为低复杂性1D相位阵列超声波成像系统设计和评估加权周期性稀疏阵列

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 声学 声学 在声学方面
• 阵列信号处理 阵列信号处理

背景情况:

• 稀疏阵列通过减少活性元件和电路来简化超声波成像系统.
• 一维 (1D) 稀疏数组对于小型化系统至关重要,如手持式或基于智能手机的设备.
• 之前的工作建立了设计1D周期稀疏数组 (PSA) 的分析方法.

研究的目的:

• 通过结合光圈权重功能来增强1DPSA的设计.
• 为了抑制超声波束图案中的格子叶片,使用圆的矩形权重函数.
• 在格叶抑制,对比度,分辨率和信号与噪声比率方面评估加权PSA (wPSA) 的性能.

主要方法:

• 开发了一种设计wPSA的方法,通过卷曲基础和权重阵列光圈函数,然后再进行上采样和进一步卷曲.
• 确定发送和接收PSA模式并导出相应的光圈权重函数.
• 利用脉冲波 (PW) 模拟和幻影成像实验与一维相位阵列验证设计.

主要成果:

• 在模拟中,wPSAs与标准PSA相比显示出更好的格叶抑制.
• 幻影成像显示,由于抑制的格叶,与wPSAs的对比度增强,在侧面分辨率上有轻微的权衡.
• 信号与噪声比 (SNR) 随着度因子 (SF) 的提高而下降,但在wPSA和PSA之间仍然可比.
• 在体内心声学揭示了wPSAs的临床潜力,特别是在高SFs.

结论:

• 通过抑制格叶,wPSA方法有效地提高了超声波系统中的图像对比度.
• wPSA提供了一种方法,以更大的稀疏度实现可比的图像质量,进一步降低系统复杂性.
• wPSA技术在推动开发更紧,更高效的超声波成像设备方面显示出显著的前景.