[发明专利]超音波影像均匀度检测方法及其系统

说明书

本发明提供了一种超音波影像均匀度检测方法及其系统，将超音波影像区分为多个小区块并将各该小区块数值化后，依序计算各该小区块的加权熵后形成第一加权熵影像。之后将超音波影像去除极端值再运算一次产生第二加权熵影像，将第一加权熵影像与第二加权熵影像整合为加权熵参数影像。最后再根据第一加权熵影像与第二加权熵影像所占比例计算均匀度指标，直接量化超音波肝脏影像的均匀度，辅助医护人员临床诊断的判别。

技术领域

本发明涉及超音波影像领域，特别是指利用机率密度函数及加权熵实现加权熵参数成像，直接量化超音波肝脏影像的均匀度。

背景技术

肝脏疾病，如肝纤维化与脂肪肝，是目前主要常见的肝实质病变。临床上，超音波影像系统广泛用于肝脏扫描，藉由临床医师操作超音波，对病人进行扫描以获得灰阶影像，通过灰阶影像纹理与特征的观察，来进行肝实质病变的等级判定。

肝脏实质由许多肝细胞与小血管组成，就声学角度可被视为由许多小于波长的散射子集合而成的模型。当肝脏实质发生纤维化或者脂肪肝，等同于在肝脏中原本所存在的大量分布散射子外，尚会新增额外的散射子或者散射结构，造成超音波入射至肝脏里，产生不同程度的声波建设性或者破坏性干涉改变，进而改变超音波散射信号的波形，以及最后影像的均匀度。因此在诸多超音波影像特征中，影像的均匀度(homogeneity)是用来判断肝实质病变的重要特征之一。

超音波入射波与肝脏散射子交互作用下，因为肝脏散射子小于波长，因此主要是产生随机性的散射信号。许多文献证实散射信号振幅的统计分布会与散射子的分布与结构状态有关，因此利用统计模型来描述超音波散射信号振幅的机率分布模式，可了解超音波散射信号波形的变化情况，藉此来间接了解与评估影像均匀度的表现与变化，如此方式可辅助医师判读影像特征。

例如中国专利第CN103648398号，揭示一种超音波诊断装置及图像处理装置，内含利用统计滤波处理来求得信号的振幅分布的雷利分布偏离度，并进行图像化，该模式被称为ASQ(acoustic structure quantification)，可提供用户超音波散射信号的统计分布信息，医师可因此来评估推测肝脏影像均匀度。

又例如中国台湾地区专利公开第201519872号，揭露一种非侵入式肝纤维化程度评估装置与方法，该装置包括Nakagami参数产生模块，以Nakagami参数产生模块利用Nakagami分布函数对超音波影像数据加以处理，以获得一Nakagami参数，藉以了解超音波散射信号的统计分布，以评估肝纤维化程度。

然而，确认肝脏超音波散射信号是否遵循所使用的数学统计模式，是现有超音波信号分析的使用前提。需要留意的是，不同厂牌的超音波系统，因其信号撷取与影像合成处理模式不尽相同，因此信号的统计性质亦会不同。换言之，使用统计分布模型为基础的现有方法，无法适用在不同的超音波机器，即便假设信号统计是遵循所使用的统计分布，也恐有假设错误而造成计算偏差的可能性。

对此，过去有文献提出使用讯息理论熵来取代统计分布模型，通过诠释超音波散射信号的复杂度与不确定性，亦可用来间接评估影像均匀度。因为讯息理论熵并非数学模型，信号本身不需遵循某特定分布，实际应用上更具弹性与广泛性。为了改善讯息理论熵的分析表现，中国台湾地区专利第I550268号提出一种超音波定量组织特性灵敏度的提升方法，来提升讯息理论熵侦测信号不确定性的灵敏度，因此加权熵相较于传统熵来说，拥有较佳的灵敏度表现，在临床超音波肝脏影像辅助判读，有更大的应用潜力。然而，因为其计算公式中须先利用傅立叶级数重建出超音波散射信号的机率密度函数，重建过程计算量大且耗时，对于实现加权熵参数成像与图像化效率上，有一定的困难度。

发明内容

本发明的目的在于改善现有超音波信号分析无法适用在不同的超音波机器，而利用加权熵进行超音波信号分析则有运算量过大，造成耗时及系统负担等问题，而提出一种超音波影像均匀度检测方法。