[發(fā)明專利]基于分布式系統(tǒng)的超聲斷層成像計(jì)算優(yōu)化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910328878.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110179495B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尉遲明;丁明躍;周權(quán);王珊珊;宋俊杰;孫夏;劉朝暉;張求德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B8/00
• 分類號(hào): A61B8/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發(fā)明屬于超聲成像大數(shù)據(jù)量處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于分布式系統(tǒng)的超聲斷層成像計(jì)算優(yōu)化方法及系統(tǒng)，其中方法包括：準(zhǔn)備步驟：設(shè)置包括X個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的分布式系統(tǒng)，探頭上的陣元對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上所對(duì)應(yīng)的陣元數(shù)量是均等的；數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)步驟；待所有信號(hào)采集完成后，首先是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理步驟，然后開(kāi)始圖像的重建；圖像的重建包括各節(jié)點(diǎn)獨(dú)立重建步驟和主節(jié)點(diǎn)服務(wù)器整合步驟。本發(fā)明由于采用分布式集群系統(tǒng)方案，利用多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，對(duì)超聲斷層成像系統(tǒng)接收陣元采集到的超聲波信號(hào)基于合成孔徑聚焦技術(shù)SAFT原理進(jìn)行處理，可以解決超聲斷層成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、圖像重建時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲成像大數(shù)據(jù)量處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于分布式系統(tǒng)的超聲斷層成像計(jì)算優(yōu)化方法及系統(tǒng)，可有效處理并提高超聲斷層成像系統(tǒng)大數(shù)據(jù)量計(jì)算的問(wèn)題。

背景技術(shù)

超聲斷層成像系統(tǒng)是指在不損傷研究物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)超聲設(shè)備測(cè)量物體在超聲波的照射下投影數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以重建出二維或者三維的超聲圖像。超聲檢測(cè)具有指向性好、價(jià)格低廉、對(duì)人體無(wú)害、設(shè)備便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，因此，用超聲波作為發(fā)射源的檢測(cè)技術(shù)取代射線來(lái)照射對(duì)象，已逐漸成為超聲應(yīng)用領(lǐng)域的研究者們追求的新目標(biāo)之一。

超聲成像的主要缺點(diǎn)是超聲圖像的分辨率低、對(duì)比度差。超聲斷層成像系統(tǒng)采用環(huán)陣探頭，與線陣探頭相比，它能夠提供360度回波數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以進(jìn)一步提高圖像的分辨率，改善成像質(zhì)量，有助于醫(yī)生臨床上對(duì)疾病的診斷和治療，但正因?yàn)槌暛h(huán)形探頭接收的數(shù)據(jù)量大，為了保證傳輸數(shù)據(jù)不丟失，以及短時(shí)內(nèi)處理大量的數(shù)據(jù)，使之成為行業(yè)里一大難點(diǎn)。超聲斷層成像有兩種方式，反射式成像和透射式成像，根據(jù)不同的成像方式選擇對(duì)應(yīng)的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。

目前國(guó)外主要醫(yī)學(xué)影像企業(yè)的的高端超聲產(chǎn)品上均已實(shí)現(xiàn)超聲斷層的合成孔徑成像方法，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)掌握此項(xiàng)技術(shù)的超聲企業(yè)和研究單位。主要原因是該技術(shù)的幾個(gè)難點(diǎn)在國(guó)內(nèi)尚未被攻克：環(huán)陣探頭的陣元數(shù)分布密集，通道數(shù)多，數(shù)據(jù)量大；傳輸困難，短時(shí)間內(nèi)處理困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種基于分布式系統(tǒng)的超聲斷層成像計(jì)算優(yōu)化方法及系統(tǒng)，由于采用分布式集群系統(tǒng)方案，利用多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，對(duì)超聲斷層成像系統(tǒng)接收陣元采集到的超聲波信號(hào)基于合成孔徑聚焦技術(shù)SAFT原理進(jìn)行處理，可以解決超聲斷層成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、圖像重建時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于分布式系統(tǒng)的超聲斷層成像計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

準(zhǔn)備步驟：根據(jù)超聲斷層成像系統(tǒng)所采用的環(huán)形探頭，設(shè)置包括X個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的分布式系統(tǒng)，其中，記探頭的陣元總數(shù)為Y，則X為Y的約數(shù)，探頭上的陣元所采集到信號(hào)對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器處理，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上所對(duì)應(yīng)的陣元數(shù)量是均等的；每個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)點(diǎn)均包含有相同配置的CPU和GPU，其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器被選定為主節(jié)點(diǎn)服務(wù)器；

數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)步驟：所述探頭按發(fā)射陣元順序依次發(fā)射超聲信號(hào)，該探頭中預(yù)先指定的接收陣元采集反射回的超聲回波信號(hào)，每個(gè)接收陣元采集到的超聲波回波信號(hào)被傳送至相對(duì)應(yīng)的所述節(jié)點(diǎn)服務(wù)器存儲(chǔ)；待所有信號(hào)采集完成后，首先是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理步驟，然后開(kāi)始圖像的重建；圖像的重建包括各節(jié)點(diǎn)獨(dú)立重建步驟和主節(jié)點(diǎn)服務(wù)器整合步驟；其中：

濾波預(yù)處理步驟：每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)服務(wù)器中的CPU讀取該節(jié)點(diǎn)服務(wù)器所收集并存儲(chǔ)的超聲波回波信號(hào)，并將這些超聲波回波信號(hào)寫(xiě)入到GPU內(nèi)存中，接著進(jìn)行濾波處理，得到濾波處理后的超聲回波數(shù)據(jù)；