基于CUDA的聲輻射力彈性成像算法研究.pdf

1、超聲彈性成像技術(shù)是利用超聲波以軟組織的楊氏模量、剪切模量、應(yīng)力與應(yīng)變等軟組織彈性參量為成像對(duì)象的技術(shù)。與傳統(tǒng)的超聲成像模式相比，超聲彈性成像能夠直接反應(yīng)組織的機(jī)械特性而更加直觀。因而，超聲彈性成像被廣泛應(yīng)用于脂肪肝、肝硬化、乳腺腫瘤的檢測(cè)并取得了更好診斷率。超聲彈性成像分為準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像和聲輻射力彈性成像這兩種方式。準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像通常需要使用外力源帶動(dòng)換能器對(duì)組織進(jìn)行壓縮，并無(wú)法提供量性診斷信息。聲輻射力彈性成像是利用超聲換能器發(fā)射高聚

2、焦的超聲波束在被測(cè)物體某一深度產(chǎn)生聲輻射力從而導(dǎo)致組織產(chǎn)生位移，并利用位移計(jì)算相關(guān)測(cè)量量進(jìn)行成像的一種方式。聲輻射力彈性成像在較深組織處也獲得更好的效果并且能夠提供量性診斷信息。
　　然而，聲輻射力彈性成像具有成像時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)處理量大等缺點(diǎn)。成像時(shí)間過(guò)長(zhǎng)一方面會(huì)使得病人的焦慮度增加進(jìn)而影響聲輻射力彈性成像的結(jié)果。另一方面，過(guò)長(zhǎng)的成像時(shí)間還會(huì)大大增加超聲換能器由于溫度升高而燒壞的風(fēng)險(xiǎn)。這大大增加了超聲設(shè)備不穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。為此本文提

3、出了一種基于GPU(Graphic Process Unit)的聲輻射力彈性成像的方法。具體研究?jī)?nèi)容如下。
　?、俳榻B了本文的研究背景及意義，具體闡述了國(guó)內(nèi)外超聲實(shí)時(shí)成像的發(fā)展現(xiàn)狀，并挑選超聲實(shí)時(shí)彈性成像中的一個(gè)模塊位移估計(jì)說(shuō)明了超聲實(shí)時(shí)彈性成像的問(wèn)題。最后本文總結(jié)了超聲實(shí)時(shí)彈性成像遇到的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，引出了本文將采用的實(shí)時(shí)成像方法。
　　②簡(jiǎn)要介紹了聲輻射力彈性成像相關(guān)的背景知識(shí)，綜合近年來(lái)前人對(duì)聲輻射力彈性成像位移估計(jì)，插

4、值計(jì)算，剪切波速度估計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行分析。得出聲輻射力彈性成像算法的優(yōu)勢(shì)并詳細(xì)介紹該算法的各個(gè)模塊。
　?、酆?jiǎn)要介紹相關(guān)GPU和CUDA方面的基礎(chǔ)知識(shí)并對(duì)上述算法各個(gè)模塊的并行性進(jìn)行分析。針對(duì)傳統(tǒng)時(shí)域互相關(guān)算法數(shù)據(jù)重用率低、計(jì)算復(fù)雜度高等缺點(diǎn)，提出了一種窗口迭代型互相關(guān)并行算法并用GPU對(duì)其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。最后給出了聲輻射力彈性成像算法各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)。
　　④對(duì)聲輻射力彈性成像的各個(gè)模塊分別使用CPU的方式和GPU的方式進(jìn)