用于乳腺超聲透射斷層成像的飛行時間精確計算方法

高鵬，劉仰川，楊智，高欣

1.南京理工大學電子工程與光電技術學院，江蘇南京210094；2.中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所醫學影像技術研究室，江蘇蘇州215163；3.首都醫科大學生物醫學工程學院，北京100069

前言

超聲透射斷層成像（Ultrasound Transmission Computed Tomography,UTCT）是一種快速、無輻射的乳腺癌診斷方法［1-3］，根據乳腺正常組織與癌變組織的聲學特性差異，如癌變組織的聲速和衰減系數均高于正常組織和良性腫瘤的特性，來鑒別良惡性腫瘤［4-5］。國內外均對UTCT 進行了研究，如美國Karmanos腫瘤研究所利用超聲波在組織中的聲學特性研究出超聲波風險評估儀（Computed Ultrasound Risk Evaluation,CURE），用于鑒別良、惡性腫瘤［6］；我國華中科技大學研制了乳腺超聲CT 成像系統［7-8］，該系統提供聲速圖像和衰減系數圖像作為診斷依據，相比衰減系數圖像，聲速圖像中的偽影較少，成像更清晰，且對組織的定量分析具有重要意義。

精確測量超聲波在介質中的飛行時間（Time-of-Flight,TOF）是實現聲速圖像重建的前提［9-11］，而測量的關鍵在于準確定位探測器接收到聲波的時刻。目前，常用的定位方法有閾值法、過零點法及峰值法［12］。閾值法是指根據接收信號的幅度來設定閾值，當接收到的信號幅值達到閾值時，當前時刻即為聲波的到達時刻。由于閾值的選取缺乏準確依據，該方法容易給重建圖像帶來較大誤差。過零點法是指把接收到的聲波與幅值為零的線相交的橫坐標值作為聲波的到達時刻，該方法的精度受采樣頻率影響較大。峰值法的選取比較簡單，將信號波形中幅值最大的點作為終點，對應的時刻即為聲波的到達時刻，但影響超聲波的最大幅值的因素很多（如接收的角度、傳播介質、散射等），這些都會對測量超聲波的傳播時間造成影響，進而影響重建的聲速圖像的質量。……