之后的网络作为重建模型。网络训练使用的射频数据包括使用Field II仿真数据,仿体数据和人体数据,其中仿体和人体数据是在两台不同品牌超声设备上采集得到的,目的在于验证重建模型在不同超声设备上都具有重建能力。同时本文使用迁移学习的方法,在仿真数据上训练得到的重建模型迁移至仿体数据上进行训练,再将仿体的模型迁移至人体数据上。同时用仿真,仿体和人体数据的测试集,对各自训练好的重建模型进行测试,并且用在人体数据上训练的模型在外部数据集上进行测试。本文将网络重建的图像以及传统方法重建的图像分别与超声设备采集的B-mode图像计算相似度,在仿体,人体和外部数据上重建网络的结构相似性(SSIM)分别为0.82、0.63、0.55;传统方法分别为0.47、0.32、0.30。在两台不同设备上用网络重建的图像之间SSIM相差0.07,而传统方法相差0.11。从结果中得出,本文提出的基于深度学习的重建方法,无论在仿体、人体或外部数据上都优于传统重建方法,在仿体数据上重建的图像质量非常接近B-mode图像,在人体和外部数据上,图像的结构轮廓信息以及空间位置信息都能很好重建出来,并且在两台超声设备上都可以达到相近的重建质量。所以本文提出的基于深度学习的重建方法可以替代部分传统重建方法步骤而且比较接近超声设备成像水平。
其他文献
视网膜的OCT检查是一种常规的眼科诊断手段,主要目的是对眼底疾病的诊断与早期预防。医生通过OCT影像观察病人视网膜形态结构并评估视网膜形态,在其过程中需要涉及对视网膜层间结构的分割与量化分析,这是一项耗时、繁琐、重复性高的工作,且会受到医生经验、注意力、疲劳程度等主观因素的影响。目前,医院使用的OCT系统内附带的视网膜层间结构标记功能无法达到临床应用的标准,且现有视网膜OCT分割方法的理论较落后、
在癌变的早期,生物组织器官血流的改变往往早于结构变化,血流的改变会导致组织器官的电导率发生变化,因此可以通过检测组织器官的电导率变化来及时发现组织器官的生理、病理改变,为癌症早期诊断提供重要依据。磁声电成像是以电导率为检测指标的医学混合成像方式,在成像的过程中它使用了超声波激励和电阻抗电极检测,所以磁声电成像结合了超声成像的高分辨率特性和电阻抗成像的高对比度特性。但是在现有的磁声电成像中,存在几个
头颈部癌症是常见的癌症类型。图像引导的放射治疗是头颈部癌症最有效的治疗方法。放疗计划的制定需要在计算机断层扫描图像(computed tomography,CT)中勾画危及器官(organ-at-risk,OAR)。临床医生手动勾画OAR,耗时耗力,且主观。深度学习是近年来火热的一种机器学习方法,该方法能根据数据自动提取有意义的特征。有研究利用深度学习方法实现头颈部OAR分割,并展现出优异的性能。
世界范围内有8%–12%的夫妇患有不孕不育,其中男性不孕不育的占比为40%-50%,近年来,由于环境污染和男性生理机能的衰退,男性不孕不育的趋势仍在不断上升。男性不孕不育最实用的诊断方案是精液质量分析,但是目前精液质量分析的自动化程度不高,仍然依赖于医生的经验主观判断,缺乏准确数据。计算机辅助精液分析(CASA)是精液质量自动化分析的一种方法,这种方法不仅可以为精液质量分析提供量化数据进行更准确地
我国的肝癌防治面临着严峻的挑战,肝癌患者人数和死亡病例占全球的一半以上。肝癌的诊断主要包括影像学诊断、肝穿刺活检和血清学分子标记物检测。其中,超声成像由于具有操作简便、快速直观、无创便携、费用低廉等特点,是临床上最常用的肝脏影像学检查方法。肝癌的发生和发展与其剪切模量的变化密切相关。因此,对剪切模量的分析有望为肝癌早期诊断提供重要的依据。超声弹性成像作为获取组织剪切模量分布的重要方式之一,具有实时
乳腺癌作为世界上第二种最为常见的癌症类型,是导致女性死亡率增高的原因之一,已经成为女性健康的第一杀手。在乳腺癌的临床诊断环节中,钼靶检查由于具备患者疼痛相对较小、操作简单可重复、分辨率高和检出率高等优势,成为了最先进的乳腺癌检查方法之一。医生通过观察乳腺钼靶图像对患者作出诊断,这一过程通常耗时费力,并且效率不高。为了提高诊断效率,减小误诊风险,针对乳腺钼靶图像开发基于人工智能的计算机辅助诊断系统显
肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种致命的快速进行性神经退行性疾病。依达拉奉(Edaravone,EDA)是目前获美国食品药品管理局批准的仅有的两种药物的其中一种。EDA在疾病早期可减缓患者运动能力的下降,对晚期患者的治疗效果不佳。过去大多数的临床前研究只评估药物对脊髓的治疗效果,而没有把在病理上很重要的运动皮层纳入评估。近来,运动皮层
研究表明,生物组织发生早期病变且尚未在形态结构上产生改变时,生物组织病变部位的电特性(电阻抗、电导率、介电常量)首先发生变化。因此通过检测组织的电特性就有可能达到对疾病早期诊断的目的。生物电阻抗成像(Biological Electrical Impedance Tomography,BEIT)是对组织电特性检测的成像技术,一种继形态结构成像之后的新一代功能成像技术的统称。感应式磁声成像(Magn
面瘫又叫面神经损伤,面容的改变会给患者带来心理焦虑和生理疼痛,严重影响患者的正常人际交往与生活。及时有效地评估治疗与康复训练,有助于面瘫患者尽早康复,恢复正常人的生活质量。本课题调研发现关于面瘫评估的大多数研究是基于面部局部或整体特征进行的。目前的面部特征点检测模型使用正常人面部人脸图像数据进行训练,而面瘫会导致患者面容怪异、口角歪斜,所以使用主流的特征提取模型会出现较大误差。面瘫后面肌运动内在反
在产前超声筛查与诊断中,从三维容积超声或动态超声序列中获取标准面对于后续的生物参数测量、产前畸形诊断和胎儿生长发育评估至关重要。由于产前超声筛查需要获取几十种标准切面,因此使用动态超声序列获取标准面往往非常耗费时间与精力并且依赖医生的临床工作经验。三维容积超声通常可以通过单次扫描便可获取多种标准切面,相较于动态超声序列,其具有更高的效率并减少对医生临床工作经验的依赖。然而,由于三维容积超声本身巨大