Ultrasound is an adjunct tool to mammography that can quickly and safely aid physicians with diagnosing breast abnormalities. Clinical ultrasound often assumes a constant sound speed to form B-mode images for diagnosis. However, the various types of breast tissue, such as glandular, fat, and lesions, differ in sound speed. These differences can degrade the image reconstruction process. Alternatively, sound speed can be a powerful tool for identifying disease. To this end, we propose a deep-learning approach for sound speed estimation from in-phase and quadrature ultrasound signals. First, we develop a large-scale simulated ultrasound dataset that generates quasi-realistic breast tissue by modeling breast gland, skin, and lesions with varying echogenicity and sound speed. We developed a fully convolutional neural network architecture trained on a simulated dataset to produce an estimated sound speed map from inputting three complex-value in-phase and quadrature ultrasound images formed from plane-wave transmissions at separate angles. Furthermore, thermal noise augmentation is used during model optimization to enhance generalizability to real ultrasound data. We evaluate the model on simulated, phantom, and in-vivo breast ultrasound data, demonstrating its ability to accurately estimate sound speeds consistent with previously reported values in the literature. Our simulated dataset and model will be publicly available to provide a step towards accurate and generalizable sound speed estimation for pulse-echo ultrasound imaging.


翻译:超声是乳腺X线摄影的辅助工具,可快速安全地帮助医生诊断乳腺异常。临床超声通常假设恒定声速形成B模式图像用于诊断。然而,不同类型的乳腺组织(如腺体、脂肪和病变)的声速存在差异,这些差异会降低图像重建质量。反之,声速也可成为识别疾病的有力工具。为此,我们提出一种基于深度学习的方法,从同相正交超声信号中估计声速。首先,我们构建大规模模拟超声数据集,通过建模具有不同回波性和声速的乳腺腺体、皮肤和病变,生成准真实乳腺组织。我们开发了全卷积神经网络架构,基于模拟数据集进行训练,通过输入由不同角度平面波发射形成的三个复值同相正交超声图像,生成声速估计图。此外,模型优化过程中采用热噪声增强技术以提升对真实超声数据的泛化能力。我们在模拟数据、仿体数据和活体乳腺超声数据上评估模型,证明其能准确估计与文献报道值一致的声速。我们将公开模拟数据集和模型,为脉冲回波超声成像中准确且可泛化的声速估计提供基础。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
知识图谱推理,50页ppt,Salesforce首席科学家Richard Socher
专知会员服务
111+阅读 · 2020年6月10日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
最新内容
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:36
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:26
边缘计算的军事应用
专知会员服务
8+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
9+阅读 · 8月8日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员