[发明专利]一种基于马赫锥效应的多形状平面剪切波复合成像方法

摘要

本发明提供一种基于马赫锥效应的多形状平面剪切波复合成像方法，通过调控声辐射力激励探头在组织纵向不同深度快速聚焦，形成快速移动的剪切波源，由于马赫锥效应多波源产生的剪切波相干干涉，形成向两侧移动的大幅度剪切波平面，利用超高速超声监测剪切波传播情况，估计剪切波速度，反演组织剪切模量，产生组织的弹性图；调控剪切波源速度或方向，形成不同形状的剪切波平面，不同形状剪切波平面产生不同子弹性图像，将子弹性图像加权复合形成最终弹性图。本发明可诱导组织产生较大位移，扩大成像区域，增强剪切波弹性成像的鲁棒性，形成不同形状的剪切波，不同形状剪切波形成的子弹性图像加权复合可降低成像噪声，显著提高剪切波弹性成像质量。

主权项

1.一种基于马赫锥效应的多形状平面剪切波复合成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、参考帧回波数据采集：采集组织回波射频信号S₀作为参考帧S₀，将其用于计算剪切波诱导的组织位移；S2、组织激励与平面剪切波产生：调控探头产生推动组织的声辐射力，使其焦点在组织纵向不同深度快速聚焦，形成速度为V₁的移动剪切波源，由于马赫锥效应，多波源诱导的剪切波产生相干干涉，形成向两侧传播的剪切波平面1；其中，移动速度V₁大于剪切波速度c；S3、剪切波传播监测数据采集：在剪切波传播过程中，以大于1000Hz帧率采集组织回波射频信号S₁，S₂，S₃，…，S_m作为监测数据帧S₁，S₂，S₃，…，S_m；S4、组织位移估计与时间‑位移序列图像生成：将参考帧S₀与监测数据帧S₁，S₂，S₃，…，S_m分别进行互相关，用来估计剪切波传播诱导的组织轴向位移，采用二维互相关位移估计算法，根据下式迭代产生轴向位移估计值：其中，表示第i幅位移图像中第m列第n行追踪窗进行l次迭代后的位移估计值；X为侧向窗宽，Y为轴向窗长；Δx和Δy分别是相邻估计窗之间侧向和轴向间隔；m，n表示估计窗的位置下标；S₀和S_i分别表示参考帧和监测数据帧；ω₀表示中心角频率，*代表共轭，j是复信号，arg是求反正切操作；且当i取1，2，3，…，m时，使用式(3)可以产生m个不同时刻的位移图像；S5、剪切波速度估计：根据时间‑位移序列图像，采用时间峰值法估计剪切波传播方向每一个侧向检测位置的剪切波到达时间，然后使用飞行时间法估计检测区域每个检测位置的剪切波速度c；S6、子剪切波弹性图像G(V₁)生成：根据已知公式μ＝ρc²计算组织剪切模量μ，将组织剪切模量值映射成灰度图像产生子剪切波弹性图像G(V₁)；S7、调控探头改变剪切波源移动速度V_i的大小或方向，形成N‑1种不同形状的马赫锥，由此产生N‑1种不同形状的剪切波平面2，剪切波平面3，剪切波平面4，…，剪切波平面N；其中，V_i中的i＝2，3，…，N，且N≥2；S8、对每一种不同形状的剪切波平面，重复使用步骤S3、S4、S5和S6产生子剪切波弹性图像G(V₂)，G(V₃)，G(V₄)，…，G(V_N)；S9、产生最终剪切波复合弹性图像：将N幅子剪切波弹性图像G(V₁)，G(V₂)，G(V₃)，G(V₄)，…，G(V_N)根据下式进行加权复合，产生最终弹性图像E：其中，W_i是权值，N是复合子图像个数，G(V_i)是剪切波源移动速度为V_i时产生的子剪切波图像，E(N)是N个子剪切波弹性图像复合生成的图像。