折射校正的 specular 波束成像用于皮质骨增强骨软组织界面可视化
医学物理
2025-07-14 v1 应用物理
摘要
超声成像可用于测量骨长骨的皮质厚度及骨组织的声速。然而，随着骨量的流失，皮质孔隙及其孔径增大，导致强烈的声散射，其强度可超过骨髓（骨内）界面处的镜面反射。本研究将一种用于改善针头在软组织成像的镜面波束技术应用于骨组织。该方法考虑了折射和镜面反射物理，以增强骨面对比度并降低皮质孔隙中的散斑噪声。原位超声数据于11名年轻健康志愿者的人大腿中部、垂直于骨轴的平面获取；体外超声数据于3名年龄在66-98岁的尸体骨髓骨干部的16个感兴趣区域获取，采用2.5 MHz超声探头。实现了单元素发射合成孔道成像序列，搭载2.5 MHz相控阵探头。图像重建采用两种方法：（A）以优化f数、校正软组织-骨界面折射及主观声速的延迟-求和（DAS）算法；（B）基于狄拉克定律的自适应算法。评估指标为骨内表面与骨心中心区域之间平均强度的对比比率（CEI）。原位数据显示，镜面波束成像使骨内表面（CEI）提升1-13 dB，同时保持骨外表面与骨内表面之间的相对对比度。这些结果表明，若在图像重建过程中考虑狄拉克定律和波折射，可增强骨内解剖结构的可视化。
引用
@article{arxiv.2507.08497,
title = {Refraction corrected specular beamforming applied to cortical bone enhances interface visibility of bone-soft tissues interfaces},
author = {Amadou S. Dia and Quentin Grimal and Guillaume Renaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08497},
year = {2025}
}