[发明专利]基于超声结构分层引导的光声内窥定量层析成像方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于超声结构分层引导的光声内窥定量层析成像方法及其系统，方法包括下述步骤：图像采集；超声图像中不同声阻抗层的分割及边缘识别，分割超声图像得到相应生理结构分层图像并识别边缘得到位置矩阵；光声图像分层提取，基于所得位置矩阵，对与超声成像同步的光声成像图像中提取对应的各层光声信号；光声图像的参数量化，对定量层析的三维图像中的血管结构特征识别和参数量化。本发明实现对腔体壁内的血管结构定量的分层、提取和量化，有助于腔体壁内血管结构的精确光声数据分析，有望应用于医学影像信息分析等领域。

技术领域

本发明涉及光声内窥成像的研究领域，特别涉及一种基于超声结构分层引导的光声内窥定量层析成像方法及其系统。

背景技术

在生物医学成像的最新进展中，光声内窥成像技术作为一种新型非侵入性的成像技术，它提供了结构、功能和分子成像。光声内窥成像技术以其高灵敏度的功能信息和大的成像深度，在微型化探头中实现了对内部组织的高分辨率成像。在光声内窥成像中，通过使用超声换能器检测脉冲激光诱导的超声波，利用重建算法将采集的光声数据反演为反应组织内部光吸收差异分布的图像。

超声内窥成像是一种相对成熟的技术，超声可以穿透深部组织，观察到各层次的组织学特征，有较高的穿透深度，但是其穿透深度和分辨率成反比，组织对比度差限制了超声内镜识别浅层结构的能力。

光声-超声双模态成像同时结合了光学吸收成像的高对比度和声学成像的结构特性，能够提供腔体组织不同参量的表征。专利《一种光声超声双模态内窥镜成像系统》专利号：CN 103976703B，2014.05.27提到了同时进行光声、超声成像的系统，但只简单的进行了同一部位的光声成像和超声成像，并未实现将两种成像方式的深度融合。专利《超声图像边缘提取方法和装置》专利号：CN103065299B，2016.06.15中，只是介绍了一种超声图像分割得到对应的图像边缘信息的方法且计算复杂，并未实现指导光吸收机构分层。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于超声结构分层引导的光声内窥定量层析成像方法及系统，基于超声图像中组织分层结果(声阻抗差异结构边界)引导光声图像处理，实现对腔体壁内的血管结构定量的按解剖结构分层、提取和量化，有助于腔体壁内血管结构的精确光声数据分析。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于超声结构分层引导的光声内窥定量层析成像方法，包括下述步骤：

超声图像中不同声阻抗层分割及边缘识别，根据腔体不同的声阻抗结构产生的超声回波信号幅值的差异，分割超声图像得到相应生理结构分层图像，并识别各层边缘得到位置矩阵；

光声图像分层提取，基于得到超声图像各声阻抗层边缘的位置矩阵，在与超声成像同步的光声成像图像中提取对应的各层光声信号；

光声图像的参数量化，对提取出的各层光声信号的血管结构特征识别和参数量化，量化各层血管结构的面积、长度、节段数以及节点数。

进一步的，所述超声图像中不同声阻抗层分割及边缘识别步骤具体为：

图像预处理，基于中值滤波消除随机信号干扰，并将图像转为灰度图，提取图像灰度直方图；

图像分割，设置多个不同阈值提取出腔体壁因声阻抗差异造成的不同声阻抗分层图像；

边缘识别，将分层图像做二值处理，对层信号进行膨胀腐蚀，利用Sobel算子对图像分割步骤得到的腔体壁各组织层的边缘准确识别，得到边缘位置矩阵。

进一步的，所述图像分割具体为：

首先基于Ostu阈值法分割出腔体壁区域，然后基于灰度直方图局部像素统计设置多阈值，将感兴趣区域逐层分割；所述感兴趣区域是指所需要识别提取的不同的层。