[發明專利]超聲腦中小微動/靜脈血管微泡造影灌注功能定量分類成像方法

在審

• 申請號: 202111307069.5
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114098816A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 王弟亞;萬明習;王巧;宗瑜瑾;徐鵬飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B8/06;A61B8/00;G06T5/00;G06T7/136;G06V10/77;G06N20/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種超聲腦中小微動/靜脈血管微泡造影灌注功能定量分類成像方法。使用低頻顱腦超聲相控陣探頭發射超聲波，對原始射頻信號進行微泡小波解相關全頻域檢測和Nakagami回波統計參數成像，對獲得的腦血管3D回波統計參數造影圖像序列矩陣進行二維線性變換和灌注成分定征，建立腦中、小、微血管的灌注區域關聯，并分離腦中、小、微血管分布。分別提取腦中、小、微血管灌注時間強度曲線，計算得到各自的時間類、強度類及比值類灌注參量，并進行腦血管分層動靜脈灌注參量成像。本發明實現了腦中、小、微血管的分離和分布檢測，可以為腦部提供多層次、多參量定征。

技術領域

本發明屬于超聲成像領域，涉及一種腦中、小、微動/靜脈血管微泡造影灌注功能定量分類成像方法。

背景技術

目前磁共振成像(MRI)、正電子發射型計算機斷層顯像(PET)等成像技術在腦內成像方面的應用主要是進行腦內組織、血管結構成像，并在向腦內功能成像發展，例如聯合特定造影劑進行血流動力學特征分析，但這些成像技術的缺點是時間分辨率、空間分辨率差，以及無法獲得局部細微、或腦小微血管的灌注特征。

超聲成像與其他醫學影像技術相比具有非侵入、使用方便、成本低、對人體損害小等優點，目前在腦部成像中已有經顱多普勒成像技術得到臨床應用，具備時間分辨率和床邊檢查以及無輻射等優勢。但是，只能對顱腦內的大、中血管進行成像，以反映腦大中血管的血流流速變化，無法實現對局部細微或腦小微血管的灌注特征的辨識。同時，由于顱骨聲遮擋和衰減效應，使得腦部超聲成像，例如經顱多普勒成像的靈敏度、分辨率差，實時性與深度相互制約。

Nakagami回波統計模型具有聲學參數獨立性的優勢，可以恢復或減弱聲場變化導致的回波幅度變化，以反映固有的散射子超聲回波特征。而顱骨聲遮擋和衰減效應本質上是改變顱內聲壓及聲場分布。因此，理論上Nakagami參數具有改善顱骨聲遮擋和衰減效應的可能性，但結合Nakagami回波統計模型進行超聲局部細微或腦小微血管功能實時成像，從而為腦部提供多層次和多參量定征，仍然是目前亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超聲腦中小微動/靜脈血管微泡造影灌注功能定量分類成像方法。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

1)利用超聲波探頭經顳窗采集腦部超聲回波信號；

2)對步驟1)采集的超聲回波信號依據經顱衰減的微泡母小波進行微泡小波解相關全頻域檢測，然后進行Nakagami回波統計參數成像，得到腦血管三維(3D)回波統計參數造影圖像序列矩陣；

3)沿著時間序列對腦血管三維回波統計參數造影圖像序列矩陣進行重構，然后通過機器學習進行成分分析并定征灌注成分，對獲得的多個灌注成分的時間變化曲線建立腦中、小、微血管灌注區域的關聯，并分別分離腦中、小、微血管分布；

4)根據腦中、小、微血管分布分別提取灌注特征，然后計算腦中、小、微血管的時間類、強度類及比值類灌注參量；

5)對腦中、小、微血管分布中的腦血管根據各灌注參量分別進行編碼成像以及動脈與靜脈的分離。

優選的，所述步驟1)具體包括以下步驟：

1.1)將聲透鏡置入一側與顳骨表面契合的封裝體中，將低頻超聲相控陣探頭由另一側伸入封裝體并通過封裝體內部的耦合劑與聲透鏡對接；

1.2)采用低頻超聲相控陣探頭，經顳窗外側的聲透鏡(聲透鏡通過封裝體定位)向腦部發射超聲波，并利用該低頻超聲相控陣探頭接收和采集超聲回波信號，得到原始射頻數據。

優選的，所述步驟2)中，經顱衰減的微泡母小波是依據顱骨聲衰減聲場分布，并通過構造聲場驅動的腦血管微泡母小波而得到的。