超声多平面波成像的实现
超声多平面波成像的实现
1.题目说明
超声多平面波成像是一种成像方法，通过增加不影响帧速率的发射信号幅度，很大程度提高了超高速图像的信号-噪声比。这种方法依赖于具有不同编码振幅的多平面波的连续传输和单一发射事件中的发射角。通过重组具有合适系数的连续事件的数据，可以得到增加振幅后的每一个平面波的数据。
2.任务指标
（超声多平面波成像的实现具体指标法方老师还未给出，也没有相关文献对这个方法的任务指标的说明，需要跟老师再进一步沟通）
双全法(FMC+TFM)相控阵成像检测技术上篇之优势及其采集成像替代法
双全法即全矩阵捕获(FMC)和全聚焦法(TFM)，该方法现在已有两项最新的国际标准，即ISO 23865:2021《无损检测 超声检测 全矩阵捕获/全聚焦法和相关技术的一般用法》和ISO 23864:2021《焊缝无损检测 超声检测 自动全聚焦法和相关技术的使用》。两项标准均由国际焊接学会(IIW)第Ⅴ委员会制定，由国际标准化组织(ISO)于2021年初正式发布。
为了让大家更加深入透彻的了解这种新方法，本文对双全法相较于常规相控阵超声检测(PAUT)技术的优势，以及可替代的数据采集成像技术进行介绍。
双全法与常规PAUT的比较
常规
相控阵超声成像检测技术只能显示缺陷的近似形貌，其与实际缺陷形貌相差甚远。在最新的相控阵设备中，可将全矩阵捕获的采集过程与全聚焦法的重建算法相结合，实现缺陷的实时重建，有助于焊接缺陷的表征。
常规PAUT和双全法的主要操作流程如下图所示。
图1 常规PAUT与双全法的主要操作流程
双全法相较于常规PAUT的优点
双全法
常规PAUT
聚焦：
可聚焦于区域中所有的点(由高分辨率网格定义)
声束可聚焦到限定位置
双全法应用：缺陷定量
空间分辨率： TFM图像中，所有点均可获得最优的分辨率。点状反射体间距大于网格分辨率时，显像良好
非聚焦声束的空间分辨率较差，其主要目的是检出缺陷，而非定量；聚焦声束在聚焦区域有良好的空间分辨率
双全法应用：缺陷定量；表征缺陷性质
对缺陷入射角、缺陷几何特征的相对不灵敏性：
成像由阵元多次发-收波程求和而得，对缺陷方向相对不灵敏
声束有一定的指向性，缺陷响应取决于入射角
双全法应用：提高焊缝及邻近定向缺陷(裂纹类面型缺陷)的检出率；提高点状腐蚀的检出率，全面精测壁厚损失
波型声速：
在数据后处理中，声速可以修改以调整不合适的采值，无需再到现场进行重检
需要准确评价回波，正确计算延时，准确输入波型声速
双全法应用：用于被检工件温度变化的证明；检测各向异性奥氏体材料
超声剪切波弹性成像的技术进展
超声剪切波弹性成像的技术进展
李强
【摘 要】E成像,又称为实时剪切波弹性成像,该技术是近来兴起的一种实时二维弹性成像技术,它与静态弹性成像技术有本质的区别,与瞬时弹性成像技术以及声辐射力弹性成像技术相比,在技术上也有了新的进展.本文介绍了弹性成像的相关原理,以及现阶段应用于临床的弹性成像技术,并着重探讨了实现E成像快速、实时、大范围检测的技术方法,尤其是在剪切波产生、检测、成像方面采用的技术,如"马赫圆锥"动态的相干增强技术,一次并行发射、接收的超高频成像技术.同时对E成像技术的研究及其临床应用进展做了综述,最后对剪切波弹性成像技术的未来应用进行了展望.%E imaging, also named shear wave elastography (SWE) is a real time
elastography technology of two-dimensional emerging in recent years. It is
not only fundamentally different from the static elastography technique,
but also different from transient elastography and acoustic radiation force
impulse. A new technology progress has occurred in SWE. In this paper,
the related principle of elastography and several elastography
technologies in clinical application were introduced, and the methods of
achieving rapid, real-time, and extensive testing of SWE were explored.
球面波与平面波的区别及应用
球面波与平面波的区别及应用
球面波与平面波是物理学中常见的两种波动形式。虽然它们都是波动现象，但在实际应用中，它们具有明显的区别，并且在不同领域都有着重要的应用。
首先，球面波和平面波在空间分布上有着显著的差异。球面波是从波源点向四面八方扩散开来的，波前呈球面状。而平面波则是波源沿着一个平面上的无限远点均匀扩散的，波前呈平面状。这种差异导致了它们在传播过程中的特性不同。
其次，球面波和平面波在波阵面上也有着区别。球面波的波阵面是球面，也就是说，在单位时间内，波源点附近的每个点都是波前上的一个波阵面。相比之下，平面波的波阵面则是平面，也就是说，在单位时间内，无论距离波源远近，波前上的每个点都是波阵面上的一个点。这种波阵面的性质决定了球面波和平面波的传播方式不同。
具体来说，在球面波的传播过程中，波前上的每个点都可以看作是一个次波源，这些点分别向外辐射出新的波源。这样，球面波在传播过程中会不断减弱，波幅递减，而波前的形状始终呈现为球面。球面波在实际应用中具有很多重要的特性，例如它在声波的传播、成像等领域有着广泛应用。
而平面波的传播过程中，波前上的各个点都同时作为波源，向周围空间辐射出新的波面。由于波阵面是平面，因此平面波在传播过程中保持波幅不变，呈现出平行且平直的特点。这种特性使得平面波在光学、无线通信以及电磁波传播等领域得到广泛应用。
除了在传播特性上的差异，球面波和平面波在应用中也有着不同的优势。球面波的辐射特性使得它在声波传播和声学成像方面有重要作用。例如，在医学超声波成像中，医生通过对患者身体进行扫描，利用球面波的特性将内部结构转化为可视化的图像。这在疾病的诊断和治疗中起到了关键作用。 而平面波的特点使得它在无线通信和电磁波传播等领域成为理想的选择。在无线通信中，平面波的平行性可以保证信号的传播方向一致，减少了信号的传输损耗和干扰。在电磁波传播中，平面波的特性使得它能够方便地用于天线设计和电磁波的辐射分析。
超声相控阵成像技术
中国科技期刊数据库 科研
2015年24期 43 超声相控阵成像技术
陈沈理
广东省计量科学研究院，广东 广州 510405
摘要：超声相控阵检测技术的应用始于20 世纪60 年代，广泛应用于医学超声成像领域。超声相控阵是一种通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位延时控制，获得灵活可控的合成波束以实现动态聚焦和高速扫查的检测技术。超声相控阵技术的基本思路来自于雷达电磁波相控阵技术。相控阵雷达天线是由许多辐射单元排成阵列组成，通过控制阵列天线中各个单元上电流的幅度和相位，得到所需要的方向图和波束指向，或者在一定的空间范围内合成灵活快速的聚焦扫描的雷达波束。近年来，现代工业诊断与检测技术正向信息化和可视化方向高速发展，数字化超声相控阵检测技术已逐渐成为国内外无损检测研究的热点。
关键词：超声；相控阵；缺陷成像；无损检测 中图分类号：TH878.2 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)24-0043-02
1 引言
超声相控阵检测技术的应用始于20世纪60年代，已广
泛应用于医学超声成像领域，医学超声成像中用相控阵换能
器快速移动声束对被检器官成像，利用其可控聚焦特性局部
升温热疗治癌，使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸
收。由于该系统复杂且制作成本高，在工业无损检测方面的
应用受到限制。近年来，超声相控阵技术以其灵活的声束偏
转及聚焦性能越来越引起人们的重视。由于压电复合材料、
纳秒级脉冲信号控制、数据处理分析、软件技术和计算机模
拟等多种高新技术在超声相控阵成像领域中的综合应用，使
得超声相控阵检测技术得以快速发展，逐渐应用于工业无损
检测，如对气轮机叶片和涡轮圆盘的检测、石油天然气管道
焊缝检测、核电站检测和航空材料的检测等领域。
目前，国内在超声相控阵技术的研究应用尚处于起步阶
段，主要集中于医疗领域。在工业检测方面还非常落后，主
要的设备都依赖于进口，研究远远落后于应用。
2 相控阵探头
超声相控阵技术需使用不同形状的多阵元换能器来满
平面波的衍射与干涉效应
平面波的衍射与干涉效应
引言：波动现象是自然界中普遍存在的一种物理现象，而平面波的衍射与干涉效应则是波动现象中的两个重要现象。本文将探讨平面波的衍射与干涉效应的原理、特点以及在实际应用中的意义。
一、平面波的衍射效应
衍射是波动现象中的一种重要现象，当波传播遇到障碍物或通过狭缝时，波的传播方向会发生弯曲并产生扩散现象，这就是衍射效应。而平面波的衍射效应则是指平面波通过狭缝或障碍物后，波前会发生弯曲并在背后形成衍射图样。
平面波的衍射效应具有以下特点：
1. 衍射效应的程度与波长有关，波长越长，衍射效应越明显。
2. 衍射效应的强度与衍射孔径的大小有关，孔径越小，衍射效应越明显。
3. 衍射效应的方向与波传播方向垂直，即波的振动方向与衍射方向垂直。
平面波的衍射效应在实际应用中有着广泛的意义。例如，在光学领域中，通过利用平面波的衍射效应，可以实现光的衍射成像，从而实现显微镜、望远镜等光学仪器的工作原理。此外，在声学领域中，平面波的衍射效应也被广泛应用于声纳、超声波成像等领域。
二、平面波的干涉效应
干涉是波动现象中的另一种重要现象，当两个或多个波相遇时，波的振动会相互叠加，形成干涉图样。而平面波的干涉效应则是指两个或多个平面波相遇时，波的振动叠加形成的干涉图样。
平面波的干涉效应具有以下特点： 1. 干涉效应的程度与波长有关，波长越短，干涉效应越明显。
2. 干涉效应的强度与波的振幅有关，振幅越大，干涉效应越明显。
3. 干涉效应的方向与波的相位差有关，相位差为整数倍波长时产生增强干涉，相位差为半整数倍波长时产生衰减干涉。
平面波的干涉效应在实际应用中也有着广泛的意义。例如，在光学领域中，通过利用平面波的干涉效应，可以实现光的干涉成像，从而实现干涉仪、干涉滤波器等光学仪器的工作原理。此外，在声学领域中，平面波的干涉效应也被广泛应用于音响系统、声纳等领域。
结论：平面波的衍射与干涉效应是波动现象中的两个重要现象，它们在实际应用中发挥着重要作用。通过对平面波的衍射与干涉效应的研究，可以深入了解波动现象的本质，并应用于光学、声学等领域中的相关技术和设备中。平面波的衍射与干涉效应的研究不仅有助于推动科学的发展，也为人们提供了更多实践应用的可能性。
毫米波亚毫米波全息成像技术
毫米波亚毫米波全息成像技术
为了防范恐怖袭击, 许多国家都加强了机场和车站等公共场合的安检措施, 其中近程毫米波成像技术就是最简捷有效的安检方式之一。毫米波兼具有微波与红外的优点, 有一定的穿透能力, 可以根据散射能量的大社区分不同物理属性的物体。近年来毫米波器件的不断发展和人们需求的不断提高, 使得近程毫米波成像技术可以在医疗、导航和交管等领域得到越来越广泛的应用。
美国“9.11”恐怖主义事件的发生, 给人们敲响了加强安检的警钟。事实上对于人体隐匿物体的探测一直都是一个技术难题, 对人体安检的规定是在对人无害的前提下快速区分携带的不同隐匿物体, 一些常用的探测方法在人体上宣布失效。例如用高能射线可对行李物品进行有效探测, 但是对人体伤害很大, 不能用于平常的人体检查；红外探测取决于物体的温度, 区分不同物体的能力不强, 并且只能得到人体表面图像, 不能发现隐匿的违禁物品；金属探测器则对塑料等非金属物品束手无策。毫米波探测技术结合了微波和红外的优点, 在具有一定的穿透能力条件下保存了较为抱负的图像分辨率, 是人体安检的最抱负选择。
毫米波不仅可以判别不同物理属性的物体, 并且可以判别同一物体的不同状态。当人体正常组织发生病变或损伤时, 其物理温度和介电特性发生改变, 一般病变部位温度要比周边正常组织高1K, 从而引起毫米波的辐射和散射能力的变化, 通过毫米波成像就可以判断人体病灶的区域和病变限度等信息。毫米波可以穿透人体表层至大约2mm的深度, 可以对初期皮肤癌、脂肪瘤和淋巴结炎等组织异常和病变进行检测, 从而早发现早治疗。此外现代军用飞机和舰船等都在大力发展隐身技术,
即减小目的的雷达散射截面积, 一种有效方法是使用吸波涂层。而黑体辐射理论表白, 物体的吸取率越高, 其发射率也就越高, 也就越容易为被动探测技术所发现。因此被动毫米波成像探测作为一种反隐身技术在近炸引信或末敏弹上具有不可替代的作用。
平面声波matlab
平面声波matlab
在超声成像领域，利用MATLAB进行平面波仿真是一种常见的研究手段。平面波是指在同一平面内传播且波阵面为无限大的一种理想化声波模型。相较于传统的聚焦超声波，平面波在超声成像时具有发射次数少、帧率高的特点，但其图像的对比度和分辨率通常较低，因为缺乏聚焦导致空间分辨率下降。
在MATLAB平台上进行平面波超声成像模拟时，通过Field II等工具箱可以设计并实现平面波的参数设定，如波长λ、模拟区域大小 h、w）、采样间隔 dx、dy）以及抽样点数 M、N）。研究人员可通过编程生成不同倾斜角度或相位差的多个平面波，以模拟复合平面波技术，该技术能够通过后处理方法重建出具有更高对比度和分辨率的图像。
此外，在MATLAB环境中还可以进行声场的三维可视化，帮助研究者深入理解平面波在不同介质中传播的行为特征以及其对成像质量的影响，从而优化超声成像系统的性能及算法设计。
医学超声系统中相干平面波复合成像技术的研究
医学超声系统中相干平面波复合成像技术的研究
1. 引言
1.1 概述
医学超声系统是一种非侵入性、无辐射的医疗检测工具，通过利用超声波在人体内部的传播特性，可以实时观察和评估人体组织器官的结构和功能。随着现代科技的不断进步，医学超声系统的应用领域越来越广泛，并取得了显著的技术突破。
1.2 文章结构
本文将对医学超声系统中相干平面波复合成像技术进行深入研究与探讨。文章共分为五个主要部分，包括引言、医学超声系统简介、相干平面波复合成像技术概述、相干平面波复合成像技术在医学超声系统中的应用研究以及结论与展望。
首先，在引言部分，我们将简要概述医学超声系统以及相干平面波复合成像技术的背景和意义。其次，我们将介绍本文的整体结构和各个章节之间的逻辑关系，确保读者能够清晰理解文章内容。最后，在该部分还会明确本文研究的目标和意义，以便读者对整个研究有一个初步的了解。
1.3 目的
本文旨在研究医学超声系统中相干平面波复合成像技术，并探讨它在医学领域的应用。通过深入分析该技术的原理、特点和优势，我们将进一步探讨已有的研究进展，并提出自己的实验设计与方法论，以验证该技术在不同情况下的适用性和可行性。最终，我们将总结研究结果并对未来发展方向提出建议，以促进医学超声系统中相干平面波复合成像技术的进一步应用和改进。
通过本文的研究，我们希望能够加深对医学超声系统和相干平面波复合成像技术的理解，并为临床医生、工程师和相关研究人员提供一定的参考价值，在提高医学超声成像质量、增强诊断准确性等方面做出贡献。
2. 医学超声系统简介
2.1 原理介绍
医学超声系统是一种利用超声波进行影像检测的医疗设备。它主要利用超声波在人体组织中的传播特性来获取有关组织结构、病变情况等信息。医学超声系统使用的是高频声波（频率通常在1-20 MHz之间），这些声波能够穿透人体组织而不对其产生明显影响。
超声波通过发射器产生，并经过一个谐振腔放大，然后通过探头传播到人体组织。当超声波遇到不同类型的组织界面或器官时，会发生反射、散射和衍射等现象。接收器会接收到这些反射回来的信号，并将其转换为电信号。
平面波超敏感血流显像联合剪切波弹性成像诊断慢性肾脏病的临床价值
临床超声医学杂志2024年1月第26卷第1期JClinUltrasoundinMed，January2024，Vol.26，No.1·临床研究·平面波超敏感血流显像联合剪切波弹性成像诊断慢性肾脏病的临床价值刘可刘承玄牟霜黄珊珊谢昭鹏摘要目的探讨平面波超敏感血流显像（AP）联合剪切波弹性成像（SWE）在慢性肾脏病（CKD）诊断中的临床价值。方法选取我院收治的CKD患者107例，根据临床分期标准分为CKD1期组17例，CKD2期组19例，CKD3期组32例，CKD4期组22例，CKD5期组17例；另选同期健康志愿者30例为对照组。应用AP检测肾脏血流灌注情况并进行分级，SWE测量双肾中下极皮质杨氏模量平均值（Emean），比较各组上述指标的差异。分析肾脏血流灌注分级、肾皮质Emean与CKD分期的相关性；绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析肾脏血流灌注分级、肾皮质Emean单独及联合应用对CKD的诊断效能。结果对照组肾脏血流灌注以5级为主（60.0%），与CKD1期组比较差异无统计学意义，与CKD2~5期组比较差异均有统计学意义（均P<0.05）；CKD1~5期组肾脏血流灌注分级两两比较差异均有统计学意义（均P<0.05）。对照组肾皮质Emean与CKD1期组比较差异无统计学意义，与CKD2~5期组比较差异均有统计学意义（均P<0.05）；CKD1~5期组肾皮质Emean两两比较差异均无统计学意义。相关性分析显示，肾脏血流灌注分级与CKD分期呈负相关（r=-0.705，P<0.05），肾皮质Emean与CKD分期呈正相关（r=0.359，P<0.05）。ROC曲线分析显示，肾脏血流灌注分级、肾皮质Emean单独及联合应用诊断CKD的曲线下面积分别为0.845、0.756、0.865，二者联合应用的曲线下面积最高（均P<0.05）。结论AP能为CKD的诊断及分期提供重要的影像学依据，SWE可评估CKD肾脏损害及程度，二者联合可进一步提高对CKD的诊断效能。关键词超声检查；平面波超敏感血流显像；剪切波弹性成像；慢性肾脏病；血流灌注；纤维化［中图法分类号］R445.1；R692.5［文献标识码］AClinicalvalueofangioplanewaveultrasensitiveimagingcombinedwithshearwaveelastographyinthediagnosisofchronickidneydiseaseLIUKe，LIUChengxuan，MUShuang，HUANGShanshan，XIEZhaopengDepartmentofUltrasound，ChongqingTraditionalChineseMedicineHospital，Chongqing400021，ChinaABSTRACTObjectiveToexploretheclinicalvalueofangioplanewaveultrasensitiveimaging（AP）combinedwithshearwaveelastography（SWE）inthediagnosisofchronickidneydisease（CKD）.MethodsAtotalof107patientswithCKDinourhospitalwereselectedanddividedintoCKD1with17patients，CKD2with19patients，CKD3with32patients，CKD4with22patients，andCKD5with17patients.Additionally，30healthyvolunteersduringthesameperiodwereselectedasthecontrolgroup.APwasusedtoexamineandgradetherenalbloodflowperfusion，SWEwasusedtomeasurethemeanYoung’smodulus（Emean）ofthemiddleandlowerpolecortexofbothkidneys，thedifferencesintheaboveindicatorsamongeachgroupwerecompared.Thecorrelationofrenalbloodperfusiongrading，renalcortexEmeanandCKDstagewereanalyzed.Receiveroperatingcharacteristic（ROC）curvewasdrawntoanalyzetherenalbloodperfusiongrading，renalcortexEmeanaloneandcombinedapplicationfordiagnosticefficacyofCKD.ResultsTherenalbloodflowperfusioninthecontrolgroupwasmainlyatgrade5（60.0%），therewasnosignificantdifferencecomparedwithCKD1，whilethereweresignificantlydifferencescomparedwithCKD2~5（allP<0.05）.ThereweresignificantdifferencesinrenalbloodperfusiongradingbetweenanytwoofCKD1~5（allP<0.05）.TherewasnosignificantdifferenceinrenalcortexEmeanbetweenCKD1andthecontrolgroup，whiletherewerestatisticallysignificantdifferencescomparedwithCKD2~5（allP<0.05）.Therewerenosignificantdifferenceinrenalcortex基金项目：重庆市2021年科卫联合中医药技术创新与应用发展项目（2021ZY023660）作者单位：400021重庆市中医院超声科（刘可、牟霜、黄珊珊、谢昭鹏），肾病科（刘承玄）通讯作者：谢昭鹏，Email：****************··65临床超声医学杂志2024年1月第26卷第1期JClinUltrasoundinMed，January2024，Vol.26，No.1
2023中国超声弹性成像技术诊断肝硬化门静脉高压专家共识(全文版)
2023中国超声弹性成像技术诊断肝硬化门静脉高压专家共识（全文版）
当前，全球肝硬化患者超过1.2亿，每年致死人数约120万，超过了因肝癌导致的死亡人数。中国肝硬化患者约700万，门静脉高压是影响肝硬化预后的重要因素，其严重程度决定了肝硬化并发症（如腹水、食管胃静脉曲张破裂出血、肝性脑病等）的发生发展。目前，国际已有前瞻性的随机、双盲、安慰剂对照研究证实，肝硬化门静脉高压的早诊早治可以显著改善患者的临床预后。因此，大力推进肝硬化门静脉高压的早期筛查和早期诊断具有重要临床意义。
近年来，随着超声弹性成像技术的快速发展，其在肝病领域也得到广泛应用。瞬时弹性成像（transient elastography，TE）、点剪切波弹性成像（point shear wave elastography，p-SWE）、二维剪切波弹性成像（two-dimensional shearwave elastography，2D-SWE）均对肝硬化门静脉高压的无创评估具有重要价值。然而，目前超声弹性成像评估肝硬化门静脉高压尚无统一的技术操作规范和参考阈值标准。
基于此，中华医学会超声医学分会、中国门静脉高压联盟（Chinese Portal
Hypertension Alliance，CHESS）联合发起并组织国内超声医学、肝病学、消化病学等多学科领域专家，依据《中国制订/修订临床诊疗指南的指导原则（2022版）》，共同制订《中国超声弹性成像技术诊断肝硬化门静脉高压专家共识（2023版）》（以下简称“共识”），旨在规范化不同超声弹性成像技术的检查流程，标准化肝硬度（liver stiffness measurement，LSM）和脾硬度（spleen stiffness measurement，SSM）在代偿期进展性慢性肝病（compensated advanced chronic liver disease，cACLD）、临床显著性门静脉高压（clinically significant portal hypertension，CSPH）、避免胃镜筛查、门静脉高压危险分层以及个体化管理等方面的临床应用。该部专家共识在国际实践指南注册平台注册（注册号：IPGRP-2022CN187）。