虚拟延伸范围断层成像（VERT）：接触式真实超声骨科成像

超声断层成像通常在重构高对比度和/或延伸范围问题方面存在挑战。这一经典问题的示例是特定部位的原位骨科成像，这对于准确评估危及生命的骨折风险至关重要，后者可以通过准确诊断和治疗予以预防。在此类问题中，主要存在两个障碍：（a）外部区域禁止进入感兴趣区域（ROI），且（b）两个区域之间的对比度很高。这些挑战阻碍了现有算法的应用，包括已知其鲁棒性、速度和合理短程分辨率的弯射断层成像（BRT）。我们提出了虚拟延伸范围断层成像（VERT），通过（a）将虚拟换能器直接置于感兴趣区域内来解决这些挑战，（b）在BRT反演前提供快速初始化。在无先验信息和有先验信息的情况下，对比BRT的仿真验证显示，VERT在分辨率和鲁棒性方面均表现出优势，同时保持或甚至改善了速度。在外部区域远大于感兴趣区域的情况下，这些改进尤为显著。对不可行的直接在感兴趣区域上进行BRT的额外验证表明，VERT正逼近分辨率极限。能够在无需关于感兴趣区域内部信息的先验知识的情况下解决高对比度延伸范围断层成像问题，对临床应用具有广泛意义。VERT有望为评估骨折风险的原位骨科成像开辟道路，潜在地挽救全球数百万条生命。在其他应用中，VERT可取代经典BRT，提供分辨率、鲁棒性和速度方面的改进，尤其适用于感兴趣区域不覆盖整个成像数组的情形。对于更高的分辨率，VERT提供可靠的初始背景，用于补充鲁棒性较差且计算成本高昂的算法。