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研究生: 王裕鈞
Yu-Jung Wang
論文名稱: 使用三倍頻發射相位法於組織諧波信號分析
Analysis of Tissue Harmonic Signal based on Third Harmonic Transmit Phasing
指導教授: 沈哲州
Che-Chou Shen
口試委員: 王士豪
none
葉秩光
none
黃騰毅
none
李夢麟
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 超音波影像組織諧波三倍頻發射相位法對比劑諧波影像
外文關鍵詞: Ultrasound imaging, Tissue harmonic, Third harmonic transmit phasing, Contrast harmonic imaging
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  • 本論文是對醫學超音波影像中的組織諧波信號相關問題進行討論。當聲波穿越人體時會因有限振幅失真現象使得組織諧波信號逐漸累積產生,組織諧波的特色是其信號強度微弱而影響影像的靈敏度以及穿透度﹔但對於對比劑諧波影像而言過強的組織諧波信號反而會影響微氣泡區域的影像對比,因此抑制組織諧波的技術也有其必要性。在本論文中我們提出"三倍頻發射相位法"以調整第二組織諧波信號的強度,其原理是藉由改變頻率合成分與頻率差成分之間的相位差以增強或者抑制組織諧波信號。由實驗與模擬的結果來看,利用三倍頻發射相位法來增強組織諧波可以有效提升諧波信號強度且不會造成對比解析度的下降,組織諧波的抑制方面雖然會使波束的旁瓣上升但並不會影響到對比劑諧波影像中因背景組織諧波強度下降所造成的的影像對比提升。


    Issues related to generation of tissue harmonic signal are discussed in this study. Tissue harmonic signal is produced due to finite amplitude distortion when sound wave propagates through the body. Intensity of tissue harmonic is generally low and thus the sensitivity and penetration in tissue harmonic imaging is limited. In contrast harmonic imaging, however, suppression of tissue harmonic is beneficial because tissue harmonic may reduce image contrast between contrast agents and surrounding tissues. In the study we propose a new approach, third harmonic transmit phasing , which is based on phasing the frequency-sum and frequency-difference components of tissue harmonic signal to enhance or to suppress tissue harmonic signal. The proposed method doesn’t decrease contrast resolution when the tissue harmonic is enhanced. Though suppression of tissue harmonic is achieved at the cost of elevated sidelobes, improvement of image contrast in contrast harmonic imaging is not affected.

    致謝 I 中文摘要 II Abstract III 第一章 緒論 1 1-1 醫用超音波影像的基本原理 1 1-2 超音波諧波影像 5 1-2-1 諧波影像原理 5 1-2-2 諧波影像應用與限制 9 1-2-3組織諧波信號強度的相關文獻 15 1-3 研究動機與目標 17 1-4 論文架構 18 第二章 三倍頻發射相位法原理 19 2-1 組織諧波信號模型 19 2-2 第二諧波頻率合差成分的聲場特性 21 2-3 第二諧波增強與抑制的相位關係 23 第三章 研究方法 25 3-1 聲場模擬簡介 25 3-1-1 線性聲場傳遞 26 3-1-2非線性聲場傳遞 30 3-2 實驗架構 31 3-2-1 水聽筒 31 3-2-2 B-mode 34 第四章 三倍頻發射相位法之基本特性 36 第五章 影像參數於三倍頻發射相位法的影響 51 5-1 衰減對於組織諧波的影響 51 5-1-1 組織衰減 51 5-1-2 組織衰減對三倍頻發射相位法的影響 52 5-2諧波溢漏對於組織諧波的影響 55 5-3 相位誤差對於組織諧波的影響 60 5-4 改變三倍頻的孔徑對於組織諧波的影響 65 第六章 結論與討論 65 參考文獻 73 圖目錄 圖(1-1) 斑點雜訊所造成的影響 2 圖(1-2) 軸向解析度與脈衝長度的關係 3 圖(1-3) 橫向解析度與波束的寬度的關係 4 圖(1-4) 相位誤差的示意圖 5 圖(1-5) 組織諧波信號與基頻信號的比較 6 圖(1-6) 在時域上觀察有限振幅失真現象[10] 7 圖(1-7) 設計適當的濾波範圍便可決定是基頻影像或諧波影像 9 圖(1-8) 基頻影像與組織諧波影像的比較: 腹部有腹水的情況[12] 10 圖(1-9) 基頻影像與組織諧波影像的比較: 腎臟 11 圖(1-10) 基頻的信號強度與組織諧波的信號強度比較 12 圖(1-11) 加入對比劑對於心臟部分的影響 13 圖(1-12) 諧波溢漏現象示意圖 14 圖(1-13) 多重發射聚焦的原理[1] 15 圖(1-14) Source Prebiasing 的示意圖 16 圖(2-1) 利用頻率合成分與頻率差成分累積的第二諧波 21 圖(2-2) 比較頻率合成分與頻率差成分之景深 22 圖(2-3) 比較頻率合成分與頻率差成分之波束 22 圖(3-1) 點波源在空間域所造成的聲場分佈 [1] 27 圖(3-2) 線性聲場轉換函數所模擬的繞射現象 [1] 28 圖(3-3) 探頭所造成的聲場可以用點波源的集合[1] 29 圖(3-4) 線性聲場傳遞的方塊圖[1] 30 圖(3-5) 線性聲場傳遞的範例說明[1] 30 圖(3-6) 非線性傳遞在頻譜上看到的效果 [1] 31 圖(3-7) 波束量測的實驗架構圖 33 圖(3-8) 探頭表面所發射的波型 34 圖(4-1) 模擬聚焦點上三倍頻與基頻之間的相位差與比例的不同所造成的影響 37 圖(4-2) 模擬不同深度三倍頻與基頻之間的相位差不同所造成的影響 37 圖(4-3) 基頻信號有90度相位改變的影響 39 圖(4-4) 模擬不同深度三倍頻發射相位法所造成的聲場強度變化 41 圖(4-5) 模擬三倍頻發射相位法後其基頻與第二諧波的橫向波束圖 43 圖(4-6) 將基頻發射信號改變相位90度的影響 44 圖(4-7) 實驗不同深度三倍頻發射相位法所造成的聲場強度變化 46 圖(4-8) 實驗上基頻與第二諧波的橫向波束圖 47 圖(4-9) 第二諧波的波束機分圖 48 圖(4-10) 發射信號峰值在同一基準之結果 49 圖(4-11) 實驗上頻率合差法後的仿體影像 50 圖(5-1) 比較有無衰減的軸橫向表現 53 圖(5-2) 不同衰減現象對於增強與抑制效果的影響 54 圖(5-3) 不同衰減現象對於三倍頻發射振幅變化所造成抑制的影響 55 圖(5-4) 模擬兩種諧波溢漏對於軸橫向上的影響 57 圖(5-5) 實驗諧波溢漏所造成的軸橫向的影響 58 圖(5-6) PI法的頻域流程圖與數學式 59 圖(5-7) 利用PI消除諧波溢後之結果 60 圖(5-8) phase aberration pattern的分布情形 61 圖(5-9) 模擬有無相位誤差所造成的波束影響 62 圖(5-10) 不同相位誤差對於增強與抑制效果的影響 63 圖(5-11) 實驗比較有無相位誤差所造成的波束影響 64 圖(6-1) 改變三倍頻發射信號的孔徑大小 65 圖(6-2) 改變三倍頻發射信號的孔徑大小造成抑制效果的影響 66 圖(6-3) 改變三倍頻孔徑對於增強效果的影響 68 圖(6-4) 改變三倍頻孔徑對於抑制效果的影響 69 圖(6-5) 三倍頻發射相位法應用於三種不同直徑的對比劑 71 圖(6-6) 對比劑諧波影像中的CTR值 71

    [1]國立台灣大學碩士論文 “超音波組織非線性影像分析”(沈哲州 著)
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