近年来，三维超声技术因其无辐射、非侵入、操作灵活的优点，被广泛地应用于组织器官的三维成像和临床诊断。该技术的成像系统通常由一个传统的二维超声探头和一个定位传感器组成，分别输出二维超声横断面图像和相应的每一帧图像的位置信息，用于后续的三维重建。然而，对于大范围的三维超声脊柱成像来说，完成整个脊柱的扫描后最多可获得约2000帧的二维图像，如此大的数据量会导致重建过程十分耗时，不利于临床应用。
信息学院智能医疗信息研究中心郑锐课题组（生物医学超声实验室）提出Fast-Dot Projection （FDP）快速重建算法，用于改善三维超声脊柱成像中重建耗时的问题。同时，为了增加该算法的普适性，使其可以加速现有任意的重建方法，研究人员从重建过程中的投影阶段着手，用代数运算替代复杂的向量运算，从而实现进一步加速，并在脊柱侧弯病人数据集中完成了验证。该研究成果论文以“Improvement of 3D Ultrasound Spine Imaging technique using Fast Reconstruction Algorithm”为题发表于超声领域知名国际期刊IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control (IEEE TUFFC)，同时被选取为该期刊10月封面文章（Front Cover）。
研究表明，该算法可以应用到不同种类的重建方法，比如基于体素的反向映射重建（Voxel-based back mapping）或者基于像素的前向映射重建（Pixel-based forward mapping）。整个脊柱图像的重建时间可以降低到26秒，仅为传统重建方法的五分之一，使得在传统算法中因为过于耗时而无法应用的一些复杂重建方法在临床中得以使用。加速后的重建时间，可满足实时三维成像的要求，允许超声操作人员在扫描病人的同时获取重建结果。
该成果推动了三维超声脊柱成像技术在临床中的发展和应用，让三维超声可以像传统的二维超声成像一样，为医生和患者提供实时的影像反馈。并且，该加速算法使得三维超声技术替代传统X光手段进行无辐射诊察成为可能，为青少年脊柱侧弯等疾病的大规模快速筛查奠定了基础。
信息学院2020级博士研究生陈宏博为文章第一作者，郑锐教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。该研究启动资金来自上海科技大学，同时获得上海市自然科学基金等的大力支持。
论文封面：
https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9548855umber=9548855
论文链接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/9449836
重建示意图 (2) 算法示意图 (3) 成像结果图