Ultrafast ultrasound (US) revolutionized biomedical imaging with its capability of acquiring full-view frames at over 1 kHz, unlocking breakthrough modalities such as shear-wave elastography and functional US neuroimaging. Yet, it suffers from strong diffraction artifacts, mainly caused by grating lobes, side lobes, or edge waves. Multiple acquisitions are typically required to obtain a sufficient image quality, at the cost of a reduced frame rate. To answer the increasing demand for high-quality imaging from single unfocused acquisitions, we propose a two-step convolutional neural network (CNN)-based image reconstruction method, compatible with real-time imaging. A low-quality estimate is obtained by means of a backprojection-based operation, akin to conventional delay-and-sum beamforming, from which a high-quality image is restored using a residual CNN with multi-scale and multi-channel filtering properties, trained specifically to remove the diffraction artifacts inherent to ultrafast US imaging. To account for both the high dynamic range and the oscillating properties of radio frequency US images, we introduce the mean signed logarithmic absolute error (MSLAE) as training loss function. Experiments were conducted with a linear transducer array, in single plane wave (PW) imaging. Trainings were performed on a simulated dataset, crafted to contain a wide diversity of structures and echogenicities. Extensive numerical evaluations demonstrate that the proposed approach can reconstruct images from single PWs with a quality similar to that of gold-standard synthetic aperture imaging, on a dynamic range in excess of 60 dB. In vitro and in vivo experiments show that trainings carried out on simulated data perform well in experimental settings.


翻译:超速超声波 (US) 革命性生物医学成像, 其获得1 kHz以上全景框架的能力, 革命性生物医学成像, 革命性生物成像, 革命性生物成像能获得1 kHz以上全景框架, 突破突破模式的突破性模式, 如剪动波动动动画和功能性美国神经成像。 然而, 生物成像受到强烈的分解性艺术品的困扰, 主要是由悬浮显像、 侧叶或边缘波波造成的。 通常需要多次收购才能获得足够的图像质量, 成本降低框架过滤率。 为了满足对高质量成像仪( CNN) 与实时成像相兼容的两步的神经神经神经网络成像重建方法( CNN) 。 低质量估计是通过以回射波为基的操作获得的, 类似于常规的延迟和相容的成像成像仪, 以直流的成像机的直径直径直径的成像机机机机机上, 显示一个直径直径直径的成像机机机机机机的直径的直成像化数据, 。

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