[發(fā)明專利]圖像的高幀頻數(shù)據(jù)獲取及掃描域的時間配準(zhǔn)方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310476471.5
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103519845A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅建文;厲夫兵;黃成武
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;G06T3/40
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲系統(tǒng)的射頻數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像的高幀頻數(shù)據(jù)獲取及掃描域的時間配準(zhǔn)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

較其它影像學(xué)手段，醫(yī)學(xué)超聲圖像重要的優(yōu)點之一就是其影像獲取的實時性，即其數(shù)據(jù)顯示的幀頻較高。普通的B模式超聲圖像顯示幀頻能達(dá)到50Hz水平，而其最大射頻原始數(shù)據(jù)(Radio?Frequency?Data)的獲取幀頻要高于該水平。對醫(yī)學(xué)超聲而言，射頻數(shù)據(jù)的最大獲取幀頻決定了后續(xù)數(shù)據(jù)處理與顯示的最大幀頻。對于一些特定的應(yīng)用，如彩色血流多普勒顯示，脈搏波速度計算等，更高的射頻數(shù)據(jù)幀頻意味著更流暢的顯示效果和更準(zhǔn)確的計算結(jié)果，這些實際應(yīng)用意義重大。

對醫(yī)學(xué)超聲數(shù)據(jù)而言，射頻原始數(shù)據(jù)幀的采集頻率主要受組織的最大采集深度與一幀圖像中的超聲波掃描線數(shù)目的影響。兩者均與射頻數(shù)據(jù)采集幀頻成反比，即采集深度d越大，一幀圖像中掃描線數(shù)N越多，其最大幀頻fr越低，三者之間滿足fr=c/2dN，其中c為超聲波在組織中的傳播速度。對于特定的掃描域而言，例如人體中的某處血管，其深度是不可改變的，此時提高幀頻的方法只能通過減少一幀圖像中的掃描線數(shù)N得到。舉例而言，掃描深度為5cm，掃描線數(shù)為128時，理論最大數(shù)據(jù)獲取幀頻為120Hz。若將掃描線數(shù)降為64，則幀頻可提高至240Hz。這樣雖然可以有效地提高幀頻，但掃描線變稀疏直接導(dǎo)致最終顯示圖像的橫向分辨率變差，變模糊。

為了獲得更高的射頻數(shù)據(jù)獲取幀頻，同時保持原有的橫向分辨率，S.Wang等人于2008年發(fā)表在IEEE?T?UFFC的期刊上發(fā)表的A?composite?high-frame-rate?system?for?clinical?cardiovascular?imaging文獻中提出了一種合成提高射頻數(shù)據(jù)采集頻率的方法。將一幀掃描線數(shù)為N的圖像數(shù)據(jù)平均分為M份，每份掃描線數(shù)降為N/M。單獨對每個部分掃描域進行射頻數(shù)據(jù)采集，將射頻數(shù)據(jù)采集幀頻提高M倍。然后再將各部分掃描域拼接起來，拼接對準(zhǔn)的公共時序是人體的ECG周期信號。方法充分利用了數(shù)據(jù)周期性的特點，可以在保持橫向分辨率的同時，有效地提高幀頻。

但是上述方法在采集射頻數(shù)據(jù)的同時，需要進行ECG信號采集，這同時需要超聲探頭與心電采集兩種裝置，給醫(yī)生與患者造成了不便，不能有效地節(jié)約時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種圖像的高幀頻數(shù)據(jù)獲取及掃描域的時間配準(zhǔn)方法。此外，還提供了一種圖像的高幀頻數(shù)據(jù)獲取及掃描域的時間配準(zhǔn)系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高幀頻數(shù)據(jù)獲取方法，包括：區(qū)域劃分步驟，將全視場平均劃分為若干分塊掃描域，并指定一位置處的掃描線為公共掃描線；數(shù)據(jù)獲取步驟，依次掃描每一分塊掃描域，對于任意分塊掃描域而言，在完成每一幀掃描數(shù)據(jù)采集后均對該公共掃描線進行數(shù)據(jù)采集，并將兩次采集的數(shù)據(jù)合成為一幀數(shù)據(jù)，最終得到關(guān)于該分塊掃描域的幀序列數(shù)據(jù)，所述幀序列數(shù)據(jù)為幀掃描數(shù)據(jù)和公共掃描線數(shù)據(jù)交錯組成的序列。

本發(fā)明還提供了一種不同分塊掃描域的時間配準(zhǔn)方法，包括：周期性曲線獲取步驟，獲取全視場的每個分塊掃描域的幀序列數(shù)據(jù)，對于任意分塊掃描域，提取其幀序列數(shù)據(jù)中所有公共掃描線數(shù)據(jù)的集合，選取運動明顯的區(qū)域數(shù)據(jù)，計算并獲取一周期性數(shù)據(jù)曲線，其中所述幀序列數(shù)據(jù)為幀掃描數(shù)據(jù)和公共掃描線數(shù)據(jù)交錯組成的序列；時間配準(zhǔn)步驟，基于獲取的所有分塊掃描域的周期性數(shù)據(jù)曲線對不同分塊掃描域進行時間同步配準(zhǔn)；數(shù)據(jù)合成步驟，利用時間同步配準(zhǔn)結(jié)果，提取不同分塊掃描域在同一周期時刻所對應(yīng)的幀掃描數(shù)據(jù)進行拼接以得到該周期時刻的一幀全視場圖像。

在一個實施例中，利用以下表達(dá)式來獲取周期性曲線：D＝f[xcorr(x₁,x₂)]，其中，x₁、x₂分別表示公共掃描線的相鄰幀中的運動明顯區(qū)域數(shù)據(jù)，xcorr表示互相關(guān)操作，f表示位移計算函數(shù)，D表示x₂相對于x₁的位移波形。

在一個實施例中，在數(shù)據(jù)合成步驟中，在所述幀掃描數(shù)據(jù)不為一整數(shù)幀圖像的數(shù)據(jù)時，利用時間同步配準(zhǔn)結(jié)果，在分塊掃描域中插值提取不同分塊掃描域在同一周期時刻對應(yīng)的幀掃描數(shù)據(jù)進行拼接以得到該周期時刻的一幀全視場圖像。

在一個實施例中，作為時間配準(zhǔn)基線的所述周期性數(shù)據(jù)曲線還包括速度曲線和加速度曲線。