[發明專利]一種定量剪切波彈性成像方法

有效

• 申請號: 201610973110.5
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106618639B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 尹皓;石丹;劉西耀;劉東權
• 申請（專利權）人: 聲泰特（成都）科技有限公司
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋;張偉

本發明涉及醫學超聲成像技術領域，特別涉及一種定量剪切波彈性成像方法。本發明提供的超聲定量彈性成像方法及系統基于滑動窗口線性擬合的應變和使用二維線性擬合的剪切波波速檢測算法，抗噪聲能力更強，結果更可靠。同時在不額外增加超聲前端存儲與傳輸模塊負荷的情況下，實現了超聲全域定量彈性成像，大幅地減低了超聲定量彈性成像系統的設計難度和設備成本。

技術領域

本發明涉及醫學超聲成像技術領域，特別涉及一種定量剪切波彈性成像方法。

背景技術

近年來，腫瘤疾病已經成為危害我國人民身體健康的主要殺手。腫瘤疾病的防治關鍵在于早期發現。臨床上，人體組織的力學特征變化往往是腫瘤疾病最為重要的早期預警信號，如乳腺、甲狀腺等腫瘤病變。隨著腫瘤的生長，病變組織與正常組織相比，黏彈性發生較大變化，如乳腺癌與周圍正常組織大約相差90倍，纖維化組織、非浸潤性癌變和浸潤性癌變組織的剪切彈性系數亦存在較大差異，因此，獲得人體組織與粘彈性相關的參數信息(例如形變位移，剪切波速等)在醫學診斷領域尤其對乳腺癌、甲狀腺癌和前列腺癌的早期檢測具有重要意義。

醫學超聲彈性成像是一種通過組織運動顯示組織彈性模量或軟硬程度的超聲成像方式，傳統的擠壓式彈性成像方式需要醫生利用探頭擠壓檢測部位使其受力運動，從而得到組織彈性信息，這種方式的不足在于：醫生需要以適當的操作擠壓檢測部位，主觀性強；由于需要醫生擠壓，不同醫生操作或同一醫生不同時期的操作的結果很難直接進行對比，檢測結果難以復現，往往只能作為定性的檢測結果，無法獲得定量的檢測信息，用以疾病的跟蹤和術后觀察。

目前能進行定量分析的超聲彈性成像技術，主要是基于聲輻射力彈性成像(Acoustic Radiation Force Imaging，ARFI)，ARFI利用醫學超聲功率范圍內的聚焦超聲激勵脈沖在生物黏彈性組織聚焦區域產生聲輻射力，使組織發生形變，然后利用檢測脈沖的回波信號通過相關性的時延計算方法在不同時間點檢測組織的形變位移情況，將其成像后定性地反映組織的黏彈性特性。ARFI彈性成像克服了傳統徒手彈性成像無法從體外對深部組織有效施壓以及因操作者的使用習慣不同造成可重復性較差的缺點。但不足之處在于圖像顯示的是組織相對的形變位移差異，而無法完全定量地估算組織的彈性模量。基于ARFI技術衍生的超聲剪切波成像(SWI，shear wave imaging)，通過調整脈沖激勵方式，根據水平方向多個點的位移-時間曲線估算橫向傳播的剪切波波速，然后利用剪切波傳播特性與生物組織彈性特征之間的內在聯系，最終定量重構組織的彈性模量以形成二維的圖像。

但是，現有的定量彈性成像SWI需要使用超聲前端波束合成前的原始射頻信號數據，需要基于平面波發射和接收，平面波技術每秒需要N*c/2z次計算，其中N為并行接收聲束數目，c為聲速，z為掃描深度。而傳統波束合成方法的計算量則要小得多，僅為M/P分之一，其中M為發射次數，P為并行數，例如M等于100，P等于2時，平面波方法的計算量是傳統ARFI方法的至少五十倍(有時甚至高達數百倍)；除了計算量的巨大差異外，基于平面波技術的接收端軟件波束合成還需要存儲大量原始回波信號，大幅度提高了數據存儲和傳輸硬件成本，不便于與醫學超聲系統集成和推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有定量彈性成像技術需要采用原始射頻信號(不經過波束合成)帶來的計算量大、所需硬件設計困難和成本高昂的問題，提供一種對設備要求低、計算量小的超聲定量彈性成像方法及系統。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種定量剪切波彈性成像方法，包含如下步驟：

進行ARFI檢測，獲取目標區域中各個位置應變ε，其中包含指定參考位置應變ε_ref；

進行剪切波檢測，獲取目標區域中指定參考位置單點剪切波波速c_ref；

根據所述單點剪切波波速計算各個位置剪切波波速c；