在這裡公開部分早期的研究工作, 分享給有需要的人

主要的工作內容發表在 ISBI 2011 的文章“A Strain-Based Ultrasound Elastography using Phase Shift with Prior Estimates and Meshfree Shape Function”

程式碼下載地址：

http://download.csdn.net/detail/jwyyuana/9360741

超聲彈性成像技術簡介

超聲彈性成像技術的基本思想是從超聲訊號中獲取生物組織的硬度/彈性資訊並進行成像。超聲彈性成像技術在疾病監測和診斷等臨床實踐中具有廣闊的應用前景。生物組織的運動/位移估計在超聲彈性成像中扮演著舉足輕重的角色，因此在超聲彈性成像中，位移場估計演算法顯得尤為重要。

長期的臨床實踐發現，生物組織的硬度或彈性的變化往往暗示著病變的發生，這很大程度上跟生物組織的分子構成和組合形式有關。例如，常見的乳腺癌、腎臟癌、前列腺癌以及肝轉移等惡性疾病通常表現為組織上的硬化，其硬度明顯大於病變前的正常組織。因此，生物組織的硬度或彈性資訊對於疾病的檢測，尤其是腫瘤的檢測診斷，有著非常重要的參考意義。然而，傳統的醫學成像方式，包括X射線成像、CT、MRI以及傳統B超成像等，都不能直接地將這一資訊反映在醫學影象上。

為了檢測生物組織的硬度和彈性，臨床上使用較多的方法是觸診，即臨床醫生直接用手對待測部位進行擠壓，通過手指的觸感來判定組織的硬化程度，進而輔助癌症腫瘤的檢測和診斷。然而，觸診有很大的侷限性。首先，對於病變的結果判定很大程度上依賴於臨床醫生的主觀經驗；其次，很多分佈於組織深處或大小較小的腫瘤並不能通過手部觸碰而感受到。

超聲準靜態彈性成像（以下簡稱超聲彈性成像）的概念最早由Ophir等人於1991年首次提出，其目的是藉助超聲成像儀對生物組織的硬度資訊、彈性引數進行成像顯示。它的主要步驟包括：1) 用超聲探頭記錄待測生物組織在某一時刻的一幀超聲訊號；2) 利用超聲探頭擠壓待測組織，同時記錄組織受擠壓後的超聲訊號；3) 比對所記錄的兩幀超聲訊號，採用位移估計演算法（如經典的互相關演算法）計算出待測組織在受擠壓後的位移場；4) 通過對組織位移場的分析，計算出最終的彈性圖（elastogram，可以是應變圖也可以是彈性模量圖）。

在超聲彈性成像系統中，如何快速準確地估計出生物組織在受到壓力後的運動位移是最為核心的問題。因此，在近20年的研究當中，運動估計演算法最受到相關研究人員的關注。利用互相關演算法來估計超聲RF訊號時延的方法是公認適用於超聲彈性成像技術比較準確的方法，目前已有很多的位移估計演算法都是基於訊號互相關技術。由於超聲成像系統尤以其成像實時性為優勢，因此在研究超聲彈性成像時，人們對成像方法的實時性要求也較為關注。可以說，提高超聲彈性成像中的位移估計演算法的計算效率也是實現成像系統臨床應用實時性的關鍵。由於訊號的互相關是一系列的積分操作，因此會引入較大的運算量。在早期，硬體條件無法提供有力支援的情況下，互相關方法其實並不適用於實時成像。另一方面，也有不少研究人員受到超聲多普勒血流成像技術的啟發，提出了基於相位資訊的位移估計演算法。這些演算法雖然在穩定性上相對弱於時域互相關演算法，但是計算速度較快，能達到實時成像的要求。同時，由於相位資訊具有周期性，因此當組織位移大於訊號波長的1/4時，需要採取相位解調措施來避免相位資訊錯亂的發生。

本文提供程式碼的結果圖，左圖為常規超聲b-mode圖，右圖為超聲彈性成像圖，可以明顯觀察到一個球體硬塊：

更多實驗結果以及詳細演算法請閱讀原文章“A Strain-Based Ultrasound Elastography using Phase Shift with Prior Estimates and Meshfree Shape Function”