超音波专题讲义SPECKLE斑点杂讯.PDF

超音波專題講義 SPECKLE 斑點雜訊 當超音波在身體組織中傳遞，會遇到被組織散射的情形。散射之 發生乃是被影像物體的大小比超音波的波長短得甚多，且不均勻處數 量眾多時就會產生散射現象，我們將發生散射的該處稱為散射子。當 超音波遇到散射子時，其散射出來的聲波是往四面八方傳遞，而沿著 原來入射方向反向折回(backscattering)的散射波，便是構成超音波影 像的主要信號。由於超音波影像系統的解析度有限，因此組織中會有 一定大小的區域被聲波同時激發而產生散射信號，此區域的大小即是 我們一般所稱的取樣體積(sample volume),取樣體積越小，即代表該 超音波影像系統有越好的解析度。 人體組織是由許多微小的散射子所構成，因此取樣體積通常包含 了數十個以上的散射子，這使得系統所收到的散射信號要考慮到在同 一取樣體積中的所有散射子，隨著每個散射子與探頭表面間的距離不 同，使得回音信號的振幅與相位亦跟著變化，這些個別的散射效應必 須加總來呈現。由於超音波的成像原理是屬於同調性（coherent imaging ），也就是對信號的相位很敏感，但是眾多散射子位置是隨機 分布，故其振幅與相位信號於相加之後也會隨機地產生建設性與破壞 性干涉，使得該取樣體積反射回探頭的信號成為一個振幅不定的信 號，因此原本均勻的組織在超音波影像上也會呈現亮暗的顆粒狀不規 則變化。 於此特別強調的是，斑點雜訊的來源與人體或受測物本身的 性質無關，斑點雜訊從此一角度來看，是不帶有判讀資訊之用途的。 取樣體積 探頭 transducer 上圖假設某一取樣體積中有N個散射子，若 a (1  k  N) 表示從取 k 樣體積中某一散射子反射回來的信號，相位為 ，並滿足下列的條件：  k a ( j  k,1  j  N) 1. 的大小與相位之間互相獨立，也與其他的 的大 a k j 小，相位互相獨立。 2. 取樣體積中有許多的散射子，其位置為隨機分布，故其相位亦均   勻分布於 到 之間。 若滿足以上兩條件，我們可將該取樣體積內所有的反射信號之和 表示成下列二式： 1 N   (1) Re A  a cos k k N k 1 1 N   (2) Im A  a sin