專利名稱：基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透射式超聲斷層成像的編碼激勵(lì)方法，具體涉及一種對超聲信號(hào)發(fā)射過程進(jìn)行調(diào)制和從接收到的信號(hào)中提取渡越時(shí)間和超聲幅值的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)生癌變的乳腺腫瘤組織與正常的乳腺組織在聲速、聲吸收系數(shù)等聲學(xué)參數(shù)方 面存在差異，基于聲學(xué)參數(shù)的乳腺癌診斷研究一直是超聲醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要研究方向。癌變組織的密度、聲速和聲衰減系數(shù)均高于正常組織，此外，具有較高乳腺密度的婦女患乳腺癌的可能性較高，而乳腺組織的密度和聲速有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此能夠測量乳腺組織聲速、衰減系數(shù)的透射式超聲斷層成像在乳腺癌的診斷和預(yù)防方面有巨大的應(yīng)用前景。作為一種醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，其測量過程需要患者的參與，測量時(shí)間作為影響患者舒適度的重要指標(biāo)是該技術(shù)能否從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用的重要因素。此外，由于乳腺處于胸腔的外側(cè)，心跳和呼吸都會(huì)造成乳腺位置和形狀發(fā)生變化，影響測量精度和診斷效果，因此透射式超聲斷層成像設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)要求患者在整個(gè)測量時(shí)間內(nèi)屏住呼吸并且每一個(gè)切片的測量周期要小于心動(dòng)周期，通過實(shí)驗(yàn)給出的整體測量時(shí)間和每一個(gè)切片的測量時(shí)間分別不超過I分鐘和O. I秒，可見測量時(shí)間不僅關(guān)系到患者的舒適程度，也是決定透射式超聲CT設(shè)備能否進(jìn)入臨床使用的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。編碼激勵(lì)是減小透射式超聲斷層成像的測量時(shí)間的有效方法，但是傳統(tǒng)的編碼激勵(lì)方法主要用于雷達(dá)、B超等反射式成像設(shè)備中，其原理是不同的能量發(fā)射裝置發(fā)射不同的波形，然后使用匹配濾波器對接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波以減小不同發(fā)射裝置發(fā)射信號(hào)的相互影響。但由于不存在有限長的、互相關(guān)函數(shù)恒為零的有限支撐非零函數(shù)集，直接使用這些編碼激勵(lì)方法并不能完全消除各發(fā)射信號(hào)之間的相互影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，它解決了由于各陣元發(fā)出的超聲信號(hào)相互影響引入的超聲參數(shù)誤差的問題，從而在不影響參數(shù)提取精度的同時(shí)減小測量時(shí)間。本發(fā)明的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法包括如下步驟
步驟一根據(jù)所需要的同時(shí)發(fā)射陣元數(shù)生成編碼激勵(lì)所需要的正交弱相關(guān)雙極性編碼
集;
步驟二 使用生成的編碼集對斷層成像的發(fā)射過程進(jìn)行調(diào)制，并采集穿過被測物體的波形信號(hào)；
步驟三使用雙層相關(guān)函數(shù)法從接收到的波形信號(hào)中提取渡越時(shí)間和幅值。本發(fā)明提供了一種適用于透射式超聲斷層成像的編碼激勵(lì)方法，與目前不使用編碼激勵(lì)的方法相比，可以大幅度減小測量時(shí)間；與傳統(tǒng)的基于匹配濾波的編碼激勵(lì)方法相t匕，該方法可以最大限度減小各陣元發(fā)射波形之間的影響，編碼激勵(lì)過程不影響參數(shù)提取的精度。


圖I為基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法的流程 圖2為雙層相關(guān)函數(shù)法流程圖3為原子信號(hào)波形/CO ；
圖4為編碼信號(hào)波形； 圖5為編碼信號(hào)波形/( );
圖6為到達(dá)時(shí)間差小于一個(gè)原子波形長度時(shí)的接收信號(hào)波形Ki)；
圖7為到達(dá)時(shí)間差小于一個(gè)原子波形長度時(shí)的接收信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)，其中為實(shí)線為^rJrjt ，虛線為 itTJfjtt ；
圖8為到達(dá)時(shí)間差大于一個(gè)原子波形長度時(shí)的接收信號(hào)波形KO ；
圖9為到達(dá)時(shí)間差大于于一個(gè)原子波形長度時(shí)的接收信號(hào)與編碼信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)，其中為實(shí)線為，虛線為·^;
圖10為到達(dá)時(shí)間差大于一個(gè)原子波形長度時(shí)原子信號(hào)與接收信號(hào)的相關(guān)函數(shù)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的首先使用正交弱相關(guān)雙極性編碼對透射式超聲斷層成像的超聲發(fā)射過程進(jìn)行調(diào)制，在接收到超聲信號(hào)后使用雙層相關(guān)函數(shù)法進(jìn)行參數(shù)的提取。如圖I所示，具體步驟如下
步驟一生成正交弱相關(guān)雙極性編碼集。正交弱相關(guān)雙極性編碼集的具體描述如下。M個(gè)長度為i的序列組成的集合
權(quán)利要求
1.基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，其特征在于所述編碼激勵(lì)方法包括如下步驟 步驟ー根據(jù)所需要的同時(shí)發(fā)射陣元數(shù)生成編碼激勵(lì)所需要的正交弱相關(guān)雙極性編碼集; 步驟ニ 使用生成的編碼集對斷層成像的發(fā)射過程進(jìn)行調(diào)制，并采集穿過被測物體的波形信號(hào)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，其特征在于所述步驟一中所生成的編碼為正交弱相關(guān)雙極性編碼，設(shè)編碼集為M個(gè)長度為L H勺序列組成的集合:為 %] i = 1.2J- ,M ;定義兩個(gè)序列的互相關(guān)為 ニ Z，正交編碼集滿足如下要求 (1)碼元值只能取+1或者-I兩個(gè)值，且規(guī)定每個(gè)序列的第一個(gè)碼元必須是+1； (2)集合中任意兩序列是正交的，即
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，其特征在于所述編碼集的生成方法為在確定所需要的同時(shí)發(fā)射通道數(shù)以后，按照碼元長度逐步遞增的順序列出每種長度下所有的編碼，然后采用窮舉法判斷能否找到滿足1-3條件的編碼集，不斷增加編碼的長度直到找到滿足要求的編碼集為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，其特征在于所述步驟ニ中，接收到的波形信號(hào)的表達(dá)式為
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，其特征在于所述步驟三中，使用雙層相關(guān)函數(shù)法提取超聲參數(shù)，如果接收到的波形中兩個(gè)編碼信號(hào)的時(shí)間差小于ー個(gè)原子信號(hào)的長度，使用編碼信號(hào)和接收信號(hào)的相關(guān)函數(shù)計(jì)算編碼信號(hào)的幅值和渡越時(shí)間；如果接收到的波形中兩個(gè)編碼信號(hào)的時(shí)間差大于ー個(gè)原子信號(hào)的長度，使用原子和接收信號(hào)的相關(guān)函數(shù)計(jì)算首先到達(dá)的編碼信號(hào)的幅值和渡越時(shí)間，然后計(jì)算另一個(gè)編碼信號(hào)的幅值和渡越時(shí)間參數(shù)。
全文摘要
基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵(lì)方法，涉及一種透射式超聲斷層成像的編碼激勵(lì)方法。為了解決由于各陣元發(fā)出的超聲信號(hào)相互影響引入的超聲參數(shù)誤差的問題，本發(fā)明的編碼激勵(lì)方法包括如下步驟根據(jù)所需要的同時(shí)發(fā)射陣元數(shù)生成編碼激勵(lì)所需要的正交弱相關(guān)雙極性編碼集；使用生成的編碼集對斷層成像的發(fā)射過程進(jìn)行調(diào)制，并采集穿過被測物體的波形信號(hào)；使用雙層相關(guān)函數(shù)法從接收到的波形信號(hào)中提取渡越時(shí)間和幅值。本發(fā)明與目前不使用編碼激勵(lì)的方法相比，可以大幅度減小測量時(shí)間；與傳統(tǒng)的基于匹配濾波的編碼激勵(lì)方法相比，該方法可以最大限度減小各陣元發(fā)射波形之間的影響，編碼激勵(lì)過程不影響參數(shù)提取的精度。
文檔編號(hào)A61B8/15GK102764142SQ20121026800
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者沈毅, 沈祥立, 王艷, 金晶 申請人:哈爾濱航控博創(chuàng)科技有限公司