[发明专利]一种用于超快超声微血流成像的互相关降噪方法

说明书

本发明涉及超声波成像技术领域，具体涉及一种用于超快超声微血流成像的互相关降噪方法，旨在解决传统多普勒图像中信噪比低和杂波伪影影响图像质量的问题，该方法将多角度平面波射频回波信号分为两个或多个子组，各子组以相同的方法和参数进行正交解调、相干复合和杂波滤除，得到两组或多组动态血流信号，将每两组信号进行零时延互相关，并将所得数个互相关矩阵进行平均，可得到血流功率多普勒图像，将每两组信号进行固定时延互相关，并将所得数个互相关矩阵进行平均，可得到此时延下的多普勒频偏，继而得到血流彩色多普勒图像。本发明中互相关处理可以有效抑制图像中的随机噪声和非相关杂波伪影，同时保留高度相关的动态血流信号。

技术领域

本发明涉及超声波成像技术领域，具体涉及一种用于超快超声微血流成像的互相关降噪方法。

背景技术

微血管检测和成像技术对于评估生理状态和病理疾病有着至关重要的作用，如癌症、慢性肾脏疾病和炎症疾病等。而超声成像是一种安全、低成本且广泛应用的方法，可用于检测和评估体内血流，已在临床实践中应用了数十年。近年来，基于超快超声成像和先进的组织杂波滤波器(如基于特征滤波器、奇异值分解)的超声多普勒微血管成像技术在动物和人体上得到了广泛的应用。

现有公告号为CN111772676A的中国专利公开了一种超快超声多普勒脊髓微血流成像系统，包含硬件和软件两部分，其中硬件部分包含超声波发射和接收模块和实验器材模块，软件部分包含超快超声成像、波束合成、运动校准、杂波滤除、多普勒成像、求差和相关性分析等模块。首先，基于超快超声成像技术和多角度平面波复合成像的理论编写超声平面波发射与接收控制模块，并由计算机软件控制硬件设备发射和接收超声波；对接收到的回波数据进行处理，最终得到多普勒血流图像；并对血流的速度、方向等参数进行分析。该系统还提供了在脊髓加压、受损伤，刺激条件下对脊髓微血流进行成像的模式，可以进行脊髓功能分析和生理病理性分析。

然而，由于非聚焦波在组织深部的穿透能力较弱，基于平面波成像的微血管超快多普勒成像的一个重要缺点是信噪比不足，背景噪声对微血管的识别和成像影响较大，尤其是在深层组织。同时，超快超声微血流成像技术的另一个挑战是由体内强反射、缓慢运动、不均匀的组织散射产生的非相干杂波伪影，传统的杂波滤除方法无法对其进行有效地消除。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于超快超声微血流成像的互相关降噪方法，通过将不同偏转角度产生的血流信号进行相关，可以同时抑制超快超声微血流图像中的噪声和非相干杂波伪影，克服传统超快多普勒图像中信噪比低和杂波伪影影响图像质量的缺点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于超快超声微血流成像的互相关降噪方法，包括以下步骤：

S1、确定一个超声平面波的发射和接受序列，一个完整的序列包含多组子序列，在每一组子序列中，通过控制端激励超声换能器向目标成像区域内发射N个偏转角度的平面波；

S2、采样和存储成像区域反射或背散射的RF信号，并设定采样时长为T秒；

S3、对时间T秒内接收的每一组N个角度的RF信号按发射角度分为两个或多个子组；

S4、将每个子组中的RF信号进行正交解调后得到IQ信号；

S5、将每个子组中的IQ信号进行波束合成，重建出B-mode图像；

S6、将每个子组中通过不同发射角度得到的B-mode图像进行相干复合，每组可得到N张相干复合后的B-mode图像；

S7、将每个子组中相干复合后的B-mode图像进行杂波滤除，滤除运动缓慢的组织信号，得到动态血流信号；

S8、将每两个子组中的滤波后信号进行零时延互相关，并将所得数个互相关矩阵进行平均，得到血流功率多普勒图像；