一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法与流程

本发明涉及超声检测，尤其涉及一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法。

背景技术：

1、在临床诊断脂肪肝中，一般是通过估计肝组织的超声衰减系数来判断肝组织是否发生病变以及发生病变的程度；目前临床采用的超声衰减系数的估算方法，是采用参考体模法进行估算。具体的，是通过分别对待测人体样本和已知衰减系数的参考体模在相同的发射和接收条件下，测量两者的回波信号的功率谱，由于发射接收条件相同，两者功率谱的比值仅与深度和衰减系数的差异有关，具体通过如下公式计算待测人体样本的衰减系数：，其中，为待测人体样本的衰减系数，为在一定发射频率下测得的待测人体样本的回波信号的功率谱，为在一定发射频率下测得的参考体模的回波信号的功率谱，当发射频率固定时，和仅与测量深度z有关，为待测人体样本的回波信号的功率谱与参考体模的回波信号的功率谱的比值取对数后在测量区域对测量深度z的微分值。在上述参考体模法估算超声衰减系数时，由于是假定了参考体模和待测人体样本的声学路径完全相同，而未考虑待测人体样本在超声检测时，超声波会经过皮肤、骨骼、血管、脂肪等不同声速和衰减系数的过渡区后，才到达实际要测量估算的测量区域，其与参考体模整体声速和衰减系数均保持一致存在差异，其声学路径也就存在一定的偏移和差异，因此按照常规的参考体模法估算得到的超声衰减系数存在较大的误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，该方法可有效补偿待测人体样本与参考体模因不同声学路径带来的偏差，提高超声衰减系数估计的准确性。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，对待测人体样本和n个不同衰减系数α1、α2、α3、……αn的参考体模进行超声检测，分别计算待测人体样本和参考体模在深度d处回波信号的中心频率，其中，深度d为待测人体样本测量区域的开始处的深度，对待测人体样本进行超声检测并计算在深度d处回波信号的中心频率时，采用单一发射频率f0发射后对回波信号进行测量计算，对n个参考体模进行超声检测并计算在深度d处回波的中心频率时，对各个参考体模均采用多个不同的发射频率f1、f2、f3、……fm发射后对回波信号进行测量计算，从对n个参考体模以多个不同的发射频率测量计算得到的在深度d处回波的中心频率中，选取最接近待测人体样本在深度d处回波信号中心频率的一个参考体模αi及发射频率fj；最后根据公式，计算待测人体样本的衰减系数，其中，为待测人体样本的衰减系数，为待测人体样本在发射频率为f0的回波信号功率谱和参考体模在发射频率为fj时测得的回波信号的功率谱的比值取对数后在测量区域对深度的微分值，为参考体模的衰减系数。

3、具体的，在对待测人体样本和n个不同衰减系数α1、α2、α3、……αn的参考体模进行超声检测，分别计算待测人体样本和参考体模在深度d处回波信号的中心频率时，先对n个不同衰减系数的参考体模采用不同发射频率的超声检测，并保存各个参考体模在不同发射频率下的回波信号数据，在实际测量时，对待测人体样本进行超声检测并计算在深度d处回波信号的中心频率，并从保存的所述回波信号数据中计算各个参考体模在不同发射频率下在深度d处回波信号的中心频率。

4、具体的，在计算待测人体样本和参考体模在深度d处回波信号的中心频率时，采用质心法进行计算，具体采用如下公式进行计算，其中，为中心频率，为回波信号的频率，为回波信号在深度为d处的频谱。

5、具体的，在计算待测人体样本的衰减系数时，先将所述待测人体样本在发射频率为f0的回波信号的功率谱和参考体模在发射频率为fj时测得的回波信号的功率谱进行降噪处理，再利用公式进行衰减系数的计算。

6、本发明的有益效果在于：分别利用单一发射频率和多个不同的发射频率对待测人体样本和参考体模进行超声检测，并计算在所要估算超声衰减系数区域的开始处的深度处回波信号的中心频率，并从其中选取中心频率与待测人体样本最接近的一个参考体模及对应的发射频率，最后利用选取的参考体模及对应的发射频率与待测人体样本测得的回波信号的功率谱按照参考体模法对待测人体样本衰减系数进行估算，从而实现对待测人体样本与参考体模因不同声学路径带来的信号的像差的补偿，有效提高对待测人体样本超声衰减系数估算的准确性。

技术特征：

1.一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，其特征在于：对待测人体样本和n个不同衰减系数α1、α2、α3、……αn的参考体模进行超声检测，分别计算待测人体样本和参考体模在深度d处回波信号的中心频率，其中，深度d为待测人体样本测量区域的开始处的深度，对待测人体样本进行超声检测并计算在深度d处回波信号的中心频率时，采用单一发射频率f0发射后对回波信号进行测量计算，对n个参考体模进行超声检测并计算在深度d处回波的中心频率时，对各个参考体模均采用多个不同的发射频率f1、f2、f3、……fm发射后对回波信号进行测量计算，从对n个参考体模以多个不同的发射频率测量计算得到的在深度d处回波的中心频率中，选取最接近待测人体样本在深度d处回波信号中心频率的一个参考体模αi及发射频率fj；最后根据公式，计算待测人体样本的衰减系数，其中，为待测人体样本的衰减系数，为待测人体样本在发射频率为f0时回波信号的功率谱和参考体模在发射频率为fj时测得的回波信号的功率谱的比值取对数后在测量区域对深度的微分值，为参考体模的衰减系数。

2.根据权利要求1所述的一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，其特征在于：在对待测人体样本和n个不同衰减系数α1、α2、α3、……αn的参考体模进行超声检测，分别计算待测人体样本和参考体模在深度d处回波信号的中心频率时，先对n个不同衰减系数的参考体模采用不同发射频率的超声检测，并保存各个参考体模在不同发射频率下的回波信号数据，在实际测量时，对待测人体样本进行超声检测并计算在深度d处回波信号的中心频率，并从保存的所述回波信号数据中计算各个参考体模在不同发射频率下在深度d处回波信号的中心频率。

3.根据权利要求1所述的一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，其特征在于：在计算待测人体样本和参考体模在深度d处回波信号的中心频率时，采用质心法进行计算，具体采用如下公式进行计算，其中，为中心频率，为回波信号的频率，为回波信号在深度为d处的频谱。

4.根据权利要求1所述的一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，其特征在于：在计算待测人体样本的衰减系数时，先将所述待测人体样本在发射频率为f0的回波信号的功率谱和参考体模在发射频率为fj时测得的回波信号的功率谱进行降噪处理，再利用公式进行衰减系数的计算。

技术总结
本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种利用像差补偿和参考体模估算超声衰减系数的方法，分别利用单一发射频率和多个不同的发射频率对待测人体样本和参考体模进行超声检测，并计算在所要估算超声衰减系数区域的开始处的深度处回波信号的中心频率，并从其中选取中心频率与待测人体样本最接近的一个参考体模及发射频率，最后利用选取的参考体模及发射频率与待测人体样本测得回波信号的功率谱按照参考体模法对待测人体样本衰减系数进行估算；有益效果在于：通过对参考体模和待测人体样本在检测开始深度处的中心频率进行补偿实现对待测人体样本与参考体模因不同声学路径带来的信号的像差的补偿，有效提高对待测人体样本超声衰减系数估算的准确性。

技术研发人员：范列湘,黄彬,李斌,王煜,邱浩淼,康宇强
受保护的技术使用者：汕头市超声仪器研究所股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5