CN104000622A - 一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，首先压缩组织采集压后RF信号帧序列，然后不压缩组织采集压前RF信号帧序列，根据RF信号的空间位置计算压后信号的时移曲线并根据时移曲线判断压前、压后信号是否匹配，对于未能匹配的压后信号，再次扫描采集压前RF信号帧序列并计算时移和判断匹配，重复这一过程，直至全部或大部分压后信号都找到匹配的压前信号，最后根据压后信号的时移求导得到应变信息并进行三维显示。本方法可解决自由臂扫描过程中压缩前、后信号之间不匹配不相关的问题，适用于多种复杂的扫描情况，具有成像结果准确，适用范围广的特点。

Description

一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法

技术领域

本发明涉及医学超声弹性成像的技术领域，尤其是指一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法。

背景技术

业内习知，超声弹性成像技术可以获取有关组织弹性信息进行成像，能够及时地检测到早期病变，具有重要的临床应用价值和广阔的应用前景。三维超声弹性图像能够展示组织内部的三维弹性信息，具有显示直观，便于测量，能够获取组织任意界面属性信息等优点。三维超声准静态弹性成像过程包括压缩前、后信号采集，组织应变计算，三维应变图像重建及三维应变图像显示等信息几个步骤。其中，信号采集过程有两种途径：一种是采用三维超声探头直接一次性获取三维信号数据，另一种是采用普通的线阵B超探头加空间定位装置，通过移动扫描获取信号帧序列。对于使用线阵探头自由臂扫描采集信号，由于徒手操作探头，通常会出现探头倾斜，旋转，以及移动速率不均匀等情况，容易导致压缩组织前和压缩组织后的信号不共线不匹配，进而造成信号之间不相关，计算的弹性信息错误的后果。

因此，针对采用普通线阵B超探头和自由臂扫描方式的三维准静态弹性成像，如何减少甚至消除压缩组织前、后信号不匹配不相关的问题值得研究开发人员进行深入探讨。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种基于普通线阵B超探头和自由臂扫描方式的多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，该方法能够解决自由臂扫描方式中的信号不匹配问题，并且可以适应各种复杂情况下的自由臂扫描方式，具有成像结果准确，适用范围广等优点。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，包括以下步骤：

1)将三维空间定位装置固定到线阵B超探头上，选择一个扫描区域，用探头压缩组织移动扫描采集压后RF信号帧序列，同时保存每帧信号对应的空间位置信息，标记所有压后RF信号为“未匹配”，设定时移曲线方差阈值为σ；

2)在扫描区域内，不压缩组织，移动探头扫描采集压前RF信号帧序列，同时保存帧的空间位置信息；

3)遍历压后RF信号中标记为“未匹配”的每一条信号RFpost(i)，执行以下操作：在压前信号中寻找距其最近的m条信号RFpre(j),j＝1,2,…,m，根据RFpost(i)和RFpre(j)计算m条时移曲线Displacement(j),j＝1,2,…,m，对Displacement(j)进行分段，求每一段的方差，及所有段的方差的均值varmean(j)，取varmean(j),j＝1,2,…,m中最小者varmean(jo)，若varmean(jo)小于阈值σ，则标记RFpost(i)为“匹配”，同时保存varmean(jo)对应的Displacement(jo)，以及其对应的空间位置；

4)统计压后RF信号中“未匹配”的信号数量，如果超过信号总数的T％，T为正数，0<T<100，则重复步骤2)和步骤3)，直至压后信号中“未匹配”的数量小于10％；

5)根据每一条标记为“匹配”的压后信号保存的时移Displacement(jo)及其空间位置信息，求取应变，并对应变进行三维重建并显示。

在步骤3)中，根据时移曲线分段方差的均值来判断时移计算是否准确以及信号是否匹配，主要是针对互相关方法和相位差方法；此外，为加快计算速度，可以采用并行技术处理，减少搜索计算总时间。

在步骤4)中，通过设定T％，可以依据实际需要设定允许“未匹配”信号数量的上限。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、利用普通的线阵B超探头结合空间定位装置进行三维超声准静态弹性成像，无需昂贵的三维探头，而且由于采用自由臂扫描方式，成像范围更大；

2、多重自由臂扫描的方式，可以解决自由臂扫描中因探头倾斜选择，移动速率不均匀等因素导致的压缩组织前、后采集的RF信号不匹配不相关的问题，使得应变计算更准确，成像结果更真实可靠；

3、扫描方式自由，可以在多种复杂表面的组织上进行成像。

附图说明

图1为本发明所述的多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法的流程图。

图2为本发明所述方法的扫描过程示意图。

图3a为本发明所述方法的压后信号序列图。

图3b为本发明所述方法的压前信号序列图。

图4a为本发明所述方法信号匹配的时移图。

图4b为本发明所述方法信号不匹配的时移图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，其具体情况如下：

1)将三维空间定位装置固定到线阵B超探头上，如图2所示，选择一个扫描区域，用探头压缩组织移动扫描采集压后RF信号帧序列，同时保存每帧信号对应的空间位置信息，标记所有压后RF信号为“未匹配”，设定时移曲线方差阈值为σ。

2)在扫描区域内，不压缩组织，移动探头扫描采集压前RF信号帧序列，同时保存位置信息。

3)遍历压后RF信号中标记为“未匹配”的每一条信号RFpost(i)，执行以下操作：如图3a和3b所示，在压前信号中寻找距其最近的m＝3条信号RFpre(j),j＝1,2,…,m，如图4a和4b所示，根据RFpost(i)和RFpre(j)用互相关法计算m条时移曲线Displacement(j),j＝1,2,…,m，；对Displacement(j)进行分段，求每一段的方差，及所有段的方差的均值varmean(j)。取varmean(j),j＝1,2,…,m中最小者varmean(jo)，若varmean(jo)小于阈值σ，则标记RFpost(i)为“匹配”，同时保存varmean(jo)对应的Displacement(jo)，以及其对应的空间位置。

4)统计压后RF信号中“未匹配”的信号数量，如果超过信号总数的T％(T为正数，0<T<100，而在本实施例中T为10)，则重复步骤2)和步骤3)，直至压后信号中“未匹配”的小于10％。

5)根据每一条标记为“匹配”的压后信号保存的时移Displacement(jo)及其空间位置信息，求取应变，并对应变进行三维重建并显示。

在步骤3)中，是根据时移曲线分段方差的均值来判断时移计算是否准确以及信号是否匹配，主要是针对互相关方法，相位差方法等；对于动态规划法这类具有平滑时移曲线效果的弹性成像算法，需要设计一种别的判断准则判断时移曲线计算是否准确。另外，为了加快计算速度，可以采用并行技术处理，减少搜索计算总时间。

步骤4)中，通过设定T％，可以依据实际需要设定允许“未匹配”信号数量的上限。

在采用以上方案后，相比现有技术，本发明方法可有效解决自由臂扫描过程中压缩前、后信号之间不匹配不相关的问题，适用于多种复杂的扫描情况，具有成像结果准确，适用范围广的特点，值得推广。

以上所述实施例子只为本发明较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将三维空间定位装置固定到线阵B超探头上，选择一个扫描区域，用探头压缩组织移动扫描采集压后RF信号帧序列，同时保存每帧信号对应的空间位置信息，标记所有压后RF信号为“未匹配”，设定时移曲线方差阈值为σ；

2)在扫描区域内，不压缩组织，移动探头扫描采集压前RF信号帧序列，同时保存帧的空间位置信息；

3)遍历压后RF信号中标记为“未匹配”的每一条信号RFpost(i)，执行以下操作：在压前信号中寻找距其最近的m条信号RFpre(j),j＝1,2,…,m，根据RFpost(i)和RFpre(j)计算m条时移曲线Displacement(j),j＝1,2,…,m，对Displacement(j)进行分段，求每一段的方差，及所有段的方差的均值varmean(j)，取varmean(j),j＝1,2,…,m中最小者varmean(jo)，若varmean(jo)小于阈值σ，则标记RFpost(i)为“匹配”，同时保存varmean(jo)对应的Displacement(jo)，以及其对应的空间位置；

4)统计压后RF信号中“未匹配”的信号数量，如果超过信号总数的T％，T为正数，0<T<100，则重复步骤2)和步骤3)，直至压后信号中“未匹配”的数量小于10％；

5)根据每一条标记为“匹配”的压后信号保存的时移Displacement(jo)及其空间位置信息，求取应变，并对应变进行三维重建并显示。

2.根据权利要求1所述的一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，其特征在于：在步骤3)中，根据时移曲线分段方差的均值来判断时移计算是否准确以及信号是否匹配，主要是针对互相关方法和相位差方法；此外，为加快计算速度，可以采用并行技术处理，减少搜索计算总时间。

3.根据权利要求1所述的一种多重自由扫描三维超声准静态弹性成像方法，其特征在于：在步骤4)中，通过设定T％，可以依据实际需要设定允许“未匹配”信号数量的上限。