[发明专利]一种超声谐波加权定征参数差分成像的微波消融监测方法

说明书

本发明涉及一种超声谐波加权定征参数差分成像的微波消融监测方法，可以有效提高微波消融过程中超声监测的准确性，为临床微波消融术提供可靠有效的监测评估。本发明利用超声换能器采集微波消融组织的超声背散射信号；分离背散射信号的基、谐波成分，解调获取超声谐波包络信号；使用多尺寸窗口及加权级值计算谐波定征参数；采用单步步进遍历的方法获取消融组织的谐波加权定征参数像素集；利用差分集合形式获取消融组织增强型谐波加权定征参数图像。本发明解决了消融后期监测响应迟钝以及图像分辨率差的问题。

技术领域

本发明涉及一种超声谐波加权定征参数差分成像的微波消融监测方法，属生物医学超声定量检测技术领域。

背景技术

癌症严重威胁着人类的健康和生命。为了提高治愈率与生存率的同时有效降低患者的痛苦，研究人员利用微波消融技术进行微创的热疗方法得到了医学家们的肯定，目前微波消融已经成为原发性和继发性癌症的常规治疗方法。然而在微波消融的治疗过程中，存在着热疗剂量的问题。因此在治疗过程中检测消融组织的消融区域与温度成为了微波消融临床治疗过程中的重要问题。

目前，临床上无创监测微波消融的有效技术主要有核磁共振成像技术和超声成像技术两种。但是核磁共振成像设备的成本昂贵，消融设备与核磁共振系统也需要集成化，同时核磁共振成像的测温延时较大。超声检测技术相比于核磁共振技术，检测的成本低廉，同样没有电离辐射，并且可以进行实时的扫描成像处理，由此超声检测是最理想的用于监测微波消融组织的实时监测技术。在微波消融过程中，我们可以计算平均散射体间距，声辐射力，弹性模量，剪切模量，回波的偏移时间，衰减系数，以及背向散射能量等指标以推断消融组织的变性程度。同时也有研究利用参数统计对微波消融组织进行检测，如Nakagami模型参数。然而现行方法存在以下不足之处：(1)在微波消融的后期阶段监测结果随温度变化不敏感；(2)采集的用于定量参数统计分析的超声信号都是基于基波分量。

针对上述存在的问题，本发明提出一种超声谐波加权定征参数差分成像的微波消融监测方法，利用超声谐波包络信号加权定征参数差分的成像方法，以实现高精度、高灵敏度、标准化的临床微波消融监测。

经文献检索，未发现与本发明技术方案相同的与微波消融监测有关的公开报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有微波消融监测技术的不足，准确测量微波消融组织的热损伤情况，克服消融后期的监测误差，改善微波消融的实时监测效果，为临床医学微波消融治疗提供可靠和有力的检测保障。

为实现上述目的，本发明采用一种超声谐波加权定征参数差分成像的微波消融监测方法，具体包括以下步骤：

1)采集并存储微波消融组织的超声回波信号。由超声换能器发射正弦激励超声波进入到微波消融组织中进行超声扫描，发射完毕后换能器由发射模式转换为接收模式，接收从组织中返回的携带消融组织信息的超声回波信号以进行后续算法分析。

2)分离背散射信号的基、谐波成分，解调获取超声谐波包络信号。对于存储的超声探测回波信号，利用巴特沃斯高通滤波器将基、谐波成分分离以获得谐波分量：

其中，D是信号的频率；D0是截止频率；n是滤波器的阶数。利用该滤波器将低于截止频率的成分过滤掉，留下所需要的超声谐波分量。此后，再利用Hilbert函数解调超声谐波射频信号f(t)：

重构解析射频信号：

利用模运算：

得到超声谐波包络信号。