[发明专利]一种二维迭代的超声弹性成像应变估计方法

说明书

本发明公开了一种二维迭代的超声弹性成像应变估计方法，运用到超声弹性成像系统中，具有以下优点：重复利用了轴向应变和横向应变的相关性，使用轴向或横向应变估计信息，采用时间拉伸方法对齐了横向或轴向RF回波信号，增强了横向或轴向RF回波信号的相关性，提高了横向或轴向应变估计的准确度；采用子带技术和互相关方法对横向应变进行估计，提高了横向应变估计的准确度；采用三次样条插值方法对横向RF回波信号进行插值，增加了横向RF回波信号的采样率，提高了横向应变估计的准确度；反复多次迭代求解，不断提高轴向应变和横向应变估计的准确度和精度，得到了更准确的泊松比分布图，有助于医生对早期肿瘤等疾病的诊断。

技术领域

本发明属于医生超声成像技术领域，具体涉及一种二维迭代的超声弹性成像应变估计方法。

背景技术

人体组织的硬度(或称之为弹性)是人体组织很重要的一个机械属性。临床医生一直以来对生物组织的机械属性都有研究，很多病变，特别是肿瘤和癌症，和人体器官硬度变化密切相关，临床医生可以根据人体器官硬度的变化推断出该器官是否有疾病。比如，乳腺肿瘤在病变过程中，其在对应的乳房部位会变硬。超声弹性成像是一种新的医学超声成像技术，可以定性或定量测出人体组织的各器官的软硬度信息、应变和弹性模量，医生通过超声弹性成像获得的人体组织的应变和弹性模量信息对癌症、肿瘤等疾病的早期诊断具有重要的意义。

超声弹性成像过程的主要步骤包括：

(1)用探头轻轻沿扫描平面挤压人体表面，使人体组织内部产生应力场，人体组织产生轻微的形变；

(2)根据压缩前、后的超声回波射频RF回波信号，估计每条A线的每个相关窗口的位移，得到一帧位移分布图；

(3)对位移进行求导，得到一帧应变分布图，并将它以图像的方式显示在计算机屏幕上。

在现有的超声弹性成像系统中，一般只考虑对轴向应变(沿声束传播方向)进行估计，这是因为在弹性成像过程中，探头是沿轴向对人体组织进行施压，人体组织形变主要沿轴向方向。但在一个实际的弹性成像系统中，人体组织内应力场是三维的，有轴向应力、横向应力(在扫描平面垂直声束传播方向)和正向应力(垂直扫描平面)。由于现有的超声探头扫描得到都是二维的RF回波信号，很难从二维RF回波信号求解正向应力，所以目前的弹性成像系统中都忽略对正向应力的估计。横向位移和应变估计可以提供额外的人体机械属性信息，利用横向位移和应变估计技术，泊松比可以被估计出来，泊松比是一个很重要的生物组织机械属性,泊松比有助于医生对早期肿瘤等疾病的诊断。对于一个二维的应变场(同时存在轴向和横向应变)，横向应变会导致轴向回波信号的解相关噪声，轴向应变也会导致横向回波信号的解相关噪声，并且通常超声系统横向采样率比轴向采样率低很多(通常低几倍或十几倍)，这些因素给横向位移估计带来了很大难度，导致横向应变估计的准确度和精度不高。

在实际的超声弹性成像系统中，由于人体组织的横向位移比较弱小，并且探头的横向采样率比较低，轴向应变也会导致横向回波信号的解相关噪声，这些因素导致对横向应变估计非常困难，所以现有的大部分超声弹性成像方法都只是轴向应变(沿声束传播方向)进行估计，没有对横向应变进行估计，这样缺失了横向应变信息，造成无法得到人体组织的泊松比信息。医生由于缺乏横向应变和泊松比的信息，可能导致对肿瘤等疾病的诊断不够准确。

对于一个二维的应变场，横向应变和轴向应变是相关的，现有的超声弹性成像应变估计方法几乎都没有考虑到这种相关性，其实可以利用横向应变的信息提高轴向应变的估计准确度。还有现有的横向应变估计方法得到的横向应变的准确度不高，从而得到的泊松比信息不够准确，影响了超声弹性成像的普及和应用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的二维迭代的超声弹性成像应变估计方法解决了现有的超声弹性成像方法中没有对横向应变进行估计，造成横向应变信息缺失，导致无法得到人体组织的泊松比信息，进而对肿瘤等疾病的诊断不够准确的问题。