绪论
界面反射和完整而清晰的周边回声,从而显示出乳腺组织的轮廊,通过周边回声,如果有病变，就可以判断出病变的形状和大小。
图1.5乳腺超声图像的成像机理
对于正常乳房:皮肤浅筋膜呈强回声亮线，脂肪相对低回声，乳腺表面呈波浪型,实质由导管系统与间质组成,导管呈低回声管腔,边界为相邻间质无管壁。间质含乳腺小叶、少量脂肪和结缔组织,呈不均匀的相对强回声，乳管横切与间质交叉呈强弱不等蜂窝状回声。
对于乳腺结构病变的乳房：超声显示病变多发性,回声多样性,病灶多种形态。小叶增生间质有回声增强或降低的结节、团块,边缘不清。囊肿呈液性无回声区,透声好,边界清,后壁有增强。局灶纤维化有较大的结节,斑块状,形态不规整,回声较强而不均匀。纤维腺瘤样增生的回声增强或强弱不等,似有边界,呈不规则圆形团块。
1.3. 乳腺超声图像噪声分析 1.3.1.
超声图像斑点产生原理
实际超声成像系统中,根据人体组织器官所具有的声学特性,换能器发射超声脉冲,通过体内器官、组织的声学界面形成不同的折射和反射波,部分能量返回换能器,换能器将声能转换成电能,经处理后在屏幕上显示脏器形态[11]。发射的超声波经过介质的散射与反射形成的回波信号,实际上是反向散射信号的连续累加。超声回波反射技术是超声检测中最常用的技术之一,同时,超声成像也是利用超声波反射后的回波进行成像。
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图1.6 超声斑点形成过程示意图
超声波进入人体组织后的反射和散射波经过超声探头接收和仪器的分析显示就生成了超声图像。临床超声检测过程中,由于人体软组织声阻抗的不均匀性和空间分布的随机性,形成了大量随机分布的散射粒子,散射粒子产生彼此相关的散射波。散射波在空间某一点相遇时,产生相长干涉和相消干涉,散射粒子间的相互干涉产生的回波信号和对超声波的散射叠加起来,使得反射回探头的信号成为一个振幅不定的信号,此信号在超声图像中表现为亮暗不定的斑点,即超声图像的斑点,一般称为超声图像的斑点模式(speckle pattern)或(speckle)[12]。
1.3.2. 乳腺超声图像去噪技术的性能性能评价指标
对滤波器去噪效果除了从视觉上判断之外，还可以通过一些客观的指标来评价。一个好的滤波器算法应该能够有效地滤除图像中的噪声，同时能够较好地保留图像的边缘和细节信息，符合人眼的视觉特性。另外，由于超声医学图像实时显像的特点，使得它对计算复杂程度要求比较高。但是到目前为止，除了用人眼对滤波结果直接观察外，还没有一个好的方法对滤波效果进行评价。当今研究者使用较多的性能评价指标有均方误差(MSE)[13]、峰值信噪比(PSNR)[14][15]和信息熵（ Entropy）[16]等。本文选用以下两个客观指标来衡量去斑算法的质量。
其中，均方误差定义为
1 MSE?N式中，
2(f?f)?ij 公式（1.1） i?0N?1fi表示原图像像素值，
fj去噪后图像的像素值。Ⅳ表示图像的像素点的
总个数，下同。
峰值信噪比定义为
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PSNR?10lg121N?(fi?0N?1i?fj)2 公式（1.2）
1.4. 乳腺超声诊断和去噪方法的研究现状
乳腺超声诊断始于20世纪50年代，至今已有50多年历史，其间经历了A型、B型和彩色多普勒超声几个重要发展阶段，探头频率从3.5MHZ、5.0MHZ、7.5MHZ发展至13MHZ甚至更高。但乳腺超声能为临床诊断作出卓有成效的贡献还是在探头频率达7.5MHZ以后的最近十来年;通过高分辨率的声像图发现了大量临床门诊阴性和钼靶X线摄像阴性的乳腺肿块，更深入地探讨了乳腺良恶性肿块的诊断和鉴别诊断，诊断的准
确性越来越高[17]。近年来彩色能量图、谐波技术、弹性成像、超声造影、实时三维超声成像等技术亦逐渐地应用在乳腺疾病的诊断上，使乳腺的超声应用有了更广阔的前景。
1、彩色多普勒能量图(color Doppler energy，CDE)
CDE是在彩色多普勒血流图(Color Doppler flow imaging,CDFI)的基础上利用能量信息获得全方位的血流信息[18]。它以能量的方式显示血流，不受血流、速度、声束夹角的影响，对微小的血管和盘曲迂回的血流明确显示，因而探测乳腺肿块的血流敏感性高于CDFI。
2、 自然组织谐波成像(native tissue harmonic imaging,NTHI)
在组织谐波成像技术中，探头只接收组织振动所产生的二次谐波信号，并对其进行放大成像，因此可有效地抑制超声混响效应及其它近场噪声，提高对比度，明显增强图像分辨力和清晰度[19]，因此提高了鉴别乳腺内肿块为固态还是液态的准确性。减少了通常乳腺超声中可能出现的复杂液态和固态肿块的数目。该项技术也可以更清晰地定义病变边界——个区分肿块良恶性的重要特征，从而提高超声诊断符合率。 3、超声造影
超声造影又称声学造影是利用造影剂使后散射回声增强，明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术。超声造影技术被称为是超声史上的一次革命，它的发展使显示微小血管成为可能。超声造影剂主要是采用大小为5～7mm的封闭气泡或固态粒子以显著增强反射信号，提高血流的可视度；造影剂也能适度提高组织的对比度。有助于
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动态渗透研究中观测组织随时间的增强变化。超声造影使我们对乳腺肿瘤血管的研究进入了一个崭新的阶段，克服了彩超对血流速度、血管内径、血流方向的限制，对显示更微小血管有了很大提高，在鉴别诊断乳腺良恶性肿瘤及判断预后方面迈进了一大步，具有广阔的应用前景。 4、弹性成像
超声弹性成像是根据各种不同组织(包括正常和病理组织)的弹性系数(应力／应变)不同，再加外力或交变振动后其应变(主要为形态改变)也不同，收集被测体某时间段内的各个片段信号，根据被压迫前后放射的回波信号获取各深度上的位移量，计算出变形程度，再以灰阶或彩色编码成像。1998年Krouskop等[8]报道乳腺内不同组织的弹性系数各不相同，弹性系数从大到小排列为：侵润性导管癌>非侵润性导管癌>乳腺纤维化>乳腺>脂肪组织。弹性系数越大表示组织的硬度越大。 5、实时三维超声
三维超声成像技术是利用电子计算机将一系列按一定规律采集的二维图像信息进行重建，从而构成三维图像，能够提供更加丰富的三维空间信息。尤其可以观察二维超声所不能显示的冠状断面，通过多角度、多切面对病灶进行切割，可以更直观、更形象地观察病灶的立体形态，肿块与周边组织的关系，肿块对周边乳腺组织及肌肉、筋膜的侵润程度，为临床手术方案的选择提供依据。 6、介入性超声的临床应用
介入性超声主要是利用了超声波传导束具有良好的指向性、高分辨率的二维图像显示和能够实时监测等技术优点，从而间接达到使操作者能够在直视病灶或靶器官所在方位的情况下进行操作的效果，具有极高的准确性和安全性。我国于1980年由董宝玮等首先开展B超引导下经皮穿刺活检术，至今已有二十余年历史。其间经历了超声引导下手动细针及粗针穿刺细胞或组织学检查、超声引导下自动活检术以及美国强生公司于1994年推出的真空辅助乳腺微创旋切系统(mammotone，麦默通)。
总之，二维图像是超声诊断的基础，上述所有超声诊断新技术均应结合二维灰阶图像及彩色多普勒超声进行综合分析，才能够达到提高超声诊断符合率的最终目的。但是随着医学水平的发展，乳腺疾病诊断对图像的依赖程度越来越高，对图像的成像水平要求也越来越严格，乳腺超声斑点噪声的存在，大大降低了图像的分辨性，严重影响了图像质量，尤其是造成边缘与细节模糊，同时也增加了诊断与治疗的难度。
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