RT Dissertation/Thesis
T1 Imagen ultrasónica por coherencia de fase
A1 Camacho Sosa Dias, Jorge
AB La imagen ultrasónica se utiliza habitualmente en el ámbito médico (ecografía) y, más recientemente,en el industrial (Evaluación No Destructiva, END), como una potente herramienta para el diagnóstico.Una imagen ultrasónica clásica representa la amplitud de los ecos producidos por los cambios deimpedancia acústica en el material, y por tanto, contiene información sobre la estructura interna delmedio inspeccionado. Su mayor desarrollo se ha producido en los últimos 30 años desde la introduccióndel array formado por un gran número N de elementos transductores de pequeño tamaño que,controlados individualmente en emisión y recepción, permiten modificar las características del haz.El proceso por el cual se combinan las señales emitidas y recibidas por los elementos del array sedenomina conformación del haz. Los conformadores convencionales, denominados de retardo y suma,se basan en retrasar las señales emitidas y recibidas para compensar las diferencias en los tiempos devuelo desde cada elemento del array al foco. Modificando electrónicamente los retardos de focalización,y en consecuencia la posición del foco, se pueden obtener imágenes de alta resolución, a una tasaelevada y sin necesidad de mover el transductor.La calidad de las imágenes obtenidas está determinada por múltiples factores, entre los que destacan:la resolución, el contraste, el rango dinámico, la ausencia de artefactos y la relación señal/ruido. En losúltimos años se han propuesto diversas técnicas para mejorar la calidad de las imágenes tratando desuperar las limitaciones impuestas por la metodología convencional de retardo y suma. La mayor partede estas aportaciones se dirigen a mejorar alguno de los factores que determinan la calidad de la imagenaunque, en ciertos casos, también mejoran o empeoran otros.En esta Tesis Doctoral se introduce una nueva modalidad de imagen ultrasónica denominada Imagenpor Coherencia de Fase. Se pretende mejorar simultáneamente la resolución, contraste, rango dinámicoy relación señal/ruido de los conformadores convencionales, con la supresión de indicaciones deartefactos, lóbulos laterales y de rejilla.El aspecto diferencial del método propuesto radica en que, la fase instantánea de los datos deapertura se utiliza explícitamente para generar una imagen de coherencia, que se forma a partir deestadísticos de dispersión. Analizando la disparidad de las fases de los datos de apertura se obtiene, encada punto de la imagen, un factor de coherencia con un valor entre 0 y 1 que representa el grado depertenencia de las señales a ecos procedentes del foco.La imagen de coherencia puede ser utilizada directamente como una nueva modalidad. Suinterpretación es diferente a la de una imagen convencional, dado que no representa la reflectividad delas regiones insonificadas. En cambio, en aquellos puntos en los que la imagen de coherencia seapróxima a la unidad, puede considerarse la existencia de un reflector con un alto grado de confianza,independientemente de su reflectividad. En aquellas otras regiones en las que la imagen de coherenciapresente valores próximos a cero, es más probable que las señales recibidas sean debidas a lóbuloslaterales, de rejilla, reverberaciones o ruido.De este modo, se puede realizar una conformación adaptativa ponderando la imagen convencionalcon la imagen de coherencia. La primera, proporciona indicaciones que representan la reflectividad delmedio, y la segunda las filtra manteniendo únicamente las que, con un elevado grado de confianza,representan reflectores reales. La aplicación de esta metodología resulta en una mejora global en lacalidad de la imagen.En la memoria de esta Tesis Doctoral se establecen las bases de la nueva modalidad de Imagen porcoherencia de fase. Mediante el análisis en onda continua se desarrollan las expresiones matemáticasque describen el patrón de radiación resultante de la aplicación de los factores de coherencia, y quepermiten predecir la mejora en la calidad de las imágenes. El análisis en onda pulsada se abordamediante simulación numérica, con el objetivo de verificar los resultados obtenidos en onda continua yestablecer las limitaciones de la nueva técnica en situaciones reales de aplicación.La validación experimental del método se llevó a cabo mediante probetas diseñadas para evaluar lamejora de cada uno de los factores que afectan la calidad de imagen, en particular, la resolución, elcontraste y los artefactos generados por los lóbulos de rejilla, los lóbulos laterales y las reverberaciones.Además, se utilizó una probeta símil de tejido biológico para evaluar la mejora en imágenes médicas, yuna probeta de acero austenítico para demostrar la capacidad de reducir el ruido estructural.Finalmente, se proponen diversas arquitecturas para la realización, en tiempo real, de la nueva técnicade formación de imagen. Se analizan los requerimientos para la implementación de los distintosfactores de coherencia propuestos y se demuestra la viabilidad de su realización sobre dispositivos delógica programable.
PB Universidad Complutense de Madrid, Servicio de Publicaciones
SN 978-84-694-2447-6
YR 2011
FD 2011-04-18
LK https://hdl.handle.net/20.500.14352/47694
UL https://hdl.handle.net/20.500.14352/47694
LA spa
NO Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Arquitectura de Computadores y Automática, leída el 17-12-2010
DS Docta Complutense
RD 18 abr 2025