StudyonthepropertiesofultrasonicscattererinsofttissueswithpowerspectrummethodMALangGUOJian-zhong*ZHUZheng-yuLIUBo(InstituteofAppliedAcoustics,ShaanxiNormalUniversity,Shaanxi’KeyLaboratoryofUltrasound,xi’anshaanxi710062，China)[Abstract]ObjectiveThefrequencyandphaseinformationofultrasoundbackscatteredRFsignalfrombiologicalsofttissuesisrelatedtothemicrostructuresoftissue.Frequency-dependentinformationcanbeobtainedfromthepowerspectrumofultrasoundbackscatteredRFsignal.MethodsTheslopeandinterceptoftheline,whichisfittedbypowerspectrumofultrasonicbackscatteredsignalfromsofttissues,areusedtoestimatethepropertyparametersofultrasonicscatterer,suchaseffectiveaverageradiusofscatterers,etc.ResultsThispaperhasfittedthetheoreticalpowerspectrumandmeasuredpowerspectrumofultrasonicbackscatteredsignalfromexperimentalphantom,andcomparedwiththefittedvalues.Therearegoodagreementbetweenthetwofittedvalues.ConclusionsThelinearfittedvaluesoftheoreticalpowerspectraandmeasuredpowerspectrumofultrasonicbackscatteredsignalarenotgoodagreementwhenthescatterersizeistoobig.[Keywords]scatterersize；powerspectrum；linearfitting软组织超声散射子特性研究的功率谱方法马浪郭建中朱铮宇刘波(陕西师范大学应用声学研究所陕西省超声学重点实验室，陕西西安，710062)[摘要]目的生物软组织超声背散射射频信号的频率和相位信息与组织的微观结构有关，频率信息可以从背散射信号的功率谱中得到。方法对软组织超声背散射信号的功率谱线性拟合以后，可利用拟合直线的斜率和截距来估计组织超声特征散射子的粒径等特性参数。结果本文对实验仿体超声背散射信号的理论功率谱和测量功率谱进行了线性拟合和拟合值的比较，二者的拟合值吻合较好。结论当软组织超声特征散射子的粒径较大时，背散射信号理论功率谱和测量功率谱的线性拟合值不能够较好地吻合。[关键词]散射子粒径；功率谱；线性拟合中图分类号[O426.9];TN911.72文献标识码A前言传统的B型超声成像利用软组织超声背散射射频信号的幅度包络信息，丢弃了与组织微观结构有关的频率和相位信息，没有充分地利用回波信号。许多学者致力于利用软组织超声背散射信号的频率和相位信息进行软组织微结构特征的研究，探寻超声诊断技术在生物软组织生理病理诊断中的应用。当生物软组织发生病变以后，组织的衰减系数、弹性特性以及超声特征散射子的粒径和数浓度[基金项目]国家自然科学基金项目(10974128)和陕西省自然科学基金项目(SJ08A03)资助[作者简介]马浪(1984-)，男，陕西横山人，汉族，硕士研究生，研究方向为医学超声[*通讯作者]郭建中，男，副教授，博士；E-mail:guojz@snnu.edu.cn(numberconcentrationofscatterers:单位体积内散射子的个数)等都相应的会发生变化。组织超声背散射射频信号的功率谱与超声特征散射子的大小、几何形状、数浓度以及弹性特性等有关。MichaelL.Oelze等利用软组织超声背散射信号理论功率谱和测量功率谱的最小平均方差法估计了超声特征散射子的粒径等特性参数[1]，此算法的计算量比较大。对组织超声背散射信号的理论功率谱线性拟合以后，拟合直线的斜率仅是散射子有效平均散射半径的函数，截距是散射子的有效平均散射半径和超声散射浓度(acousticconcentration:散射子的数浓度乘以散射子和周围组织之间的相对声阻抗差)的函数，斜率和截距的值可通过对测量功率谱的线性拟合得到。从拟合直线的斜率中估计出散射子的有效平均散射半径，再从截距中估计出散射子的超声散射浓度或数密度，此方法计算量小,可达到与最小平均方差法一样的估计精度。本文对采集的实验仿体超声背散射信号的理论功率谱和测量功率谱进行了线性拟合和拟合值的比较,最后对实验结果及其误差来源进行了分析。1.功率谱的理论模型分析和线性拟合利用三维空间自相关函数(3-Dspatialautocorrelationfunction)模型，可得到生物软组织超声背散射信号理论功率谱模型的表达式为[1-2](1)式中：(M...