基于富里埃的快速3D超声波成像使用行列定位的2D数组

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 超声波技术 超声波技术 超声波技术
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 传统的3D超声波成像通常需要完全采样的阵列,增加硬件复杂性和成本.
• 现有的方法,如延迟和和 (DAS) 与行列地址 (RCA) 阵列,面临着实时3D应用的计算挑战.
• 平面波里叶成像 (PWFI) 提供高率,但通常需要完全采样的数组.

研究的目的:

• 开发基于富里埃的快速3D超声波成像方法,利用RCA2D阵列.
• 调整RCA数据集以应用快速的PWFI算法,从而实现高效的3D图像重建.
• 与现有技术相比,评估拟议方法在空间分辨率,对比度和计算复杂性的性能.

主要方法:

• 在RCA阵列中,行元件的顺序激活和列元件的同时接收.
• 数据集的调整,以接近一个完全采样数组的PWFI算法应用.
• 通过从不同的平面波事件角度合成多个数据集来进行角度复合.

主要成果:

• 提出的方法实现空间分辨率和对比度相当于使用完全采样阵列的PWFI.
• 与使用RCA阵列的DAS相比,拟议的方法提供了类似的空间分辨率,但对比度略低.
• 显著降低了计算复杂性 (O(WN²N_z log₂(N²N_z)) 与O(N⁴N_z)) 和内存访问,操作减少了20.62倍,模拟数据的内存访问减少了47.21倍.
• 通过计算机模拟和物理幻影实验证明了可行性.

结论:

• 新的基于富里埃的快速3D超声波成像方法有效地利用RCA阵列.
• 该技术显著降低了计算负载,使其适合实时3D成像系统.
• 这种方法促进了紧型超声波系统的开发,特别是用于高通道数量和大视野.