【摘 要】
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在人体胸腔疾病的检查中,X射线、CT成像方法被临床广泛应用,但这些医学可视化检测成像方法具有一定的辐射量,而且不能进行实时监测。透射式低频超声胸腔成像技术可以采用低频段的超声波穿透胸腔进行肺部检测,能够实现对肺部空气和水含量的监测,在胸腔疾病的早期预防和诊断中相较于其他技术具有较大的优势。在采集到的低频超声胸腔透射信号中会含有大量的噪声,严重影响成像效果。为了降低噪声对成像效果的影响,本文对胸腔成
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在人体胸腔疾病的检查中,X射线、CT成像方法被临床广泛应用,但这些医学可视化检测成像方法具有一定的辐射量,而且不能进行实时监测。透射式低频超声胸腔成像技术可以采用低频段的超声波穿透胸腔进行肺部检测,能够实现对肺部空气和水含量的监测,在胸腔疾病的早期预防和诊断中相较于其他技术具有较大的优势。在采集到的低频超声胸腔透射信号中会含有大量的噪声,严重影响成像效果。为了降低噪声对成像效果的影响,本文对胸腔成像中低频超声信号噪声的处理进行研究。首先,结合人体肺部组织的结构特征,参照人体胸腔CT扫描图,利用有限元方法建立一个与人体胸腔组织声学特性相同,肺半充气状态下的二维胸腔仿真模型。模型中设置了12个收发一体的压电式超声换能器,每两个换能器间隔30°,通过一发七收的发射-接收模式,进行12次仿真对胸腔实现360°的环形扫描,利用该模型获得仿真的透射式低频超声数据。为了研究肺呼吸时胸腔的声压变化,建立了肺充气和肺失气两种呼吸状态下的胸腔仿真模型,并且对超声换能器接收到的声压信号波形图进行了比较和分析。其次,在肺半充气状态下对胸腔仿真模型接收到的信号进行噪声处理方法的研究。将超声换能器接收到的胸腔信号中添加2d B高斯白噪声模拟胸腔内的实际噪声,采用小波阈值算法进行处理,在db7小波基分解层数为1层,阈值准则选取minimaxi,软阈值处理函数时信噪比明显提高。但该算法存在小波基限制、基函数固定等问题,本文采用基于EMD的小波阈值算法进行改进。对肺充气和肺失气两种状态下的胸腔模型进行研究,验证了两种算法的有效性。为了验证两种算法对于信号内添加不同模拟噪声后是否能够有效的问题,本文将仿真获取的透射式低频超声胸腔信号中分别添加几种模拟噪声,采用两种算法进行处理,结果表明两种算法仍然有效但存在一定局限性。最后,搭建一套透射式低频超声胸腔成像的实验测量系统,使用人体组织声学特性相近的材料制作出肺充气和肺失气两种状态下的明胶-胸腔模型。利用PGA460-EVM系统进行低频超声的激励和数据的接收,采用小波阈值算法和基于EMD的小波阈值算法分别对接收到的数据进行降噪处理。结果表明经过两种算法处理后的数据,信噪比明显提高,均方根误差减小,并且基于EMD的小波阈值降噪算法有更好的降噪效果。
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