[發明專利]基于超聲回波背向散射能量變化的多參量實時監控成像系統

有效

• 申請號: 202110179577.3
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112966212B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 王弟亞;王巧;萬明習;張蕾;徐鵬飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06F17/18;A61B8/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)在與超聲治療的長時序列交替進行的超聲成像監控的短時序列期間，實時獲取M幀2D超聲包絡能量數據；

2)依據估計窗長可變的窗長區域分別計算第m幀2D超聲包絡能量數據在每一窗長區域內的像素點背向散射能量變化的均值并賦予窗長區域中心像素，其中，m＝1，2，3，…，M；然后計算不同估計窗長下的窗長區域中心像素的背向散射能量變化的均值得到均值矩陣；

3)根據M幀2D超聲包絡能量數據的均值矩陣計算對應的均值

4)按數值相位提取的正值分量、負值分量以及絕對值分量，并進行多參量成像。

2.根據權利要求1所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述步驟1)具體包括以下步驟：

1.1)在超聲監控期間，對于實時采集自超聲成像探頭的第m幀原始射頻數據進行包絡檢波運算，得到第m幀2D超聲包絡數據R；

1.2)將第m幀2D超聲包絡數據R平方，得到第m幀2D超聲包絡能量數據R²，將第m幀2D超聲包絡能量數據R²在超聲成像探頭波束發射的垂直方向進行插值。

3.根據權利要求1所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述步驟2)具體包括以下步驟：

2.1)以超聲成像探頭發射波束的波長為基準改變估計窗長，在每一估計窗長下逐窗估計、單像素遍歷整個單幀2D超聲包絡能量數據，并將計算得到的每一特定窗長區域內所有像素點的背向散射能量改變量的平均值賦予該特定窗長區域內的中心像素，得到所述中心像素的背向散射能量改變量；

2.2)計算所有估計窗長下位置相同的中心像素的背向散射能量改變量的平均值。

4.根據權利要求3所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述估計窗長表示為：

w_n＝n×λ，n＝1，2，3，…，N

其中，λ表示波長，N表示估計窗長數目。

5.根據權利要求3所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述像素點的背向散射能量改變量是通過計算像素點2D超聲包絡能量數據與參考基準的比值的對數而得到。

6.根據權利要求3所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述中心像素的背向散射能量改變量的平均值按照以下公式計算：

其中，η_n表示第n個估計窗長下的某一窗長區域內所有像素點的背向散射能量改變量的平均值。

7.根據權利要求1所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述步驟3)中，均值按照以下公式計算：

其中，為第m幀超聲包絡能量數據對應的

8.根據權利要求1所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述步驟3)還包括以下步驟：利用M幀2D超聲包絡能量數據的均值矩陣構建三維均值矩陣。

9.根據權利要求1所述一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像方法，其特征在于：所述步驟4)具體包括以下步驟：

4.1)獲得的正值分量、負值分量以及絕對值分量，并分別進行坐標變換；

4.2)根據坐標變換后的正值分量、負值分量以及絕對值分量進行偽彩色編碼以及成像。

10.一種基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量超聲治療實時監控成像系統，其特征在于：包括用于控制治療和監控時序的同步波形發生和觸發設備、用于在監控時序接收治療區域超聲回波信號的超聲成像探頭以及與超聲成像探頭相連的超聲采集和處理設備；所述超聲采集和處理設備包括超聲回波信號處理模塊、中心像素背向散射能量變化計算模塊、多時空復合背向散射能量變化計算模塊以及多參量超聲成像模塊；

所述超聲回波信號處理模塊用于根據在與超聲治療的長時序列交替進行的超聲成像監控的短時序列期間實時采集自超聲成像探頭的超聲回波射頻數據獲取M幀2D超聲包絡能量數據；

所述中心像素背向散射能量變化計算模塊用于依據估計窗長可變的窗長區域遍歷計算單幀2D超聲包絡能量數據在每一窗長區域內的像素點背向散射能量變化的均值并賦予窗長區域中心像素，以及計算不同估計窗長下的窗長區域中心像素的背向散射能量變化的均值

所述多時空復合背向散射能量變化計算模塊用于根據M幀2D超聲包絡能量數據的均值計算均值

所述多參量超聲成像模塊用于按數值相位提取的正值分量、負值分量以及絕對值分量，并進行基于多時空尺度復合超聲回波背向散射能量變化的多參量成像。