[发明专利]一种基于宽波束造影成像及提取灌注时间强度曲线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，特别涉及一种基于宽波束造影成像及提取灌注时间强度曲线的方法。

背景技术

传统超声B模式成像通过逐条扫描线声聚焦实现成像，其帧率可达到60Hz左右。同时，临床为了得到较高分辨率的超声图像和成像景深，通常选用较高的声功率。这不仅可能会对组织造成损伤，也增加了对微泡的破坏，一定程度降低了造影组织比（CTR），而且传统的逐条扫描模式对微泡存在多次破坏，这使得临床为了保持较高的CTR值进一步增强造影剂灌注浓度。而且临床已发现偏高的声功率与造影剂浓度可能对人体存在潜在危害，因此也限制了超声造影成像在临床医学上的进一步应用。同时，在活体组织低帧率B超造影成像中，呼吸运动、脏器不自主蠕动等都会产生运动伪迹，导致前后帧图像具有明显差异，对成像质量和后续时间强度曲线（TIC）的准确提取及灌注的可靠评价造成影响。此外，低帧率对快速运动脏器的捕捉能力差，导致对其评价缺失，对瞬态运动信息的感知不敏感。为此快速高帧率造影成像应需出现。

目前，已广泛应用的超声造影成像技术基本都仅利用微泡振动的线性或者非线性特性，如谐波成像、谐波功率多普勒成像、脉冲逆转成像、脉冲逆转谐波成像等。而高帧率平面波成像技术使微泡变化的瞬时观测及灌注区域的快速运动监测成为可能，并有助于发现新的造影机制。

同时，其中脉冲逆转是一种常用的利用微泡非线性特性与组织线性特征的明显回波差异，获得较高SNR的方法；而微泡小波变换则是在尽可能多的利用微泡回波信息的基础上，将组织的非线性声学特性影响进行抑制，进一步增加CTR值，增强造影微泡的检测灵敏度。解相关技术是基于视频信号下，相邻回波信号之间造影微泡与组织背景的解相关性差异，设定解相关阈值，从而提高CTR的方法。它不仅对组织的运动有较高的灵敏度，而且该技术基于视频信号的处理，弥补了前述脉冲逆转和微泡小波变换基于射频信号的局限性。

通过造影成像得到的散射回波信号包含一系列生理信息，在具体操作中，通常通过提取TIC曲线得到如血流速度信息、血容量时间分布信息、血流动力学等时间分布信息。同时由于微泡引起的回波信号增强与浓度成比例，因而也与组织血容量成比例，这将TIC所表征的时间分布信息转化为空间分布，推动了灌注参量估计的发展。为此TIC趋势的准确快速提取对于参量成像图像的质量以及血流灌注评价和诊断的真实性具有十分重要的意义。

传统TIC曲线提取后有多种处理方法，如基线归零、插值处理、滤波处理、公式或灌注模型拟合等。由于宽波束造影成像具有与传统窄波束条件下不同的特征，这使得传统TIC处理方法，特别是TIC灌注模型拟合的应用受到极大限制。为此本发明采用的DFA（Detrended Fluctuation Analysis）拟合方法，不仅将TIC数据进行分段、兼顾拟合片段前后的数据对重叠片段的影响权重，而且进行自适应非线性多项式拟合。而传统TIC处理技术多基于整体数据拟合和逐点处理，虽能完整提取TIC整体趋势但对于局部动态趋势难以准确拟合；同时，因低帧率下原始TIC数据少，单个点对最终拟合结果的权重较大，后续处理难以全部剔除局部奇异点对整体TIC趋势拟合的影响，而且为保证TIC拟合的准确度，逐点处理的时间成本难以下降。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种基于宽波束造影成像及提取灌注时间强度曲线的方法，通过基于PIWSSD的宽波束造影成像方法以提高CTR，并提供可快速准确提取宽波束造影成像TIC趋势的自适应分析方法，克服宽波束造影成像CTR降低及灌注评价曲线TIC的SCR降低的限制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于宽波束造影成像的方法，包括以下操作：

1）基于Morgan模型修正的Herring-Trilling微泡振动方程，构建适用于宽波束造影成像下的0/180相微泡母小波；

2）超声阵列探头自发射宽波束射频信号，接收对象反射回来的射频信号；对超声阵列探头得到的0/180相的宽波束射频信号进行基于步骤1）得到的微泡母小波的小波相关性分析，在最佳小波变换尺度下提取最大小波相关系数，构建脉冲逆转微泡小波变换图像矩阵PIW；

3）构造脉冲逆转插值平方和解相关阈值矩阵PISSD，对步骤2）得到的PIW矩阵进行解相关阈值判定，得到宽波束的造影成像图像PIWSSD。

所述的适用于宽波束造影成像下的0/180相微泡母小波的构建为：