基于 Rytov 近似辅助的肌肉骨骼超声 CT 混合全波反演
医学物理
2026-05-26 v1 图像与视频处理
摘要
超声计算机断层扫描正在成为一种安全可及的软组织医学成像模态，全波反演在释放其高分辨率、定量重建潜力方面发挥着关键作用。用于重建肌肉骨骼系统声学属性空间图的频域全波反演( FDFWI) 对低频信号质量高度敏感，这会使最终成像结果受到不当初始模型和与骨骼相关的强散射的影响。为此，我们提出一种混合全波反演( HFWI)算法，将基于广义 Rytov 近似的旅程时间反演算法集成到 FDFWI 框架中。该混合策略增强了早期阶段的反演质量，显著降低了对初始模型的敏感性，同时保持计算效率。重要的是，HFWI 能够实现与使用完善初始模型构建的反演结果相当，却不产生额外的计算开销，从而实现现实条件下带宽受限的准确成像。此外，我们引入一种近实时策略，用于基于前向散射相位变化更新首到旅程时间，而无需额外的波场仿真。数值模拟以及体外和体内实验均确认了所提出方法的鲁棒性和效率。 HFWI 还显示出将其扩展至更复杂的肌肉骨骼参数化重建的潜力。
引用
@article{arxiv.2605.25139,
title = {Hybrid Full Waveform Inversion Assisted by Rytov Approximation for Musculoskeletal Ultrasound Computed Tomography},
author = {Yifei Sun and Yubing Li and Chang Su and Lekang Jiang and Xiangwei Lu and Ligang Cui and He Sun and Weijun Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25139},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 18 figures; supplementary material included as ancillary file