[发明专利]基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法

摘要

本发明公开了一种基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法，其针对目前各种基于对体内组织加热的方式治疗疾病的方法中无法有效监测靶区温升的问题，建立了一种利用B超RF信号评估生物组织温度变化的方法。该方法对生物组织利用聚焦超声、射频、微波等方法进行局部加热，用B型超声对靶区进行成像并收集其RF信号，基于B超时序图像，选取目标帧，计算超声经过组织时的时间延迟图像并由此得到温度变化图像；根据加热区域外的图像计算自适应滤波器的系数，对得到的温度变化图像进行噪声抑制。本方法在温升18℃范围内误差不超过2℃，其将推动B超的温升监控技术在热疗中的应用，可显著提高热疗的安全性和有效性。

主权项

一种基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法，其特征在于包括如下步骤：(1)通过机械或电子的方式，将加热源与B型超声成像仪的成像区域调整至同一范围，确保B超成像区域覆盖待测温区域；(2)对生物组织内待加热区域进行B型超声扫描成像，按时序连续输出RF信号，并且在加热前，应采集至少2个生理运动周期的RF信号；(3)在加热开始前，选取初始时刻的一帧回波信号为参考帧，设计用于抑制噪声的自适应滤波器；(4)根据参考帧的时间序列，选取与参考帧相差一个生理周期的信号帧作为目标帧；(5)以评估点为中心在目标帧选取矩形窗1；在参考帧中以评估点为中心选取矩形窗2，使其横向尺寸和纵向尺寸均为矩形窗1的两倍或以上；在参考帧中移动尺寸与矩形窗1相同的矩形窗3使其遍历矩形窗2，每移动一次均计算矩形窗1与矩形窗3内图像的互相关系数，其相关系数的计算公式如下：γ(m,n)=Σi=-I/2I/2Σj=-J/2J/2(Wref*(i0+i+m,j0+j+n)·Wnew(i0+i,j0+j))Σi=-I/2I/2Σj=-J/2J/2|Wref(i0+i+m,j0+j+n)|2Σi=-I/2I/2Σj=-J/2J/2|Wnew(i0+i,j0+j)|2]]>其中Wnew和Wref分别是矩形窗1和矩形窗3中包含的RF数据；当该系数γ达最大值时，由矩形窗1和矩形窗3中心点间距计算组织热膨胀导致的超声传输时间延迟；(6)将温度变化评估的目标点遍历整个超声图像区域，得到整个成像区域的时间延迟量的二维分布；结合测温系数，根据温度变化和时间延时的关系计算得到温度变化量的分布；(7)利用步骤(3)中得到的自适应滤波器对上一步骤得到的温度变化图像进行滤波，得到噪声抑制后的温度变化图像：ΔT=e(n)=T(n)-N^(n)]]>其中T(n)＝N2(n)+S(n)为微分和平滑后的温度信号与噪声信号的和，是评估得到的噪声信号，S(n)和分别是真实和评估温度变化信号；(8)将当前目标帧作为参考帧，重复步骤3‑7，得到不同时刻对应的温度变化图像；将每个生理运动周期温度变化结果相加，可以得到成像区域温升值的分布图像。