(19)中华人民共和国国家知识产权局
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110040996.9
(22)申请日 2021.01.13
(71)申请人 佟小龙
地址 257099 山东省东营市东营区淄博路
10号4号楼3单元102室
申请人 张家豹 葛勇 马国栋
(72)发明人 佟小龙 张家豹 葛勇 马国栋
(74)专利代理机构 北京中政联科专利代理事务
所(普通合伙) 11489
代理人 陈剑杰
(51)Int.Cl.
A61B 8/00(2006.01)
(54)发明名称基于全波形反演的医学成像方法、计算机设备及存储介质(57)摘要本申请涉及一种基于全波形反演的医学成像方法、计算机设备及存储介质，本申请的技术方案通过确定初始速度模型；获取高频超声波换能器获取人体部位的实际观测数据；并根据所述实际观测数据和所述初始速度模型进行反演得到目标速度模型；最后基于所述目标速度模型进行人体部位的医学成像，把石油勘探中近年来热门FWI （Full Waveform Inversion ）全波形反演的技术引入超声医学影像领域，采集的超声波数据，进行反演，得到目标介质的物理属性（例如速度、密度），该属性可以进行相关的医学分析，为 目标介质的准确成像奠定基础。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 112773396 A 2021.05.11
C N 112773396
A
1.一种基于全波形反演的医学成像方法，其特征在于，包括：
确定初始速度模型；
获取高频超声波换能器获取人体部位的实际观测数据；
根据所述实际观测数据和所述初始速度模型进行反演得到目标速度模型；
基于所述目标速度模型进行人体部位的医学成像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际观测数据和所述初始速度模型进行反演得到目标速度模型包括：
获取由所述初始速度模型模拟产生正演数据，记录所有时刻的模拟波场数据U；
计算相应接收点位置上模拟波场数据与实际观测数据的波场残差：Δd＝d
obs ‑d
mod
，其
中d
obs 表示实际观测数据，d
mod
表示模拟波场数据，Δd表示波场残差；
根据所述波场残差计算瞬时梯度场；
根据瞬时梯度场确定全区域梯度；
根据所述全区域梯度更新初始速度模型以得到目标速度模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述波场残差计算瞬时梯度场包括：
将所述波场残差进行延拓反传，得到每一时刻残差波场：|d
obs ‑S×d
mod
|；
其中，S表示：振幅系数，d
obs 表示实际观测数据，d
mod
表示模拟波场数据；
计算正传波场二阶偏导数
将两个量做内积得到瞬时梯度：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据瞬时梯度场确定全区域梯度包括：
将所有时刻的瞬时梯度场叠加，得到单炮梯度；
将所有单炮梯度叠加，得到全区域梯度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述全区域梯度更新初始速度模型以得到目标速度模型包括：
将所述全区域梯度进行规则化；
用规则化后的所述全区域梯度更新初始速度模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用规则化后的所述全区域梯度更新初始速度模型以后，还包括：
判断波场残差是否满足更新后的初始速度模型的目标函数；
如果满足，则输出更新后初始速度模型为目标速度模型；
如果不满足，则继续更新初始速度模型。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取由所述初始速度模型模拟产生正演数据包括：
获取实际观测数据；
对所述实际观测数据在初始速度模型上进行逆时偏移成像得到成像结果；
对所述成像结果进行反偏移得到反偏移数据；
使用所述反偏移数据作为所述正演数据。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1‑7任一项所述的方法。
基于全波形反演的医学成像方法、计算机设备及存储介质
技术领域
[0001]本申请涉及医学影像技术领域，特别是涉及一种基于全波形反演的医学成像方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
[0002]现代医学影像领域，成像技术主要有核磁共振(MRI)、CT、超声波等手段，其中核磁共振成本高、设备体积庞大(动辄千万的，数百吨钢铁屏蔽强磁场，磁场铁芯也动辄数十吨乃至百吨)，对检测目标也有特殊要求(比如不能含有金属)；CT虽然精度高，但是辐射剂量大，设备体积大，成本也相对较高；超声波体积小，成本低，但是只是利用了简单的反射波成像，存在精度不足，无法穿透特殊的部位，以及对特殊部位的杂乱波场无法准确成像等缺点(例如头颅，超声波穿透能力弱，波场在头颅内来回震荡，难以识别反射和多次杂波干扰，无法精确成像。
发明内容
[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决现有技术中精度不足问题的技术方案。为此，本申请提供了一种基于全波形反演的医学成像方法、计算机设备及存储介质。
[0004]本申请提供的基于全波形反演的医学成像方法，包括：一种基于全波形反演的医学成像方法，其特征在于，包括：确定初始速度模型；获取高频超声波换能器获取人体部位的实际观测数据；根据所述实际观测数据和所述初始速度模型进行反演得到目标速度模型；基于所述目标速度模型进行人体部位的医学成像。
[0005]可选地，所述根据所述实际观测数据和所述初始速度模型进行反演得到目标速度模型包括：获取由所述初始速度模型模拟产生正演数据，记录所有时刻的模拟波场数据U；
计算相应接收点位置上模拟波场数据与实际观测数据的波场残差：Δd＝d
obs ‑d
mod
，其中d
obs
表示实际观测数据，d
mod
表示模拟波场数据，Δd表示波场残差；根据所述波场残差计算瞬时梯度场；根据瞬时梯度场确定全区域梯度；根据所述全区域梯度更新初始速度模型以得到目标速度模型。
[0006]可选地，所述根据所述波场残差计算瞬时梯度场包括：将所述波场残差进行延拓
反传，得到每一时刻残差波场：|d
obs ‑S×d
mod
|，其中，S表示：振幅系数，d
obs
表示实际观测数
据，d
mod
表示模拟波场数据；计算正传波场二阶偏导数将两个量做内积得到瞬时梯度：
[0007]可选地，所述根据瞬时梯度场确定全区域梯度包括：将所有时刻的瞬时梯度场叠加，得到单炮梯度；将所有单炮梯度叠加，得到全区域梯度。
[0008]可选地，根据所述全区域梯度更新初始速度模型以得到目标速度模型包括：将所
述全区域梯度进行规则化；用规则化后的所述全区域梯度更新初始速度模型。
[0009]可选地，所述用规则化后的所述全区域梯度更新初始速度模型以后，还包括：判断波场残差是否满足更新后的初始速度模型的目标函数；如果满足，则输出更新后初始速度模型为目标速度模型。
[0010]可选地，所述获取由所述初始速度模型模拟产生正演数据包括：获取实际观测数据；对所述实际观测数据在初始速度模型上进行逆时偏移成像得到成像结果；对所述成像结果进行反偏移得到反偏移数据；使用所述反偏移数据作为所述正演数据。
[0011]本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述
处理器执行所述计算机程序时实现权利要求以上任一项所述方法的步骤。[0012]本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，，该程序被处理器执行时实现如以上任一项所述的方法。
[0013]本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上任一项所述方法的步骤。
[0014]本申请另提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上任一项所述的方法。
[0015]本申请的上述技术方案通过确定初始速度模型；获取高频超声波换能器获取人体部位的实际观测数据；并根据所述实际观测数据和所述初始速度模型进行反演得到目标速度模型；最后基于所述目标速度模型进行人体部位的医学成像，把石油勘探中近年来热门FWI(Full Waveform Inversion)全波形反演的技术引入超声医学影像领域，采集的超声波数据，进行反演，得到目标介质的物理属性(例如速度、密度)，该属性可以进行相关的医学分析，为目标介质的准确成像奠定基础。
附图说明
[0016]图1为一个实施例提供的基于全波形反演的医学成像方法的流程示意图；[0017]图2为一个实施例中确定目标速度模型方法的流程示意图；
[0018]图3为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0020]以下参考附图的描述为便于综合理解有权利要求及其等效内容所定义的本申请的各种实施例；这些实施例包括各种特定细节以便于理解，但这些仅被视为示例性的。因此，本领域技术人员可以理解对在此描述的各种实施例进行各种变化和修改而不会脱离本申请的范围和精神。另外，为简要并清楚地描述本申请，本申请将省略对公知功能和结构的描述。
[0021]在以下说明书和权利要求书中使用的术语和短语不限于字面含义，而是仅为能够清楚和一致地理解本申请。因此，对于本领域技术人员，可以理解，提供对本申请各种实施例的描述仅仅是为说明的目的，而不是限制所附权利要求及其等效定义的本申请。
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