Synthetic ultrasound images to benchmark echocardiography-based biomechanics
针对超声心脏运动估计缺乏跨供应商可复现基准的问题，本文提出由有限元生物力学模拟生成合成B-mode超声图像，提供位移、应变基准量以支持算法评估。
2024-09-06 physics.med-ph
On the Echogenicity of Natural Starch-Based Blood Mimicking Fluids for Contrast Enhanced Ultrasound Imaging: Preliminary In-vitro Experiments
本文通过体外实验比较了玉米、马铃薯、木薯和小麦四种天然淀粉基血液仿体在不同浓度下的回声特性，发现马铃薯淀粉基BMF回声最高，并指出高浓度淀粉BMF可用于体外造影增强超声成像。
2024-03-10 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.med-ph
Hybrid artificial intelligence echogenic components-based diagnosis of adnexal masses on ultrasound
本研究开发了基于混合AI/CADx的超声附件肿块诊断流程，通过自动分割与回声成分分析结合影像组学特征训练分类器，在独立测试集上AUC达0.93，可高效区分良恶性附件肿块。
2025-04-16 physics.med-ph
Towards a Novel Ultrasound System Based on Low-Frequency Feature Extraction From a Fully-Printed Flexible Transducer
本文提出基于全印刷无铅柔性聚合物换能器与硬件包络滤波的可穿戴超声系统，用于连续血流监测，可将带宽降低逾6倍并准确重建泵频。
2023-09-25 eess.SP physics.med-ph q-bio.QM
Burr, Lomax, Pareto, and Logistic Distributions from Ultrasound Speckle
经过100年的相干照明的散斑图案的理论处理，仍然有一些开放的问题的性质超声散斑从软血管组织。最近的一个假设是，分形分支脉管系统是负责占主导地位的回声模式，从器官，如肝脏。在这种情况下，圆柱形散射结构的分析安排在一个幂律分布的大小是有道理的。利用一个简单的回波强度模型和概率变换的基本规则，推导了考虑幅度、强度和幅度的自然对数的散斑一阶统计量。这些结果是由其他领域的统计文献中已经研究过的长尾分布给出的。从模拟和动物研究中给出的例子，这些初步数据的理论拟合支持作为一个合理的模型表征超声散斑统计的整体框架。
2020-04-24 eess.IV eess.SP physics.data-an
Quantitative analysis of jugular venous pulse obtained by using a general-purpose ultrasound scanner
这是一个自行出版的方法论说明，在知识共享署名许可证（http：//creativecommons.org/licenses/by/4.0/）下分发，该许可证允许在任何媒体上不受限制地使用，分发和复制，前提是原始作品被正确引用。这张便条包含了我的原创推理，目的是分享想法和方法，而不是结果。因此，在使用这些笔记的内容之前，请每个人都验证假设和结论的准确性。
2016-04-18 physics.med-ph
Forward model for quantitative pulse-echo speed-of-sound imaging
回波模式下的计算机超声断层扫描（CUTE）允许使用手持式脉冲回波超声（US）确定组织内部的声速（SoS）的空间分布。该技术基于测量在变化的发射（Tx）和/或接收（Rx）转向角下获得的波束成形回波的变化相位。通过反演描述SoS的空间分布如何与回波相移的空间分布相关的前向模型来重建SoS。CUTE有望成为一种新的诊断模式，在单一的实时手持系统中补充传统的US。在这里，我们证明，为了获得强大的定量结果，前向模型必须包含两个功能，没有考虑到目前为止：a）的相移必须检测之间的Tx和Rx的角度对是围绕一组共同的中间角，和b）它必须考虑到一个额外的相移引起的回波的重建位置的误差。在模拟肝脏成像的体模研究中，与迄今为止使用的模型相比，这种新模型导致了显著改善的定量SoS重建。新模型作为准确诊断的先决条件的重要性在初步志愿者结果中得到证实。
2019-07-01 physics.med-ph
Coherent Multi-Transducer Ultrasound Imaging
扩展孔径具有极大地改善超声成像性能的潜力。这项工作通过相干复合从多个换能器接收的射频数据来扩展有效孔径尺寸。提出了一种由$N$同步矩阵阵组成的超声成像系统，每个阵具有部分共享的视场，轮流发射平面波。每次只有一个探头发送，而所有$N$探头同时接收。在不使用任何外部跟踪设备的情况下，实现了组合来自多个换能器的信息所需的亚波长定位精度。在这项研究中开发的方法是基于由相同的换能器接收到的背散射回波的研究，并导致在由系统的多个超声波探头的声介质中的目标散射体点。通过优化这些回波之间的互相关，推导出当前换能器位置以及介质中的声速。该方法在2-D使用超声点和无回声病变幻影和第一次演示的徒手实验也示出了实验证明。结果表明，相干多换能器成像具有改善超声图像质量，提高分辨率和目标可检测性的潜力。横向分辨率、对比度和对比噪声比分别从使用单个探头时的0.67 mm、-6.708 dB和0.702提高到相干多换能器成像情况下的0.18 mm、-7.251 dB和0.721。
2019-03-05 physics.med-ph
Learning-based Linear Inversion for Quantitative Pulse-Echo Speed-of-Sound Imaging
University of Bern（伯尔尼大学）
本文提出通过训练线性算子来减少速度-声速估计的偏差，通过模拟研究验证了其在肝脏成像中的有效性，且在实际数据中表现出良好的迁移性。
2026-04-22 physics.med-ph
Amplitude-based echo-mode speed-of-sound tomography
Institute of Applied Physics, University of Bern, Switzerland（伯尔尼大学应用物理研究所）
该研究针对传统回波模式计算超声层析成像（CUTE）的空间分辨率受限及伪影问题，提出基于振幅的a-CUTE方法，模拟及体模、在体实验证实其分辨率提升与伪影减少的优势。
2026-07-31 physics.med-ph
Vector Flow Imaging in Layered Models With a High Speed of Sound Contrast Using Pulse-Echo Ultrasound and Photoacoustics
The University of Auckland（奥克兰大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本研究提出了一种基于折射校正的延迟求和算法，用于在具有高声速对比的分层模型中实现更准确的矢量流成像，适用于生物医学和非破坏性检测应用。
2025-12-16 eess.IV physics.med-ph
Multi-scale volumetric dynamic optoacoustic and laser ultrasound (OPLUS) imaging enabled by semi-transparent optical guidance
提出基于半透明光纤涂层的光声与激光超声（OPLUS）同步成像方法，利用单次激光脉冲实现多尺度三维高分辨率深层组织解剖、功能成像与心脏动态评估。
2023-04-09 physics.med-ph physics.optics
Exploiting flow dynamics for super-resolution in contrast-enhanced ultrasound
超声定位显微镜为组织深处的血管成像提供了新的无辐射诊断工具。对血流中低浓度惰性微泡返回的回声进行顺序定位，揭示了具有毛细血管分辨率的血管系统。尽管其空间分辨率高，但低微泡浓度要求在几秒到几十秒的过程中采集数万张图像，以产生单个超分辨率图像。%，因为每个回波需要与相邻的微泡很好地分离。这种长的采集时间和对微泡浓度的严格限制在许多临床情况下是不期望的。为了解决这些限制，最近开发了基于稀疏性的方法。这些方法大大减少了总的采集时间，同时在具有相当大的微泡重叠的设置中保持良好的空间分辨率。然而，没有报道的方法利用微泡实际上在血流中流动的事实。%，以提高回收率。在这里，我们通过利用微泡的固有流动和利用它们的运动运动学来进一步改进基于稀疏性的超分辨率超声成像。在这样做的同时，我们还提供了微泡速度的定量测量。我们的方法依赖于以逐帧方式同时跟踪和超定位单个微泡，因此，可能适合于实时实现。我们证明了模拟和{ \it在体内}对比度增强的人前列腺扫描，获得了临床批准的扫描仪所提出的方法的有效性。
2018-04-07 physics.med-ph
Pulse-echo speed-of-sound imaging using convex probes
回波模式的计算机超声断层扫描（CUTE）是一种新的基于超声（US）的医学成像模式，有望基于组织的声速（SoS）诊断各种类型的疾病。它是为使用手持式探头的传统脉冲回波US开发的，因此可以在最先进的医疗US系统中实施。一个有前途的应用是量化脂肪肝疾病中的肝脏脂肪分数。到目前为止，使用线性阵列探头证明了CUTE，其中成像深度与孔径大小相当。然而，对于肝脏成像，凸形探头是优选的，因为它们提供更大的穿透深度和更宽的视角，允许捕获肝脏的大面积。考虑到肝脏成像的目标，我们适应CUTE凸探头，特别注重讨论的策略，利用凸几何形状，以使我们的实施计算效率。然后，我们证明了在腹部成像体模，准确的定量SoS使用凸探头是可行的，尽管较小的孔径尺寸的图像面积相比，线性阵列。肝脏成像的初步体内结果证实了这一结果，但也表明，在真实肝脏中进行深度定量成像可能更具挑战性，这可能是由于与幻影相比，组织的复杂性增加。
2022-08-13 physics.med-ph
Sparse Delta Integration method for the calculation of spatiotemporal pressure fields of arbitrary ultrasound transducer geometries
Institute Physics for Medicine Paris, Inserm U1273, ESPCI Paris, PSL University, CNRS UMR 8063（巴黎医学物理研究所）
本文提出Sparse Delta Integration方法，实现了超声压力场模拟的高效计算，在保持高精度的同时，相对于Field II获得了显著加速，相关成果已集成至开源Python包eSDIva。
2026-08-28 math-ph math.MP physics.app-ph
Increased SNR in acousto-optic imaging via coded ultrasound transmission
声光成像（AOI）是一种非侵入性的方法，它使用声学调制来映射生物组织内的光通量。在许多AOI实现中，超声脉冲用于时间选通测量以执行深度分辨成像，而不需要机械扫描。然而，为了实现高轴向分辨率，需要使用具有很少周期的超声脉冲，这限制了调制强度。在这封信中，我们开发了一种基于脉冲的AOI的新方法，其中使用编码超声传输。在编码传输AOI（CT-AOI）中，可以实现对应于单个周期的轴向分辨率，但是具有缩放为周期数的平方根的信噪比（SNR）。使用CT-AOI与79个周期，我们的实验表明，超过4倍的SNR增加相比，单周期AOI计划。
2020-04-16 eess.IV physics.med-ph
Fluorescence microscopy beyond the ballistic regime by ultrasound pulse guided digital phase conjugation
荧光显微镜在过去的三十年里彻底改变了生物医学研究。其高分子特异性和无与伦比的单分子水平灵敏度使各种研究领域取得了突破。对于体内应用，其主要限制是表面成像深度，因为生物组织中的随机散射导致光波的弹道分量的指数衰减。在这里，我们提出了超越弹道制度相结合的单周期脉冲超声调制和数字光学相位共轭的荧光显微镜。我们证明了近各向同性的三维局部声-光相互作用的成像深度高达十三个散射路径长度。由于数字光学相位共轭系统提供了极高的光学增益，我们可以为高散射介质内的焦点提供足够的光功率，不仅可以用于荧光显微镜，还可以用于各种线性和非线性光谱测量。这项技术为基础生物学研究和临床研究中的许多重要应用铺平了道路。
2012-03-20 physics.ins-det physics.med-ph physics.optics
Photoacoustics meets ultrasound: micro-Doppler photoacoustic effect and detection by ultrasound
近年来，光声技术在解剖学和功能生物医学成像领域引起了广泛的研究。然而，光声产生的内源性波和外源性超声波之间的物理相互作用在很大程度上是一个未开发的领域。在这里，我们报告的光声和外部超声波的相互作用，导致微多普勒光声（mDPA）效应，这是实验观察和一致建模的初步结果。它基于用脉冲激光和连续波（CW）超声在目标上的同时激发。热弹性引起的膨胀将调制CW超声并导致瞬态多普勒频移。所报道的mDPA效应可以被描述为通过光声振动对强CW超声载波进行频率调制。该技术可以打开的可能性，灵敏地检测光声振动的深光学和声学散射介质，避免了现有的最先进的脉冲光声成像系统中存在的声学失真。
2014-12-23 physics.ins-det physics.med-ph physics.optics
Optimized, Unequal Pulse Spacing in Multiple Echo Sequences Improves Refocusing
最近的量子计算论文（G. S. Uhrig，Phys Rev Lett 98 100504（2007））分析导出的用于多自旋回波序列的最佳脉冲间隔，该序列被设计为去除耦合到浴的两级系统中的退相干。所谓的UDD序列中的间隔与Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）多重自旋回波序列的传统等脉冲间隔有显着不同。UDD序列是为一个与磁共振无关的模型推导的，但最近在理论上被证明是更普遍的。在这里，我们表明，UDD序列具有理论优势的磁共振成像的结构化材料，如组织，在分隔和微结构化的环境中的扩散导致波动场的范围内的不同的时间尺度。我们还通过实验表明，无论是在切除的组织和活的小鼠肿瘤模型中，最佳UDD序列产生不同的T2加权对比度比CPMG序列具有相同数量的脉冲和总延迟，在大多数地区有很大的增强。
2009-09-30 physics.chem-ph physics.med-ph
MRI-Free CT-to-Ultrasound Skull Registration in Transcranial Focused Ultrasound using CMUT based Integrated Therapeutic and Imaging Arrays
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
提出一种无MRI的CT到超声颅骨配准框架，利用混合CMUT tFUS阵列结合治疗与成像，融合配准达到0.271毫米位移误差，支持全超声方法。
2026-10-07 physics.ins-det physics.med-ph
Repeated Acoustic Vaporization of Perfluorohexane Nanodroplets for Contrast-Enhanced Ultrasound Imaging
过热的全氟化碳纳米液滴是新兴的超声成像造影剂，具有生物相容性成分、独特的相变动力学和治疗负载能力。在暴露于足够高强度的声能脉冲时，纳米液滴全氟化碳核经历液体到气体的相变，并变成回声微泡，提供超声造影。可控的激活导致高对比度图像，而纳米液滴的小尺寸促进更长的循环时间和更好的体内稳定性。然而，一个缺点是纳米液滴只能蒸发一次，限制了它们的多功能性。最近，我们和其他人通过使用全氟己烷核心来解决这个问题，全氟己烷的沸点高于体温。因此，在蒸发之后，微泡再冷凝回到其稳定的纳米液滴形式。以前的工作与全氟己烷纳米液滴依赖于光学激活通过脉冲激光吸收的封装染料。这种策略限制了该方法的成像深度和时间分辨率。在这项研究中，我们克服了这些限制，证明声学液滴汽化与1.1兆赫高强度聚焦超声。聚焦超声的短持续时间、高振幅脉冲提供足够强的峰值负压以启动汽化。当使用具有高频换能器的定制成像序列时，可以在聚丙烯酰胺组织模拟体模中可视化全氟己烷纳米滴的重复声激活。我们证明了数百个汽化事件的检测，从个别nanodrops的激活阈值远低于组织空化限制。总的来说，这种方法有可能在临床相关深度产生可靠的对比增强超声成像。
2021-03-29 physics.med-ph
Waveform-Specific Performance of Deep Learning-Based Super-Resolution for Ultrasound Contrast Imaging
本研究训练CNNs对超声造影的RF信号进行解卷积以超定位微泡，发现短成像脉冲在无噪声时性能最佳，而啁啾脉冲在低信噪比条件下更具鲁棒性且表现最优。
2025-01-30 eess.IV physics.med-ph
Non-invasive assessment by B-mode ultrasound of arterial pulse wave intensity and its modification during ventricular dysfunction
动脉脉搏波包含临床有用的信息：其强度随心脏性能而变化，其速度（脉搏波速度; PWV）取决于动脉硬度，其反射受管道动脉张力的影响。在这里，我们展示了一种新的方法，非侵入性评估波的属性。该分析基于心动周期内血流速度和动脉壁直径的变化。速度和直径的确定通过跟踪运动的散斑在连续的B型超声图像采集在高的时间频率与超快平面波扫描仪。在没有造影剂的情况下，通过使用奇异值分解来检测血液斑点，并且通过互相关技术来处理血液斑点，该互相关技术校正超声成像测速中的偏差。将在兔主动脉中获得的结果与基于血流速度和压力的常规分析进行比较，采用动脉内导管获得的测量值。基于导管的测量具有较差的频率响应和较大的滞后，但传统方法和新方法之间的前向和后向行波模式是一致的。PWV的误差幅度也相似，但方向相反。当心室功能不全时，两种方法检测到的波强度和波到达延迟的减少是相当的。将非侵入性方法应用于健康人受试者的颈动脉，并给出与早期测量一致的PWV和波强度模式。新系统可能具有临床实用性，例如在心力衰竭的筛查和监测中。
2022-05-29 physics.med-ph q-bio.QM
T2-weighted Spine Imaging using a Single-Shot Turbo Spin Echo Pulse Sequence
脊柱的T2加权成像通常使用基于快速自旋回波（FSE/TSE）的序列进行，导致扫描时间长且易受运动伪影影响。虽然已经尝试了Single Shot快速自旋回波序列，但是它们的采用受到差的空间分辨率和比吸收率（SAR）限制的限制。我们研究使用半傅立叶采集单次激发涡轮自旋回波可变翻转角（HASTE-VFA）序列进行T2加权脊柱成像。首先针对脊柱优化可变重聚焦翻转角回波训练，以改善点扩散函数（PSF）并最小化SAR，从而产生与恒定翻转角序列相比具有改善的空间分辨率和信噪比的图像。数据采集自29例患者（20例腰椎和胸腰椎，9例全脊柱）使用传统的快速自旋回波和拟议的可变翻转角单次激发序列。所有图像均由两名经验丰富的神经放射科医生以盲法进行分级，并根据模糊、运动、伪影和噪声以及椎间盘、小关节、终板、神经根和脊髓的外观进行评分。
2019-11-08 eess.IV physics.med-ph
Design and fabrication of ultrasound linear array transducer used in ultrasound endoscope
本文构建基于TI EVM的32通道超声成像平台，并设计制造64阵元、5 MHz相控阵线阵超声内窥镜探头。
2025-07-24 cs.SY eess.SY physics.med-ph
