[發明專利]一種生物組織剪切波波速測量方法及醫用超聲波設備

在審

• 申請號: 201710743117.2
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107616814A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 翁嘉淳;董永剛
• 申請（專利權）人: 深圳中科樂普醫療技術有限公司
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所44241
• 代理人: 周小年

技術領域

本發明涉及剪切波彈性成像領域，特別涉及一種生物組織剪切波波速測量方法及醫用超聲波設備。

背景技術

剪切波是傳播方向與介質質點的振動方向垂直的波，又稱橫波，S波。

剪切波彈性成像技術可實現生物組織實時硬度定量檢測，為臨床判斷組織病變情況提供依據。它的基本原理如下：聲輻射力聚焦沖擊能在組織內部產生剪切波，由于剪切波在不同硬度的組織傳播速度有差異，通過檢測剪切波在不同位置的傳播速度可以間接反映該位置的軟硬情況。根據剪切波波速大小進行偽彩色映射即為剪切波彈性成像。因此，剪切波波速測量的準確性對組織彈性情況的判斷至關重要。

剪切波在組織傳播過程中會引起組織的位移形變，利用超快幀頻成像技術觀察和檢測目標區域的位移形變，通過位移形變重建出觀察位置的剪切波震動曲線。傳統的剪切波波速估計方法為Time-of-Filght(TOF)方法，即對觀察位置不同位置所重建的剪切波震動曲線進行波峰匹配，找出波峰相差時間間隔，此間隔可以理解為剪切波從該兩個檢測位置之間傳播所用時間。而兩檢測位置之間的距離為已知，通過距離除以時間得出剪切波經過兩個檢測位置之間的平均速度。TOF方法原理易懂，實現也簡單，是常用的剪切波波速估計方法。但TOF方法對剪切波波形重建信噪比要求比較高，即重建出來的剪切波波形越光滑，波峰越明顯，結果準確性越高，如一些彈性仿體中有較好結果。而在人體中，由于組織結構復雜，剪切波重建波形信噪比會比較低，波峰的搜索很容易被誤判。而剪切波波形重建后只利用波峰進行匹配，也浪費了其他位置的信息。

發明內容

本發明針對目前采用TOF方法估算剪切波波速的方法，從形變位移矩陣中，選取同一深度位置，不同橫向檢測位置的兩個或多個位置，分別作出這些位置的“形變-時間”曲線（縱軸坐標表示形變大小，橫軸坐標表示時間）。沿時間方向搜索每個位置的“形變-時間”曲線最大值，并記錄最大值所對應的橫坐標，即對應的時間點。根據這些橫向檢測位置和對應的波峰到達時間利用線性擬合方法畫出“時間- 距離”斜線，求出該斜線的斜率的倒數即為所求的剪切波速度。此方法在介質均勻，信噪比高的情況下，能夠有準確有效的求出剪切波波速。但實際應用于人體組織時，介質情況比較復雜，信噪比低，此時的“形變-時間”曲線一般不太光滑，波峰位置不明確，在搜索波峰位置時容易出錯導致剪切波波速估計結果出錯的不足。提供一種用于生物組織彈性測量的剪切波波速測量方法。

本發明為實現其目的所采用的技術方案是：一種生物組織剪切波波速測量方法，該方法中，選取生物組織觀察區域，通過沖擊激發剪切波經過該生物組織觀察區域傳播，并利用超高幀頻成像技術采集該彈性觀察區域回波信號進行位移估計運算得到形變估計結果后，對位移估計結果包括以下步驟：

步驟1、確定待觀察深度位置，選取至少兩個橫向檢測位置，根據超高幀頻成像技術采集該彈性觀察區域回波信號作出所選的橫向檢測位置對應的“形變-時間”曲線；

步驟2、獲得各橫向檢測位置對應的“形變-時間”曲線的峰值；

步驟3、把各橫向檢測位置的對應的“形變-時間”曲線的峰值與閾值權重相乘，得出波峰組形變閾值；所述的閾值取0.7。

步驟4、根據各個橫向檢測位置的波峰組形變閾值確認對應“形變-時間”曲線中范圍；

步驟5、根據各個橫向檢測位置和波峰組所對應的時間值進行直線擬合，得出“時間-距離”直線；

步驟6、求出“時間-距離”直線的斜率，得到剪切波速度值。

本發明針對目前剪切波速度測量的不足，提出一種用于生物組織彈性測量的剪切波波速估計方法，對所獲得的“形變-時間”曲線中的峰值進行閥值，將峰值周圍多個采樣值采集，再搜索濾波后曲線上形變值超過預設閾值的所有點所對應的時間位置，即波峰組。最后利用所有檢測位置的波峰組的到達時間和橫向檢測位置擬合出“時間- 距離”斜線。這種方法提高了“時間-距離”曲線的利用率，利用波峰組進行擬合，增加了擬合曲線的擬合點數量，提高了剪切波波速估計的準確性和穩定性。

本發明方法通過對權重閾值與各個剪切波檢測位置的“形變- 時間”曲線峰值相乘，得到形變閾值，再通過形變閾值選取“形變- 時間”波峰組范圍，利用波峰組和橫向檢測位置進行“時間-距離”直線擬合，最后求得剪切波波速。此方法比傳統TOF方法增加“形變-時間”曲線的利用，不再單一利用波峰位置，而是利用形變值達到閾值以上的時間點組成的波峰組來進行“時間-距離”直線的擬合，增加了在低信噪比和復雜組織情況下的剪切波波速估計穩定性和準確性。