CN111388012A - 用于检测组织硬度的方法、设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于检测组织硬度的方法、设备及系统，包括：获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。本方案以待测组织每个深度的组织切面为单位，根据剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数，计算多个待测位置在每一深度的硬度信息，从而获得组织硬度，计算量小，结果准确且实时性很好，能够准确、高效地获得组织硬度。

Description

用于检测组织硬度的方法、设备及系统
技术领域
本发明涉及超声医学影像领域，尤其涉及一种用于检测组织硬度的方法、设备及系统。
背景技术
组织的弹性是受生理和病理因素影响最大的生物组织力学参数，人体大量的生理和病理上的变化都伴随着组织弹性的变化，如随着肝脏纤维化程度的加深，肝脏的硬度会逐渐变大。因此可以将组织的弹性作为反应生物组织特性的一个重要参数。20世纪90年代初日本学者Y.Yamakoshi与美国学者J.Ophir首先提出了超声弹性成像技术，该技术以组织的剪切模量、杨氏模量、应力和应变等弹性参数为成像对象。
其中，组织二维超声弹性成像的面积远远大于一维超声弹性成像的面积，更有利于医生进行诊断，增加了发现病灶的可能性。具体的，二维超声弹性成像首先通过声辐射力的方式产生一个在组织内传播的剪切波，继而通过超高速超声数据采集系统采集包括剪切波在组织内传播信息的回波数据。得到回波数据后可以通过以下两种方式求得组织的形变信息，从而获得组织的形变估计数据：一种是以多普勒超声图像或超声序列图像为基础，使用一些基于图像数据的位移估计算法得到相关的组织形变信息；另一种是组织产生形变时，得到组织产生形变前后超声换能器接收到的射频信号，直接对这种射频信号进行处理，估计出组织形变信息。进而在形变估计数据的基础上，通过一系列的算法求得剪切波在传播经过组织不同部位时的速度值，再根据该速度值得到该组织不同部位的硬度值，从而最终得到该组织的二维切面弹性硬度图。
通过上述过程可知从形变估计数据到最终获得硬度结果的方法至关重要，该方法将直接影响最终弹性硬度图的精度和效果，而效果较差的弹性硬度图在临床上甚至会误导医生的判断。因此，如何准确、高效地获得组织硬度成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种用于检测组织硬度的方法、设备及系统，用于实现准确、高效地获得组织硬度。
本发明的第一个方面是提供一种用于检测组织硬度的方法，包括：获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
本发明的另一个方面是提供一种用于检测组织硬度的设备，包括：获取模块，用于获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；计算模块，用于根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
本发明的又一个方面是提供一种用于检测组织硬度的系统，包括：换能器阵列，以及如前所述的设备，所述换能器阵列与所述设备连接，所述换能器阵列对应于多个待测位置。
本发明提供的用于检测组织硬度的方法、设备及系统，以待测组织每个深度的组织切面为单位，根据剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数，计算多个待测位置在每一深度的硬度信息，从而获得组织硬度，上述方案的计算量小，结果准确且实时性很好，能够准确、高效地获得组织硬度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为为本发明实施例一提供的一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图；
图1B为为本发明实施例一提供的另一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图；
图1C为本发明实施例一提供的又一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图；
图3A为为本发明实施例三提供的一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图；
图3B为为本发明实施例三提供的另一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图；
图3C为本发明实施例三提供的又一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1A为为本发明实施例一提供的一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图，如图1A所示，本实施例以该方法应用于用于检测组织硬度的设备中来举例说明，该方法包括：
101、获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；
102、根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
其中，所述运动参数可以包括但不限于：位移数据、应变数据、角速度数据、速度数据、加速度数据等。本实施例的执行主体可以为用于检测组织硬度的设备，该设备可设置在弹性检测设备中。以运动参数为位移数据为例，结合实际应用场景来进行举例说明：
在获取组织硬度的过程中，需要在组织中激发剪切波，比如通过声辐射力的方式在组织中激发出剪切波，继而采集包括剪切波在组织内传播信息的回波数据，并利用回波数据获得形变估计数据，该数据包括剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的位移数据。基于所述位移数据，计算各待测位置在各深度的硬度信息，获得组织硬度。实际应用中，对待测组织各深度的划分可以根据实际需要的计算精度确定，本实施例在此不对其进行限制。
后续，基于硬度信息，可以快速准确的获得相应的弹性硬度图，对应的，在图1A所示实施方式的基础上，所述方法还可以包括：
根据所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，生成硬度图；
所述硬度图横轴为位置信息，纵轴为深度信息。
进一步的，为了获得更加准确的弹性硬度图，在上述实施方式的基础上，所述根据所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，生成硬度图，具体可以包括：
对所述硬度信息进行二维中值滤波；
根据进行二维中值滤波后的所述硬度信息，生成相应的弹性硬度图。
本实施方式中，在计算获得硬度值之后，先对这些硬度值进行二维中值滤波，再生成相应的弹性硬度图，可以消除椒盐噪声的影响，从而得到更加准确可靠的弹性硬度图。
基于硬度值即可生成相应的待测组织弹性硬度图。经过实验室中包含异物的体模数据验证，通过本方案获得的硬度信息得到的二维切面弹性硬度图结果与体模数据一致，可以很好的满足在临床上的应用。
可选的，基于运动参数获得硬度信息的方法可以有多种，举例来说，如图1B所示，图1B为为本发明实施例一提供的另一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图，在图1A所示实施方式的基础上，102可以包括：
103、根据所述运动参数计算剪切波在待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息；
104、根据所述速度信息计算所述硬度信息。
具体的，根据运动参数计算速度信息的方法有多种。可选的，如图1C所示，图1C为本发明实施例一提供的又一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图，在图1B所示实施方式的基础上，103包括：
105、根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，所述二维数据图表征在不同时刻下剪切波在当前深度的传播情况；
106、根据各深度对应的运动参数-时间二维数据图，获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息。
其中，所述二维数据图表征在不同时刻下剪切波在当前深度的传播情况。仍以运动参数为位移数据为例，结合实际应用场景来进行举例说明：
基于剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的位移数据，依次选取不同时刻下待测组织同一深度多个待测位置的位移数据，并依次针对每个深度对应的位移数据，生成该深度对应的位移-时间二维数据图，基于二维数据图，获得所述速度信息。
具体的，基于二维数据图可以快速准确地获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息，可选的，在图1C所示实施方式的基础上，106具体可以包括：
107、针对每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，以所述二维数据图中的声辐射力焦点为中心，选取一定区域为待测区域，从所述待测区域中自适应确定当前的待测位置。
108、以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取 N个参考点，并基于最小二乘法线性拟合方法，对所述N个参考点对应的运动参数进行处理，获得剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值。
109、将与所述待测位置相邻的参考点所在的位置设定为当前的待测位置，并返回执行108，直至获得剪切波在当前所述深度的所有位置的速度值。
其中，N为预设的值，所述参考点包括所述二维数据图中剪切波的波峰和波谷。具体的，N可以为预设的正整数，例如，设为7。
仍以运动参数为位移数据为例，结合实际场景举例来说：获得不同时刻同一深度下所有位置的位移数据，构建一幅位移-时间的二维数据图，举例来说，假设将待测组织的深度划分为A个深度，则最终可得到A幅二维数据图。根据生成的每一幅二维数据图，以声辐射力焦点所在的位置为中心，选取一定区域，从该区域中自适应选取出初始的待测位置，以当前待测位置为起点，在剪切波传播方向上选取待测位置相邻的N个参考点，基于这些参考点的位移数据，通过最小二乘线性拟合法，获得剪切波在该同一深度下待测位置处的速度值。之后，更新待测位置，具体的将与待测位置相邻的参考点作为更新后的待测位置，再次以更新后的待测位置为起点，在剪切波传播方向上再次选取N个参考点，基于当前这些参考点的运动参数，同样通过最小二乘线性拟合法，获得待测位置处的剪切波速度值，依次类推，直至该深度下所有位置的剪切波速度值均被求出。
具体的，当待测位置未位于待测区域边缘时，选取的参考点具体可以在剪切波传播方向上向当前待测位置的两侧进行选取，当待测位置位于检测区域边缘时，则在剪切波传播方向上向当前待测位置的一侧进行选取。
进一步的，针对待测组织的每个深度对应的运动参数均执行上述过程，最终获得剪切波在所述待测组织的各深度的多个待测位置的速度信息。
通过本实施方式，根据各深度对应的二维数据图，基于最小二乘线性拟合法，可以准确可靠地求出剪切波在待测组织各深度所有位置的速度值，从而提高最终硬度图的准确性和可靠性。
可选的，本发明实施例一提供又一种用于检测组织硬度的方法，在上述实施方式的基础上，108具体可以包括：
以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个所述参考点；
依次将所述参考点中的M个相邻参考点进行基于最小二乘的线性拟合，获得相应的拟合直线集合，M小于N；
将所述拟合直线集合中的第一拟合直线选择为目标拟合直线，所述参考点至所述第一拟合直线的残差最小；
根据所述目标拟合直线，得到所述剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值。
其中，M和N均为正整数，例如，N设为7，M设为5。
结合上述举例，仍以运动参数为位移数据，结合实际场景举例来说：生成各深度对应的二维数据图后，首先基于声辐射力焦点选取的待测区域，自适应确定出当前的待测位置，以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧分别选取7个最值坐标，即确定7个参考点，依次选取这些点中的5个相邻点进行基于最小二乘的线性拟合，最终选择至这7个参考点的残差最小的拟合直线为最终的目标拟合直线，根据该目标拟合直线得到该待测位置的剪切波速度值。基于前述方案可以理解，后续基于当前待测位置相邻的参考点不断更新下次计算的待测位置，并基于更新后的待测位置，重复上述步骤直到当前深度下所有位置的剪切波速度值均被求出。
通过上述实施方式，根据当前的待测位置选取参考点，针对这些参考点基于最小二乘的线性拟合，准确地获得剪切波在当前深度的当前待测位置的速度值，最终提高生成的弹性硬度图的准确性和可靠性。
实际应用中，可以通过多种方法计算出待测组织的硬度值，本实施例在此不对其进行限制。举例来说，在图1B以及基于图1B所示实施方式的任一实施方式的基础上，104具体可以包括：
利用第一公式，计算所述硬度信息。
其中，所述第一公式为：E＝3ρVS2，其中，E为所述硬度信息，ρ为所述待测组织的密度，VS为所述速度信息。
以实际场景举例来说：通过前述步骤获得剪切波在待测组织各深度所有位置的速度值后，利用第一公式分别计算出各深度所有位置的硬度值。
通过本实施方式，可以准确快速地获得待测组织各深度所有位置的硬度值，从而准确快速地获得相应的弹性硬度图。
本实施例提供的用于检测组织硬度的方法，以待测组织每个深度的组织切面为单位，根据剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数，计算多个待测位置在每一深度的硬度信息，从而获得组织硬度，上述方案的计算量小，结果准确且实时性很好，能够准确、高效地获得组织硬度。
图2为本发明实施例二提供的一种用于检测组织硬度的方法的流程示意图，如图2所示，本实施例仍以该方法应用于用于检测组织硬度的设备中来举例说明，在图1C以及基于图1C所示实施方式的任一实施方式的基础上，在105之前，还包括：
201、对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波。
以实际场景举例来说：首先对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波，之后根据不同时刻下剪切波在待测组织每个深度的所有位置的运动参数生成各深度对应的二维数据图后，根据每个二维数据图，以声辐射力焦点所在的位置为中心选取待测区域，并从待测区域中自适应选取出当前的待测位置，基于待测位置参照前述方法，先获得当前待测位置的剪切波速度值，后续通过更新待测位置并计算，获得当前深度下所有位置的剪切波速度值。进而针对其余每个深度对应的待处理数据均执行上述操作，最终获得待测组织所有深度的所有位置的速度值，从而求出待测组织所有深度所有位置的硬度值。
具体的，由于通过声辐射力的方式在产生剪切波时，会产生带有一定能量(位移)的旁瓣，这些能量(位移)会在主瓣附近产生一个振幅较小的剪切波，这会严重影响主瓣产生的剪切波在经过待测位置乃至后续传播部位速度值的计算，最终导致二维切面弹性硬度值计算不准确。通过采用方向滤波的方法，可以有效的滤除旁瓣引起的位移即消除旁瓣的能量(位移)，同时不会对主瓣产生影响，最终只保留了计算剪切波速度值所需的运动参数。
另外，运动参数的规模有限也会影响最终的计算结果，可选的，生成二维数据图之后，还可以先对二维数据图进行优化处理。相应的，在在图1C以及基于图1C所示实施方式的任一实施方式的基础上，在105之后，还可以包括：
对所述二维数据图在时间轴上进行带通滤波，并进行线性插值。
以实际场景举例来说：根据某一深度对应的运动参数生成二维数据图后，可以先对二维数据图依次进行带通滤波和线性插值。之后，参照前述方法根据带通滤波和线性插值后的二维数据图，获得当前深度下所有位置的剪切波速度值。进而针对其余每个深度对应的待处理数据均执行上述操作，最终获得待测组织所有深度的所有位置的速度值，从而求出待测组织所有深度所有位置的硬度值。
通过带通滤波将得到效果很好的二维数据图，从而提高最终计算结果的准确性。通过线性插值可以增加数据规模，进一步提升线性拟合的精度，提高最终计算结果的准确性。
可以理解，上述各优化的实施方式可以独立实施，也可以结合实施，例如，对形变估计数据中每个时刻下的运动参数进行方向滤波后，根据不同时刻下每个深度对应的运动参数生成二维数据图，再对该二维数据图依次进行带通滤波和线性插值。
可选的，在图2所示实施方式的基础上，201具体可以包括：
通过进行快速傅里叶变换，将所述每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从时域转换至频域；
以声辐射力焦点所在的位置为轴，将转换后的每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数划分为两部分，每部分的频域数据分为四个象限，其中待过滤噪声对应的象限的数据赋为0，其它象限的数据不变；
通过进行快速傅里叶逆变换，将当前每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从频域转换至时域。
具体的，对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数，首先采用快速傅里叶变换的方法将运动参数从时域转换到频域，之后以声辐射力焦点所在位置为轴，将快速傅里叶变换后的运动参数分为左右两部分，其中每部分的频域数据分为四个象限，待过滤噪声对应的象限的值赋0，其他象限数据不变，最后进行快速傅里叶逆变换，即再从频域转换到时域，即可完成方向滤波，去除旁瓣带来的影响。之后，还可以对根据运动参数生成的二维数据图，在时间轴上进行带通滤波，之后进行线性插值。
本实施例提供的用于检测组织硬度的方法，以待测组织每个深度的组织切面为单位，对每个时刻下剪切波在所有深度对应的组织切面的所有位置的运动参数先进行方向滤波，并根据处理后的运动参数生成效果更好的二维数据图，提高计算结果的准确性和可靠性，从而获得更加准确可靠的组织硬度。
图3A为为本发明实施例三提供的一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图，如图3A所示，该设备包括：
获取模块31，用于获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；
计算模块32，用于根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
其中，所述运动参数可以包括但不限于：位移数据、应变数据、角速度数据、速度数据、加速度数据等。本实施例的用于检测组织硬度的设备可设置在弹性检测设备中。实际应用中，对待测组织各深度的划分可以根据实际需要的计算精度确定，本实施例在此不对其进行限制。
后续，基于硬度信息，可以快速准确的获得相应的弹性硬度图，对应的，在图3A所示实施方式的基础上，所述设备还可以包括：
处理模块，用于根据所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，生成硬度图；所述硬度图横轴为位置信息，纵轴为深度信息。
进一步的，为了获得更加准确的弹性硬度图，在上述实施方式的基础上，所述处理模块可以包括：
滤波子模块，用于对所述硬度信息进行二维中值滤波；
处理子模块，用于根据进行二维中值滤波后的所述硬度信息，生成相应的硬度图。
本实施方式中，在计算获得硬度值之后，滤波子模块先对这些硬度值进行二维中值滤波，处理子模块再生成相应的弹性硬度图，可以消除椒盐噪声的影响，从而得到更加准确可靠的弹性硬度图。
可选的，计算模块32基于运动参数获得硬度信息的方法可以有多种，举例来说，如图3B所示，图3B为为本发明实施例三提供的另一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图，在图3A所示实施方式的基础上，计算模块32 可以包括：
速度子模块321，用于根据所述运动参数计算剪切波在待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息；
硬度子模块322，用于根据所述速度信息计算所述硬度信息。
具体的，速度子模块根据运动参数计算速度信息的方法有多种。可选的，如图3C所示，图3C为本发明实施例三提供的又一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图，在图3B所示实施方式的基础上，速度子模块321包括：
生成单元3211，用于根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，所述二维数据图表征在不同时刻下剪切波在当前深度的传播情况；
分析单元3212，用于根据各深度对应的运动参数-时间二维数据图，获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息。
其中，所述二维数据图表征在不同时刻下剪切波在当前深度的传播情况。仍以运动参数为位移数据为例，结合实际应用场景来进行举例说明：
基于剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的位移数据，依次选取不同时刻下待测组织同一深度多个待测位置的位移数据，生成单元3211 依次针对每个深度对应的位移数据，生成该深度对应的位移-时间二维数据图，分析单元3212基于二维数据图，获得所述速度信息。
具体的，基于二维数据图可以快速准确地获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息，可选的，在图3C所示实施方式的基础上，分析单元3212具体可以包括：
选取子单元，用于针对每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，以所述二维数据图中的声辐射力焦点为中心，选取一定区域为待测区域，从所述待测区域中自适应确定当前的待测位置。
拟合子单元，用于以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点，并基于最小二乘法线性拟合方法，对所述N个参考点对应的运动参数进行处理，获得剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值。
更新子单元，用于将与所述待测位置相邻的参考点所在的位置设定为当前的待测位置，并指示所述拟合子单元执行所述以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点的步骤，直至获得剪切波在当前所述深度的所有位置的速度值。
其中，N为预设的值，所述参考点包括所述二维数据图中剪切波的波峰和波谷。具体的，N可以为预设的正整数，例如，设为7。
仍以运动参数为位移数据为例，结合实际场景举例来说：根据生成的每一幅二维数据图，选取子单元以声辐射力焦点所在的位置为中心，选取一定区域，从该区域中自适应选取出初始的待测位置，拟合子单元以当前待测位置为起点，在剪切波传播方向上选取待测位置相邻的N个参考点，基于这些参考点的位移数据，通过最小二乘线性拟合法，获得剪切波在该同一深度下待测位置处的速度值。之后，更新子单元更新待测位置，具体的将与待测位置相邻的参考点作为更新后的待测位置，再次以更新后的待测位置为起点，在剪切波传播方向上再次选取N个参考点，基于当前这些参考点的运动参数，同样通过最小二乘线性拟合法，获得待测位置处的剪切波速度值，依次类推，直至该深度下所有位置的剪切波速度值均被求出。
具体的，当待测位置未位于待测区域边缘时，选取的参考点具体可以在剪切波传播方向上向当前待测位置的两侧进行选取，当待测位置位于检测区域边缘时，则在剪切波传播方向上向当前待测位置的一侧进行选取。
进一步的，针对待测组织的每个深度对应的运动参数均执行上述过程，最终获得剪切波在所述待测组织的各深度的多个待测位置的速度信息。
通过本实施方式，根据各深度对应的二维数据图，基于最小二乘线性拟合法，可以准确可靠地求出剪切波在待测组织各深度所有位置的速度值，从而提高最终硬度图的准确性和可靠性。
可选的，本发明实施例三提供又一种用于检测组织硬度的设备，在上述实施方式的基础上，所述拟合子单元可以包括：
选取部件，用于以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个所述参考点；
拟合部件，用于依次将所述参考点中的M个相邻参考点进行基于最小二乘的线性拟合，获得相应的拟合直线集合，M小于N；
所述拟合部件，还用于将所述拟合直线集合中的第一拟合直线选择为目标拟合直线，所述参考点至所述第一拟合直线的残差最小；
计算部件，用于根据所述目标拟合直线，得到所述剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值。
其中，M和N均为正整数，例如，N设为7，M设为5。
结合上述举例，仍以运动参数为位移数据，结合实际场景举例来说：生成各深度对应的二维数据图后，首先选取子单元基于声辐射力焦点选取的待测区域，自适应确定出当前的待测位置，选取部件以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧分别选取7个最值坐标，即确定7个参考点，拟合部件依次选取这些点中的5个相邻点进行基于最小二乘的线性拟合，最终选择至这7个参考点的残差最小的拟合直线为最终的目标拟合直线，计算部件根据该目标拟合直线得到该待测位置的剪切波速度值。基于前述方案可以理解，后续基于当前待测位置相邻的参考点不断更新下次计算的待测位置，并基于更新后的待测位置，重复上述步骤直到当前深度下所有位置的剪切波速度值均被求出。
通过上述实施方式，根据当前的待测位置选取参考点，针对这些参考点基于最小二乘的线性拟合，准确地获得剪切波在当前深度的当前待测位置的速度值，最终提高生成的弹性硬度图的准确性和可靠性。
实际应用中，可以通过多种方法计算出待测组织的硬度值，本实施例在此不对其进行限制。举例来说，在图3B以及基于图3B所示实施方式的任一实施方式的基础上，硬度子模块322具体可以包括：
计算单元，用于利用第一公式，计算所述硬度信息。
其中，所述第一公式为：E＝3ρVS 2，其中，E为所述硬度信息，ρ为所述待测组织的密度，VS为所述速度信息。
以实际场景举例来说：通过前述步骤获得剪切波在待测组织各深度所有位置的速度值后，利用第一公式分别计算出各深度所有位置的硬度值。
通过本实施方式，可以准确快速地获得待测组织各深度所有位置的硬度值，从而准确快速地获得相应的弹性硬度图。
本实施例提供的用于检测组织硬度的设备，以待测组织每个深度的组织切面为单位，根据剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数，计算多个待测位置在每一深度的硬度信息，从而获得组织硬度，上述方案的计算量小，结果准确且实时性很好，能够准确、高效地获得组织硬度。
图4为本发明实施例四提供的一种用于检测组织硬度的设备的结构示意图，如图4所示，在图3C以及基于图3C所示实施方式的任一实施方式的基础上，速度子模块321还包括：
滤波单元41，用于在所述生成单元根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图之前，对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波。
以实际场景举例来说：首先滤波单元41对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波，之后生成单元根据不同时刻下剪切波在待测组织每个深度的所有位置的运动参数生成各深度对应的二维数据图后，选取子单元根据每个二维数据图，以声辐射力焦点所在的位置为中心选取待测区域，并从待测区域中自适应选取出当前的待测位置，基于待测位置参照前述方法，先获得当前待测位置的剪切波速度值，后续通过更新待测位置并计算，获得当前深度下所有位置的剪切波速度值。进而针对其余每个深度对应的待处理数据均执行上述操作，最终获得待测组织所有深度的所有位置的速度值，从而求出待测组织所有深度所有位置的硬度值。
可选的，生成二维数据图之后，还可以先对二维数据图进行优化处理。相应的，在在图3C以及基于图3C所示实施方式的任一实施方式的基础上，该设备还可以包括：
优化模块，用于在生成单元3211根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图之后，对所述二维数据图在时间轴上进行带通滤波，并进行线性插值。
以实际场景举例来说：生成单元3211根据某一深度对应的运动参数生成二维数据图后，优化模块可以先对二维数据图依次进行带通滤波和线性插值。之后，参照前述方法根据带通滤波和线性插值后的二维数据图，获得当前深度下所有位置的剪切波速度值。进而针对其余每个深度对应的待处理数据均执行上述操作，最终获得待测组织所有深度的所有位置的速度值，从而求出待测组织所有深度所有位置的硬度值。
通过带通滤波将得到效果很好的二维数据图，从而提高最终计算结果的准确性。通过线性插值可以增加数据规模，进一步提升线性拟合的精度，提高最终计算结果的准确性。
可以理解，上述各优化的实施方式可以独立实施，也可以结合实施，例如，对形变估计数据中每个时刻下的运动参数进行方向滤波后，根据不同时刻下每个深度对应的运动参数生成二维数据图，再对该二维数据图依次进行带通滤波和线性插值。
可选的，在图4所示实施方式的基础上，滤波单元41可以包括：
变换子单元，用于通过进行快速傅里叶变换，将所述每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从时域转换至频域；
划分子单元，用于以声辐射力焦点所在的位置为轴，将转换后的每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数划分为两部分，每部分的频域数据分为四个象限，其中待过滤噪声对应的象限的数据赋为0，其它象限的数据不变；
所述变换子单元，还用于通过进行快速傅里叶逆变换，将当前每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从频域转换至时域。
具体的，对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数，首先变换子单元采用快速傅里叶变换的方法将运动参数从时域转换到频域，之后划分子单元以声辐射力焦点所在位置为轴，将快速傅里叶变换后的运动参数分为左右两部分，其中每部分的频域数据分为四个象限，待过滤噪声对应的象限的值赋0，其他象限数据不变，最后变换子单元进行快速傅里叶逆变换，即再从频域转换到时域，即可完成方向滤波，去除旁瓣带来的影响。之后，还可以对根据运动参数生成的二维数据图，在时间轴上进行带通滤波，之后进行线性插值。
本实施例提供的用于检测组织硬度的设备，以待测组织每个深度的组织切面为单位，对每个时刻下剪切波在所有深度对应的组织切面的所有位置的运动参数先进行方向滤波，并根据处理后的运动参数生成效果更好的二维数据图，提高计算结果的准确性和可靠性，从而获得更加准确可靠的组织硬度。
本发明实施例五提供一种用于检测组织硬度的系统，该系统包括：换能器阵列，以及如前述任一实施例所述的设备。
其中，所述换能器阵列与所述设备连接，所述换能器阵列对应于多个待测位置。
具体的，通过换能器阵列进行采集，用于检测组织硬度的设备可以获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数，并根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
本实施例提供的用于检测组织硬度的系统，以待测组织每个深度的组织切面为单位，根据剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数，计算多个待测位置在每一深度的硬度信息，从而获得组织硬度，上述方案的计算量小，结果准确且实时性很好，能够准确、高效地获得组织硬度。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (21)

1.一种用于检测组织硬度的方法，其特征在于，包括：
获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；
根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，生成硬度图；
所述硬度图横轴为位置信息，纵轴为深度信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，包括：
根据所述运动参数计算剪切波在待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息；
根据所述速度信息计算所述硬度信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动参数计算剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息，包括：
根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，所述二维数据图表征在不同时刻下剪切波在当前深度的传播情况；
根据各深度对应的运动参数-时间二维数据图，获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图之前，还包括：
对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波，包括：
通过进行快速傅里叶变换，将所述每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从时域转换至频域；
以声辐射力焦点所在的位置为轴，将转换后的每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数划分为两部分，每部分的频域数据分为四个象限，其中待过滤噪声对应的象限的数据赋为0，其它象限的数据不变；
通过进行快速傅里叶逆变换，将当前每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从频域转换至时域。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各深度对应的运动参数-时间二维数据图，获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息，包括：
针对每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，以所述二维数据图中的声辐射力焦点为中心，选取一定区域为待测区域，从所述待测区域中自适应确定当前的待测位置；
以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点，并基于最小二乘法线性拟合方法，对所述N个参考点对应的运动参数进行处理，获得剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值，其中，N为预设的值，所述参考点包括所述二维数据图中剪切波的波峰和波谷；
将与所述待测位置相邻的参考点所在的位置设定为当前的待测位置，并返回执行所述以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点的步骤，直至获得剪切波在当前所述深度的所有位置的速度值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点，并基于最小二乘法线性拟合方法，对所述N个参考点对应的运动参数进行处理，获得剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值，包括：
以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个所述参考点；
依次将所述参考点中的M个相邻参考点进行基于最小二乘的线性拟合，获得相应的拟合直线集合，M小于N；
将所述拟合直线集合中的第一拟合直线选择为目标拟合直线，所述参考点至所述第一拟合直线的残差最小；
根据所述目标拟合直线，得到所述剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述速度信息计算所述硬度信息，包括：
利用第一公式，计算所述硬度信息，所述第一公式为：E＝3ρVS 2，其中，E为所述硬度信息，ρ为所述待测组织的密度，VS为所述所述速度信息。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，生成硬度图，包括：
对所述硬度信息进行二维中值滤波；
根据进行二维中值滤波后的所述硬度信息，生成相应的硬度图。
11.一种用于检测组织硬度的设备，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取剪切波在多个待测位置随着时间沿深度方向传播的运动参数；
计算模块，用于根据所述运动参数，计算所述多个待测位置在每一深度的硬度信息。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：
处理模块，用于根据所述多个待测位置在每一深度的硬度信息，生成硬度图；所述硬度图横轴为位置信息，纵轴为深度信息。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述计算模块包括：
速度子模块，用于根据所述运动参数计算剪切波在待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息；
硬度子模块，用于根据所述速度信息计算所述硬度信息。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述速度子模块包括：
生成单元，用于根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，所述二维数据图表征在不同时刻下剪切波在当前深度的传播情况；
分析单元，用于根据各深度对应的运动参数-时间二维数据图，获得剪切波在所述待测组织的每个深度中所述多个待测位置处的速度信息。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述速度子模块还包括：
滤波单元，用于在所述生成单元根据所述运动参数，依次生成每个深度对应的运动参数-时间二维数据图之前，对每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数进行方向滤波。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述滤波单元包括：
变换子单元，用于通过进行快速傅里叶变换，将所述每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从时域转换至频域；
划分子单元，用于以声辐射力焦点所在的位置为轴，将转换后的每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数划分为两部分，每部分的频域数据分为四个象限，其中待过滤噪声对应的象限的数据赋为0，其它象限的数据不变；
所述变换子单元，还用于通过进行快速傅里叶逆变换，将当前每个时刻下剪切波在待测组织所有深度所有位置的运动参数从频域转换至时域。
17.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述分析单元包括：
选取子单元，用于针对每个深度对应的运动参数-时间二维数据图，以所述二维数据图中的声辐射力焦点为中心，选取一定区域为待测区域，从所述待测区域中自适应确定当前的待测位置；
拟合子单元，用于以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点，并基于最小二乘法线性拟合方法，对所述N个参考点对应的运动参数进行处理，获得剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值，其中，N为预设的值，所述参考点包括所述二维数据图中剪切波的波峰和波谷；
更新子单元，用于将与所述待测位置相邻的参考点所在的位置设定为当前的待测位置，并指示所述拟合子单元执行所述以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个参考点的步骤，直至获得剪切波在当前所述深度的所有位置的速度值。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述拟合子单元包括：
选取部件，用于以当前的待测位置为起点，在剪切波传播方向上向两侧或一侧选取N个所述参考点；
拟合部件，用于依次将所述参考点中的M个相邻参考点进行基于最小二乘的线性拟合，获得相应的拟合直线集合，M小于N；
所述拟合部件，还用于将所述拟合直线集合中的第一拟合直线选择为目标拟合直线，所述参考点至所述第一拟合直线的残差最小；
计算部件，用于根据所述目标拟合直线，得到所述剪切波在当前所述深度的所述待测位置的速度值。
19.根据权利要求13-18中任一项所述的设备，其特征在于，所述硬度子模块包括：
计算单元，用于利用第一公式，计算所述硬度信息，所述第一公式为：E＝3ρVS 2，其中，E为所述硬度信息，ρ为所述待测组织的密度，VS为所述所述速度信息。
20.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述处理模块包括：
滤波子模块，用于对所述硬度信息进行二维中值滤波；
处理子模块，用于根据进行二维中值滤波后的所述硬度信息，生成相应的硬度图。
21.一种用于检测组织硬度的系统，其特征在于，包括：换能器阵列，以及如权利要求11-20中任一项所述的设备，所述换能器阵列与所述设备连接，所述换能器阵列对应于多个待测位置。
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