[发明专利]基于图像的生物组织弹性的测量方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种弹性成像技术，特别是涉及一种基于图像的生物组织弹性的测量方法，还涉及一种基于图像的生物组织弹性的测量装置。

【背景技术】

生物体内的弹性组织是由不同的成分所构成。例如对于血管壁来说，主要由胶原纤维、弹性纤维和平滑肌细胞构成，这些成分的弹性模量值区别很大。若可以得到精确的二维血管壁的弹性模量分布图，则可区分出血管壁的成分，得到血管壁的成分分布。对于动脉粥样斑块，可得到脂质、血栓、纤维组织和钙化组织等成分分布。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种非侵入的能够精确测量包括血管壁在内的生物组织弹性的测量方法。

一种基于图像的生物组织弹性的测量方法，包括下列步骤：步骤A，获取待测生物组织的N帧连续的灰度图像，N为正整数；步骤B，获取所述灰度图像上的感兴趣区域；步骤C，将所述感兴趣区域划分为多个分析窗口；步骤D，采用纹理匹配方法计算所述N帧连续的灰度图像中每个分析窗口在所有的相邻两帧之间的相对位移矢量；步骤E，根据相对位移矢量计算每个分析窗口对应的弹性模量。

优选的，所述N帧连续的灰度图像通过成像装置采集，所述N是m个完整的心动周期内所述成像装置采集的图像帧数，m为正整数。

优选的，所述纹理匹配方法具体包括下列步骤：步骤D1，采用二维标准互相关算法、亚像素方法和滤波插值方法获取每个分析窗口在相邻两帧之间的二维平动位移；步骤D2，采用迭代算法通过所述二维平动位移的位移梯度进一步计算图像中所述生物组织的旋转和变形，得到几何变换的二维位移；步骤D3，对所述几何变换的二维位移采用错误矢量剔除算法以提高精度，得到相邻两帧之间的相对位移矢量。

优选的，所述生物组织为血管壁，所述步骤E具体包括下列步骤：步骤E1，根据所述相邻两帧之间的相对位移矢量，得到在垂直于血管壁的方向上相邻的两分析窗口之间的位移差；步骤E2，获得分析窗口一个心动周期内所述位移差的最大值；步骤E3，根据所述位移差的最大值得到垂直于血管壁的方向应变的最大值；步骤E4，根据所述垂直于血管壁的方向应变的最大值得到所述弹性模量。

优选的，还包括下列步骤：将所述生物组织切片；将切片进行病理学染色；根据染色的结果得到所述生物组织的组成成分的分布情况；根据所述组成成分的分布情况和所述弹性模量得到每种组成成分对应的弹性模量范围。

还有必要提供一种非侵入的能够精确测量包括血管壁在内的生物组织弹性的测量装置。

一种基于图像的生物组织弹性的测量装置，包括：灰度图像获取模块，用于获取待测生物组织的N帧连续的灰度图像，N为正整数；感兴趣区域获取模块，用于获取所述灰度图像上的感兴趣区域；分析窗口划分模块，用于将所述感兴趣区域划分为多个分析窗口；相对位移矢量计算模块，用于采用纹理匹配方法计算所述N帧连续的灰度图像中每个分析窗口在所有的相邻两帧之间的相对位移矢量；弹性模量计算模块，用于根据相对位移矢量计算每个分析窗口对应的弹性模量。

优选的，所述灰度图像获取模块是成像装置，所述N是m个完整的心动周期内所述成像装置采集的图像帧数，m为正整数。

优选的，所述相对位移矢量计算模块包括：平动位移计算模块，用于根据二维标准互相关算法、亚像素方法和滤波插值方法获取每个分析窗口在相邻两帧之间的二维平动位移；几何变换位移计算模块，采用迭代算法通过所述二维平动位移的位移梯度进一步计算图像中所述生物组织的旋转和变形，得到几何变换的二维位移；错误剔除模块，用于对所述几何变换的二维位移采用错误矢量剔除算法以提高精度，得到相邻两帧之间的相对位移矢量。

优选的，所述生物组织为血管壁，所述弹性模量计算模块包括：位移差计算模块，用于根据所述相邻两帧之间的相对位移矢量，得到在垂直于血管壁的方向上相邻的两分析窗口之间的位移差；位移差最大值计算模块，用于获得分析窗口一个心动周期内所述位移差的最大值；应变最大值计算模块，用于根据所述位移差的最大值得到垂直于血管壁的方向应变的最大值；弹性模量获取模块，用于根据所述垂直于血管壁的方向应变的最大值得到所述弹性模量。

上述基于图像的生物组织弹性的测量方法和装置，能够实现非侵入的精确测量，适用于各种分辨率的超声波成像、光学成像、光声成像、CT成像，核磁共振成像等技术采集的灰度图像，可作为一个图像后处理软件模块集成到现有的成像系统中，以增加成像系统的功能。由于无需对现有临床成像系统进行硬件升级，升级成本低，容易被医院和医生接受，方便临床推广。

【附图说明】

图1是实施例一中基于图像的生物组织弹性的测量方法的流程图；