平面波影像和雙向聚焦影像進行傳統斑點追蹤法的比較…

平面波影像是發射一個無聚焦的平面波，只有在接收時進行動態聚焦；而雙 向聚焦影像，顧名思義，是在發射及接收時都進行聚焦，因此雙向聚焦的空間解 析度會比平面波影像高。在本實驗室吳詵穎學姐 2009 年的研究中發現，平面波影 像與雙向聚焦影像的軸向空間解析度(axial resolution)差異不大，但在橫向空間解析 度方面(lateral resolution)，雙向聚焦影像較平面波影像高出 0.2 至 1 倍，且平面波 影像的 SNR 也較大，這些都會影響進行斑點追蹤時的正確性。但由於雙向聚焦影 像進行發射聚焦時，需發射多次才能形成一張影像，勢必其時間解析度會較只發 射一次的平面波影像降低許多，且成像速率也會降低，不但耗時也不利於位移較 大的運動型態追蹤。

為了探討在三維平面波影像與雙向聚焦影像上進行斑點追蹤效果的差異，我 們利用 field II 超音波模擬程式，在同樣的設定參數下，模擬出三維平面波影像及 三維雙向聚焦影像(圖 5-4)，其物體運動型態皆設定為沿著軸向向下位移 1.8m，之 後再分別進行傳統斑點追蹤對影像進行分析，其分析結果如下：

(1) 平面波影樣與雙向聚焦影像的影像差異

(a) (b)

圖 5-4 field II 模擬之(a)三維平面波 xz 平面影像 (b)三維雙向聚焦 xz 平面影像

從影像中我們可以發現平面波影像中，因為發射沒有聚焦，因此旁辦(side lobe)的影響非常明顯，使得影像非常模糊，而雙向聚焦影像則明顯清晰許多。

(2) 相關係數的分佈

圖 5-5 平面波影像與雙向聚焦影像軸向位移相關係數分佈圖

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.78

98.22

2.96

97.04

0 20 40 60 80 100 120

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

propotion in number (%)

correlation coeffecien

Speckle tracking correlation coeffecient distribution _axial displacement

PWE image Two-way focus image

圖 5-6 平面波影像與雙向聚焦影像橫向位移相關係數分佈圖

由圖 5-5, 圖 5-6 可看出平面波影像與雙向聚焦影像相關係數在軸向位移上 皆是大於 0.9 以上分佈，且兩者的相關係數分佈分非常接近；但在橫向位移上兩者 的相關係數皆顯著的降低，且平面波影像的相關係數較雙向聚焦影像差些。

(3) 斑點追蹤錯誤率的分佈

圖 5-7 及圖 5-8 分別是平面波影像和雙向聚焦影像在軸向及橫向位移上的斑 點追蹤錯誤率分佈圖。在軸向位移方面，平面波影像在錯誤率較低的分群上擁有 較多的斑點數目百分比，且其絕對平均百分率為 0.85 亦低於雙像聚焦影像絕對平 均百分率的 1.04。與我們預期平面波影像追蹤錯誤率會較雙向聚焦影像來的差的 結果相反，推測主要原因是我們是沿著軸向位移來比較，而根據先前研究顯示，

平面波影像與雙像聚焦影像的軸向解析度是很接近的[17]，因此很可能在軸向上的 追蹤結果也會很接近。再者，我們發現在影像上雙向聚焦影像的斑點特徵有明顯 的變化，而平面波影像則影像較為模糊反而看不出顯著變化(請見圖 5-9)，因此推 測如此亦為雙向聚焦影像相關係數較低，追蹤誤差較大的原因。

另外，在橫向位移方面，就如我們所預期，雙向聚焦影像的追蹤誤差較平面 波影像小，雖然由圖 5-8 中所顯示的誤差分群差距不大，但在絕對平均誤差值上，

雙向聚焦影像 64.79 比平面波影像 71.09 就有顯著的差距。這個現象，亦可以根據 先前研究中所提平面波影像較雙像聚焦影像的橫向解析度差 0.2~1 倍左右來推論，

這很可能是肇因於平面波影像無聚焦效應，在橫向位移前後斑點形態間的相關性 降低的程度較雙向聚焦影像大，造成追蹤誤差變大。

propotion in number (%)

tracking error percentage (%)

Percentage distribution of z direction speckle traking error _axial displacement

PWE image Two-way focus image

圖 5-8 平面波影像與雙向聚焦影像橫向位移斑點追蹤錯誤率分佈圖

圖 5-9 平面波影像與雙向聚焦影像軸向位移前後的影像

位移方向為沿著 z 方向向下位移 0.18mm (紅色箭頭為看 得出斑點形態有變化之處)

(a) 縱向位移前雙向聚焦影像 (b) 縱向位移後雙向聚焦影像 (c) 縱向位移前平面波影像 (d) 縱向位移後平面波影像

(c) (d)

(a) (b)