超声断层/层析成像USCT(MATLAB/Python仿真代码)

超声断层/层析成像

超声断层/层析成像ultrasound computed tomography, USCT是一种利用超声通过组织传输来重建组织特性(如声速、衰减)的高分辨率成像技术。USCT的主要应用是乳房成像，声速和衰减是识别乳房癌症的关键生物标志物。
USCT在非均匀声速介质中的声速估计方法一般分为两大类：弯曲射线法bent-ray methods和波形反演waveform inversion。波形反演在USCT重建中较精确，在大多数应用中优于弯曲射线法。尽管弯曲射线法大大缩短了计算时间，但其关键缺点是没有考虑衍射diffraction导致重建图像的分辨率较差。波形反演更准确，通过迭代模拟衍射来估计声速。研究利用USCT在非均匀声速介质中进行声速估计的波形反演，并在波形反演中使用角谱方法。

USCT重建算法

基于线性换能器阵列linear transduce arrays角谱法angular spectrum的声速重建超声断层/层析成像ultrasound computed tomography, USCT方法。

首先提出了超声传输场景，发射阵列发射平面波，并由感兴趣成像区域ROI对面的换能器阵列接收。这些阵列围绕ROI旋转，从不同的方向成像。波形反演重建展示了一个数字乳房体模，其中声速从1486m/s~1584m/s不等。

接下来使用扩展的波形反演框架，对脉冲回波超声成像进行声速层析，重建结果如下图所示。

MATLAB仿真迭代示意图。