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方法，具體涉及一種對超聲信號發(fā)射過程進行調(diào)制和從接收到的信號中提取渡越時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)等聲學參數(shù)方 面存在差異，基于聲學參數(shù)的乳腺癌診斷研究一直是超聲醫(yī)學的一個重要研究方向。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防方面有巨大的應用前景。作為一種醫(yī)學成像設備，其測量過程需要患者的參與，測量時間作為影響患者舒適度的重要指標是該技術(shù)能否從實驗室走向臨床應用的重要因素。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備進行數(shù)據(jù)采集時要求患者在整個測量時間內(nèi)屏住呼吸并且每一個切片的測量周期要小于心動周期，通過實驗給出的整體測量時間和每一個切片的測量時間分別不超過I分鐘和O. I秒，可見測量時間不僅關(guān)系到患者的舒適程度，也是決定透射式超聲CT設備能否進入臨床使用的一個關(guān)鍵指標。編碼激勵是減小透射式超聲斷層成像的測量時間的有效方法，但是傳統(tǒng)的編碼激勵方法主要用于雷達、B超等反射式成像設備中，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進行濾波以減小不同發(fā)射裝置發(fā)射信號的相互影響。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方法并不能完全消除各發(fā)射信號之間的相互影響。

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)雙極性編碼激勵方法，它解決了由于各陣元發(fā)出的超聲信號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)提取精度的同時減小測量時間。本發(fā)明的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵方法包括如下步驟
步驟一根據(jù)所需要的同時發(fā)射陣元數(shù)生成編碼激勵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)射過程進行調(diào)制，并采集穿過被測物體的波形信號；
步驟三使用雙層相關(guān)函數(shù)法從接收到的波形信號中提取渡越時間和幅值。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方法，與目前不使用編碼激勵的方法相比，可以大幅度減小測量時間；與傳統(tǒng)的基于匹配濾波的編碼激勵方法相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為原子信號波形/CO ；
圖4為編碼信號波形； 圖5為編碼信號波形/( );
圖6為到達時間差小于一個原子波形長度時的接收信號波形Ki)；
圖7為到達時間差小于一個原子波形長度時的接收信號的互相關(guān)函數(shù)，其中為實線為^rJrjt ，虛線為 itTJfjtt ；
圖8為到達時間差大于一個原子波形長度時的接收信號波形KO ；
圖9為到達時間差大于于一個原子波形長度時的接收信號與編碼信號的互相關(guān)函數(shù)，其中為實線為，虛線為·^;
圖10為到達時間差大于一個原子波形長度時原子信號與接收信號的相關(guān)函數(shù)。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵方法是通過以下技術(shù)方案實現(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)射過程進行調(diào)制，在接收到超聲信號后使用雙層相關(guān)函數(shù)法進行參數(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)雙極性編碼激勵方法，其特征在于所述編碼激勵方法包括如下步驟 步驟ー根據(jù)所需要的同時發(fā)射陣元數(shù)生成編碼激勵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)射過程進行調(diào)制，并采集穿過被測物體的波形信號
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，設編碼集為M個長度為L H勺序列組成的集合:為 %] i = 1.2J- ,M ;定義兩個序列的互相關(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兩個值，且規(guī)定每個序列的第一個碼元必須是+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)雙極性編碼激勵方法，其特征在于所述步驟ニ中，接收到的波形信號的表達式為
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編碼信號的時間差小于ー個原子信號的長度，使用編碼信號和接收信號的相關(guān)函數(shù)計算編碼信號的幅值和渡越時間；如果接收到的波形中兩個編碼信號的時間差大于ー個原子信號的長度，使用原子和接收信號的相關(guān)函數(shù)計算首先到達的編碼信號的幅值和渡越時間，然后計算另一個編碼信號的幅值和渡越時間參數(shù)。
全文摘要
基于雙層相關(guān)函數(shù)法的正交弱相關(guān)雙極性編碼激勵方法，涉及一種透射式超聲斷層成像的編碼激勵方法。為了解決由于各陣元發(fā)出的超聲信號相互影響引入的超聲參數(shù)誤差的問題，本發(fā)明的編碼激勵方法包括如下步驟根據(jù)所需要的同時發(fā)射陣元數(shù)生成編碼激勵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)射過程進行調(diào)制，并采集穿過被測物體的波形信號；使用雙層相關(guān)函數(shù)法從接收到的波形信號中提取渡越時間和幅值。本發(fā)明與目前不使用編碼激勵的方法相比，可以大幅度減小測量時間；與傳統(tǒng)的基于匹配濾波的編碼激勵方法相比，該方法可以最大限度減小各陣元發(fā)射波形之間的影響，編碼激勵過程不影響參數(shù)提取的精度。
文檔編號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