CN112022215A - 超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN112022215A
CN112022215A CN202010914630.5A CN202010914630A CN112022215A CN 112022215 A CN112022215 A CN 112022215A CN 202010914630 A CN202010914630 A CN 202010914630A CN 112022215 A CN112022215 A CN 112022215A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cornea
lamb wave
pulse
lamb
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010914630.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112022215B (zh
Inventor
张新宇
赵林风
陈昕
陈思平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen University
Original Assignee
Shenzhen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen University filed Critical Shenzhen University
Priority to CN202010914630.5A priority Critical patent/CN112022215B/zh
Publication of CN112022215A publication Critical patent/CN112022215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112022215B publication Critical patent/CN112022215B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/107—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining the shape or measuring the curvature of the cornea
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/1005—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring distances inside the eye, e.g. thickness of the cornea
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/10—Eye inspection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Abstract

本发明公开了一种超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质，其中，该方法包括：根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，超声波探头至少包括两个通道阵元；控制超声波探头在待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号；根据脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据；根据兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。本发明实施例通过多通道阵元的超声波探头激励角膜获取到兰姆波的传播特性，根据兰姆波在角膜的传播特性确定角膜生物力学特性，实现了角膜的临床检测，提高了检测成像的分辨率，增强了检测结果的准确性。

Description

超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及计算机应用技术领域，尤其涉及一种超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
圆锥角膜在人群中的发病率为千分之五，通常会导致高度不规则的散光和不同程度的视力障碍。当发生圆锥角膜时，角膜组织会逐渐变薄，其形状会从正常的圆形逐渐变为圆锥形，角膜组织的前端会更加的突出，形成圆锥状。圆锥角膜在所有种族中都存在，且对男性和女性的影响均相同。原发性的圆锥角膜的发作时间通常在成年期的早期，并且病情发展会持续10-20年。圆锥角膜主要发病于患者事业上升期和育儿期，所以圆锥角膜对患者在生活上的影响可能比临床上预估的要严重的得多。角膜微小的形变都会导致其生物力学特性的显著变化，变化的力学特性可以包括角膜厚度、粘弹性、眼内压以及水合作用等。因此，角膜生物力学特性的准确测量对诊断角膜的健康状态具有重要意义。
随着技术的发展超声弹性成像技术越来越多的运用在医疗诊断领域，例如，超音速剪切波成像技术(Supersonic Shear Imaging,SSI)，该成像技术通过经过角膜胶原交联处理后的离体猪角膜的二维剪切波速度图像，并通过简化模型获得了角膜胶原交联处理前后的杨氏模量结果。这种SSI超声弹性成像技术需要分别激励角膜上横向等距三个位置三次，激励第一个位置时，激励持续时间为100μs，激励完成后用脉冲重复频率为50μs的高帧率平面波快速采集角膜中传播的60帧剪切波数据，采集花费耗时3ms，然后再激励角膜上第二个位置，循环上述步骤。该方法的不足在于激励采集步骤需要进行三次，且操作较繁琐。现有测量方案中，对角膜生物力学特性的测量都是通过离体实验测量得到，离体角膜测量实验可以包括轴向力学拉伸实验和膨胀实验，但是这两种方法都会对角膜造成不会逆转的破坏，无法应用到临床诊断。当前缺少一种对角膜生物力学特性进行临床诊断的方法。
发明内容
本发明提供一种超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质，以实现角膜生物力学特性的临床诊断，提高检测成像的分辨率，提高了角膜生物力学特性检测的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种超声弹性成像角膜检测方法，该方法包括：
根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元；
控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号；
根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据；
根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
第二方面，本发明实施例提供了一种参数获取模块，用于获取待检测角膜的弹性成像设置参数和感兴趣区域参数；
脉冲发射模块，用于根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元；
脉冲跟踪模块，用于控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号；
特性数据模块，用于根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据；
结果生成模块，用于根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
第三方面，本发明实施例提供了一种超声弹性成像角膜检测系统，该系统包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例中任一所述的超声弹性成像角膜检测方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行实现如本发明实施例中任一所述的超声弹性成像角膜检测方法。
本发明实施例，通过弹性成像设置参数控制超声探头发射声辐射力脉冲，然后发射检测脉冲并采集脉冲回波信号，按照采集到的脉冲回波信号确定兴趣区域内兰姆波的传播特性，根据传播特性生成二维兰姆波群速度图及待测角膜的粘弹性值，实现了角膜的临床诊断，减少检测过程对眼睛的伤害，提高了角膜生物力学特性检测的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的流程图；
图4是本发明实施例三提供的一种兰姆波传播特性数据处理的流程图；
图5是本发明实施例三提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的示例图；
图6是本发明实施例三提供的一种兰姆波运动数据后处理示例图；
图7是本发明实施例三提供的一种多角度复合处理的示例图；
图8是本发明实施例三提供的一种角膜内轴向速度曲线图；
图9是本发明实施例三提供的一种兰姆波群速度图；
图10是本发明实施例三提供的一种兰姆波群速度图像重建示例图；
图11是本发明实施例四提供的一种超声弹性成像角膜检测装置的结构示意图；
图12是本发明实施例五提供的一种超声弹性成像角膜检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构，此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的流程图，本实施例可适用于在临床状态下检测眼睛角膜生物力学特性的情况，该方法可以由超声弹性成像角膜装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的方式来实现，参见图1，本发明实施例提供的方法具体包括如下步骤：
步骤110、根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元。
其中，弹性成像设置参数可以是对超声波探头进行设置的参数，弹性成像设置参数可以包括超声波探头发射的脉冲频率、超声波探头的工作电压、脉冲发射持续时长和脉冲发射频率等信息。超声波探头可以是超声波检测过程中发射和接收超声波脉冲的装置，超声波探头可以由多个通道阵元组成，每个通道阵元可以单独的发射超声波脉冲。待测角膜可以是需要进行测试眼睛角膜，可以为活体状态的角膜或者为离体状态的角膜。声辐射力脉冲可以是使得待测角膜产生位移和剪切波的激励脉冲，可以理解的是，声辐射力脉冲可以由超声波探头中的一个或者多个通道阵元发出。
具体的，弹性成像设置参数可以预先设置在设备内部或者在用户使用时输入到设备中，可以通过弹性成像设置参数完成超声波探头的初始化，使得超声波探头可以按照弹性成像设置参数中的脉冲频率、工作电压、脉冲发射持续时长和脉冲发射频率进行工作，例如，弹性成像设置参数中脉冲频率为20KHZ，当超声波探头的采集数据时发射的超声波脉冲的频率为20KHZ。超声波探头在根据弹性成像设置参数初始化后，可以设定好的频率发射对应的声辐射力脉冲，通过声辐射力脉冲激励待测角膜，使得待测角膜中产生兰姆波。
步骤120、控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号。
其中，检测脉冲可以是兰姆波在待测角膜中的传播状况进行检测的脉冲信号，检测脉冲具体可以为平面波。脉冲回波信号可以是超声波探头收集到的声波信号，该声波信号可以由超声波探头发射。
在本发明实施例中，可以控制超声波探头向待测角膜中发射平面波等检测脉冲，然后采集平面波跟踪兰姆波传播状态生成的脉冲回波信号。
步骤130、根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据。
其中，感兴趣区域参数可以是表示待测角膜中确定用户感兴趣的角膜区域的信息，可以包括角膜区域大小和角膜区域位置等，感兴趣区域参数可以通过用户划定，例如，感兴趣区域参数可以通过用户在待测角膜图像中圈出的范围确定。目标检测区域可以是使用超声波探头探测的角膜区域，兰姆波传播特性数据可以是反应角膜内兰姆波传播状态的数据，具体可以包括超声波图像的图像数据。
具体的，可以根据脉冲回波信号生成对应待测角膜的超声波图像，可以根据感兴趣区域参数在该超声波图像中提取数据作为兰姆波传播特性数据。
步骤140、根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
其中，二维兰姆波群速度图可以是表示兰姆波传播速度展示图，可以反应出质点在待测角膜中的运动状态。角膜粘弹性值可以是待测角膜的粘弹性情况的数值，角膜粘弹性可以代表角膜的生物力学特性。
在本发明实施例中，可以通过对兰姆波传播特性数据进行处理确定出兰姆波群的传播速度，可以生成对应的二维兰姆波群速度图。和/或对兰姆波传播特性数据进行分析确定出角膜粘弹性等生物力学特性。例如，可以通过兰姆波传播特性数据计算出待测角膜中间部位质点的运动速度，通过质点运动速度构建二维兰姆波群速度图，角膜粘弹性值可以与待测角膜的兰姆波传播特性数据存在关联关系，该关联关系可以通过预先的实验测得，可以通过当前待测角膜的兰姆波特性数据查找对应的角膜粘弹性值。
本发明实施例，通过弹性成像设置参数控制超声探头发射声辐射力脉冲，然后发射检测脉冲并采集脉冲回波信号，按照采集到的脉冲回波信号确定兴趣区域内兰姆波的传播特性，根据传播特性生成二维兰姆波群速度图及待测角膜的粘弹性值，实现了基于超声波弹性成像的角膜临床检测，提高了角膜生物力学特性测量的准确性，提高了角膜检测成像的分辨率。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述弹性成像设置参数包括以下至少一种：激励脉冲波形、超声探头阵元数据、激励电压、激励持续时长、采集模式中心频率和采集模式脉冲重复频率。
在本发明实施例中，激励脉冲可以是超声波探头发射超声波脉冲的波信，可以包括平面波和声辐射力波等，超声探头阵元数据可以包括阵元子组的划分方式以及各阵元子组发射激励脉冲的方式等，激励电压可以是超声波探头发射激励脉冲的工作电压，激励持续时长可以是超声波探测发射激励脉冲的持续时间，采集模式中心频率可以是不同波形的激励脉冲的中心频率，采集模式脉冲重复频率可以是不同波形的激励脉冲对应的发送频率。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的流程图，本发明实施例是在上述发明实施例基础上的具体化，参见图2，本发明实施例提供的方法具体包括如下步骤：
步骤210、通过前端显示界面获取弹性成像设置参数和角膜感兴趣区域参数。
其中，前端输入显示界面可以是用于与用户进行人机交互的显示模块，前端输入显示界面可以接收用户输入信息和展示待测角膜的具体数据。
具体的，用户可以对前端显示界面进行操作，通过输入信息、拖拽前端显示界面内容、触摸前端显示界面内容或者点击前端显示界面内容的方式将弹性成像设置参数和角膜感兴趣区域参数输入到前端显示界面。
步骤220、将超声波探头设置为弹性成像设置参数对应的工作模式状态。
其中，工作模式状态可以是超声波探头进行探测工作的状态，工作模式状态可以超声波探头工作时包括的激励脉冲的发射方式、激励脉冲的频率、激励脉冲的发射周期以及超声波探头的工作电压等。
具体的，通过获取到的弹性成像设置参数对超声波探头进行初始化设置，将超声波探头设置为弹性成像设置参数对应的工作模式状态，例如，可以将超声波探头的工作电压设置为25V以及将超声波探头的激励脉冲的发射间隔设置为50μs。图3是本发明实施例二提供的一种超声波探头的工作示例图，参见图3，本发明实施例中的超声波探头可以至少包括两种工作状态，包括通过平面波采集模式和声辐射力激励模式，超声波探头在声辐射力激励模式下可以发射声辐射力脉冲，在平面波采集模式下可以发射平面波脉冲。
步骤230、将超声波探头的通道阵元划分为至少两个阵元子组，并控制各阵元子组向待测角膜发射声辐射力脉冲以激励待测角膜产生兰姆波。
其中，阵元子组可以是包括超声波探头的一个或多个通道阵元，一个阵元子组可以包括一个或者多个超声波探头的通道阵元，可以理解的是，每个阵元子组中的通道阵元的数量可以相同也可以不同，例如，超声波探头包括60个通道阵元，将60个通道阵元划分为5个阵元子组，第1、3和5号阵元子组分别包括10个通道阵元，第2和4号阵元子组分别包括15个通道阵元。
在本发明实施例中，可以将通道阵元划分为多个阵元子组，控制各阵元子组向目标区域发射声辐射力脉冲在待测角膜中形成未聚焦的声辐射力激励，使得待测角膜产生兰姆波信号。可选的，通道阵元划分到不同阵元子组的方式可以由弹性成像设置参数确定。
步骤240、控制各阵元子组向待测角膜发射至少三个偏转角度的平面波，使得平面波跟踪待测角膜内传播的兰姆波生成脉冲回波信号。
其中，偏转角度可以是各阵元子组发射平面波的角度，各阵元子组可以发射至少三个偏转角度的平面波，例如，阵元子组A先发送偏转角度-4度的平面波，然后再发送0度的平面波，最后发送4度的平面波，阵元子组A可以重复这一过程直到超声波探头的超声波脉冲持续时间达到上限时间。
具体的，各阵元子组分别向目标检测区域发射包括至少三个偏转角度的平面波，使得平面波在待测角膜中跟踪兰姆波的传播。可以理解的是，各阵元子组可以同时发射平面波也可以不同时发射平面波，各阵元子组同时发射平面波时，各平面波可以相同也可以不同，例如，各阵元子组可以同时发射相同频率的第一偏转角度的平面波，并在发射1毫秒后，各阵元子组可以在同时发射第二偏转角度的平面波，然后继续在1毫秒后，各阵元子组可以同时发射第三偏转角度的平面波，然后各阵元子组重新发送第一偏转角度的平面波，在整个过程中，超声波探头中的各阵元子组可以重复上述过程。
步骤250、对脉冲回波信号进行信号放大、模数转换、正交解调和包络提取中至少一种信号处理。
其中，信号放大可以对脉冲回波信号进行放大的信号处理方式，可以使用次级放大器或者集成电路等元件对脉冲回波信号进行放大处理，可以理解的是，对脉冲回波信号进行放大处理时，还可以采用软件方式，例如，将脉冲回波信号输入到预设的神经网络模型中，获取放大后的脉冲回波信号，该预设神经网络模型可以使用海量脉冲回波信号训练生成。模数转换可以是将脉冲回波信号从模拟信号转换为数字信号的过程，可以使用软件和/或硬件形式的模数转换器实现。正交解调可以是使用调整解调器对脉冲回波信号进行解调处理生成数字信号的过程。包络提取是对脉冲回波信号对应的调幅波的包络提取调整信号的过程，包络可以是将脉冲回波信号的不同频率的振幅最高点连结起来形成。
具体的，可以对采集到的脉冲回波信号进行处理，处理可以包括信号放大处理、模数转换处理、正交解调处理和包络提取等处理，可以将声波信号转换数字信号，该数字信号可以反应出兰姆波在待测角膜中的传播状态。
步骤260、将经过信号处理后的脉冲回波信号转换为灰度数据并生成灰度图像。
在本发明实施例中，可以对经过信号处理后的脉冲回波信号进行转换，将该数字信号转换为灰度数据，可以根据该灰度数据生成对应待测角膜中兰姆波传播状态的灰度图像。
步骤270、按照感兴趣区域参数在灰度图像中提取特征数据作为待测角膜的兰姆波传播特性数据。
其中，感兴趣区域参数可以是表示待测角膜中需要进行检测的部位对应的参数。兰姆波传播特性数据可以是反应兰姆波在待测角膜的感兴趣区域传播状态的数据，具体可以为超声波图像数据。
具体的，可以在灰度图像中提取感兴趣区域参数对应特征数据，其中，特征数据可以为超声波特性数据的图像帧，可以将采集到的特征数据组成待测角膜的兰姆波传播特性数据。
步骤280、根据兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定待测角膜的粘弹性值。
本发明实施例，通过前端显示界面获取弹性成像设置参数和角膜感兴趣区域参数，将超声波探头按照弹性成像设置参数设置工作模式状态，控制超声波探头发送声辐射力脉冲，每个通道阵元向待测角膜发射平面波采集脉冲回波信号，对脉冲回波信号进行信号处理后通过感兴趣区域参数确定兰姆波传播特性数据，根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值，实现了角膜的临床检测，提高了超声弹性成像的分辨率，增强了检测结果的准确性。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，还包括：在待测角膜的检测过程中维持眼睛的眼内压稳定。
具体的，为了进一步提高待测角膜的检测精度，需要在检测待测角膜的过程中维持眼睛的眼内压稳定，可以在清晨等眼内压变化较小的时间内检测待测角膜，还可以向待测角膜对应的眼睛前房注射生理盐水以维持眼内压稳定。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，在所述待检测角膜的检测过程中维持眼睛的眼内压稳定，包括：在所述待检测角膜的检测过程向所述待检测角膜的眼球前房内注射生理盐水维持眼内压稳定。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的流程图，参见图3，在上述申请实施例的基础上，本发明实施例提供的方法包括如下步骤：
步骤310、根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，超声波探头至少包括两个通道阵元。
步骤320、控制超声波探头在待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号。
步骤330、根据脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据。
步骤340、对兰姆波传播特性数据依次进行多角度复合、轴向质点速度估计和方向滤波处理生成兰姆波运动数据。
其中，兰姆波传播特性数据可以是检测脉冲跟踪兰姆波在待测角膜传播产生的信号，检测脉冲存在多个偏转角度时，可以对兰姆波传播特性数据进行多角度复合，多角度复合可以是对将多个偏转角度的兰姆波传播特性数据合并为一个兰姆波传播特性数据的处理过程，例如，可以对多个兰姆波传播特性数据进行加权平均处理。轴向质点速度估计可以是根据兰姆波信号估计出在待测角膜中间部位质点运动速度的方法。方向滤波可以是将兰姆波信号处理为固定方向的兰姆波的信号。
在本发明实施例中，可以对兰姆波传播特性数据依次进行多角度复合、轴向质点速度估计以及方向滤波处理，可以将经过处理后的兰姆波传播特性数据作为兰姆波运动数据。
步骤350、通过兰姆波运动数据确定二维兰姆波的群速度以生成二维兰姆波群速度图。
具体的，可以对兰姆波运动数据进行分析确定出二维兰姆波的群速度，可以根据确定出的二维兰姆波的群速度确定二维兰姆波群速度图，例如，可以通过对兰姆波运动数据进行拟合处理确定出二维兰姆波的群速度。
步骤360、根据兰姆波运动数据和预设漏兰姆波模型确定所述待测角膜的粘弹性值。
其中，当薄板被放置在与自身密度相近的介质中时，兰姆波的一部分能量会泄露出去形成漏兰姆波，预设漏兰姆波模型可以是通过预先的离体实验，将眼球防止在生理盐水中测得不同的粘弹性值等角膜生理力学特性与兰姆波运动数据的特征之间的关系。进一步的，预设漏兰姆波模型中还可以包括角膜的弹性模量值和剪切弹性值等。
在本发明实施例中，可以对采集到的兰姆波运动数据进行特征提取，获取到兰姆波在待测角膜的传播特性的特征值，可以根据该特征值在预设漏兰姆波模型中查找对应的粘弹性值作为待测角膜的粘弹性值。
本发明实施例，通过弹性成像设置参数控制超声波探头发射声辐射力以产生兰姆波，控制超声波探头发射检测脉冲并采集脉冲回波信号，通过脉冲回波信号和感兴趣区域参数确定待测角膜地兰姆波传播特性数据，通过兰姆波特性数据进行多角度复合、轴向质点速度估计和方向滤波生成兰姆波运动数据，通过兰姆波运动数据分别确定二维兰姆波群速度图和待测角膜地粘弹性值，实现了超声波弹性成像的角膜临床检测，提高了角膜生物力学特性测量的准确性，提高了角膜检测成像的分辨率。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述对所述兰姆波传播特性数据依次进行多角度复合、轴向质点速度估计和方向滤波处理生成兰姆波运动数据，包括：
步骤410、按照各偏转角度对应的兰姆波传播特性数据复合为一个兰姆波数据。
具体的，通过多个偏转角度追踪兰姆波信号，不同偏转角度对应不同的兰姆波信号，可以将多个兰姆波信号进行复合，例如，在一段时间内各偏转角度的兰姆波进行平均处理，可以将平均处理后的兰姆波信号作为复合后的兰姆波信号，通过多个兰姆波信号的复合减少声学假象提高超声弹性成像的图像质量。
步骤420、在兰姆波数据按照待测角膜中轴方向采集深度样本点，并基于深度样本点确定轴向质点速度。
其中，深度样本点可以是在待测角膜中某一深度上的一个或多个质点，质点可以是待测角膜中的某一点可以随着兰姆波运动。
在本发明实施例中，可以根据待测角膜的中轴提取深度样本点，根据深度样本点在复合后的兰姆波信号中查找对应的深度样本点的运动数据，根据该运动数据确定出待测角膜的轴向质点速度。
步骤430、通过方向滤波器按照从左到右和从右到左两个方向分离兰姆波数据。
具体的，声辐射力激励待测角膜时，超声波探头的每个通道阵元发送的非聚焦超声波脉冲都会产生从左到右和从右到左两个相反传播方向的兰姆波，由于不同发送位置的超声波脉冲产生的兰姆波会形成破坏性干涉现象，可以使用方向滤波器来分离角膜中传播的兰姆波信号，得到从左到右和从右到左两个方向上的兰姆波运动数据。
步骤440、将分离后的兰姆波数据和所述轴向质点数据作为兰姆波运动数据。进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述根据所述兰姆波运动数据和预设漏兰姆波模型确定所述待测角膜的粘弹性值，包括：通过二维傅里叶变换确定兰姆波运动数据在各频率下的兰姆波相速度；针对各所述频率，在漏兰姆波模型中查找所述兰姆波相速度的均方差最小的理论相速度；将所述理论相速度对应的角膜粘弹性值作为对应的角膜粘弹性值。
具体的，可以对兰姆波运动数据进行二维傅里叶变换获取到各频率下的兰姆波相速度。通过漏兰姆波的方式在不同的频率下测量兰姆波相速度与角膜粘弹性值的对应关系，可以将该对应关系作为漏兰姆波模型，可以将漏兰姆波模型中的兰姆波相速度作为理论相速度。在通过角膜特性估计角膜粘弹性值时，可以使用漏兰姆波模型对角膜粘弹性值进行估计，在各频率下，确定漏兰姆波模型中与兰姆波相速度最接近的理论相速度，具体可以是与兰姆波相速度均方差最小的理论相速度，可以将漏兰姆波模型中与该理论相速度对应的角膜粘弹性值作为待测角膜的角膜粘弹性值。
图5是本发明实施例三提供的一种超声弹性成像角膜检测方法的示例图，参见图5，一个系统包括主控前端、主控后端和超声波探头模块。主控前端主要包括人机交互显示模块，主控后端包括脉冲发射接收模块、数据处理模块和数据存储模块，超声波探头模块中的超声波探头存在模式1和模式2两种工作模式，模式1为Comb-push声辐射力激励模式和平面波采集模式。显示模块用于显示数据处理模块得到的计算结果和图像。数据存储模块用于存储控制程序以及得到的回波射频数据和待处理的兰姆波信号。该系统对角膜检测的过程包括如下步骤：
1、主控前端通过人机交互显示模块的控制界面来调整角膜检测参数的设置，例如，激励脉冲的波形、超声探头所使用的阵元数据、激励频率、激励电压、激励持续时长、采集模式的中心频率和脉冲重复频率等，还可以在控制界面内设置角膜上感兴趣区域的大小等。角膜检测参数和感兴趣区域传输到脉冲发射接收模块。
2、主控后端的脉冲发射接收模块根据主控前端传递的角膜检测参数进行工作，控制超声波探头模块的工作模式状态。超声波探头由128个通道阵元组成，每个通道阵元的大小为0.1mm，通道阵元的大小表示为角膜图像的水平分辨率，系统电压设置为25V。首先将超声波探头设置为平面波采集模式，采集帧率为20KHz，每帧之间的时间间隔为50μs，记录超声波探头每个通道阵元下角膜组织的脉冲回波信号，同时可以将回波信号进行信号放大、模数转换、正交解调、包络提取等信号处理，将脉冲发射接收模块接收到的脉冲回波信号转换为灰度数据，从而实现对角膜的实时灰度成像，并在灰度成像中选取好感兴趣区域。
3、在角膜上确定好感兴趣区域后，将超声探头切换至Comb-push声辐射力激励模式，该工作模式是将超声波探头中间60个阵元分为5个阵元子组，其中1，3和5阵元子组中每个子组中包含10个阵元。控制1、3和5阵元子组发射未聚焦的声辐射力激励，该声辐射力激励的中心频率＝10.41MHz，持续时间为160μs，而2和4阵元子组被关闭。通过Comb-push声辐射力激励角膜后，使角膜产生微小的振动，并在角膜中产生传播的兰姆波；激励角膜过后，将探头中间60个通道阵元转换成平面波采集模式，用来发射平面波跟踪角膜中传播的兰姆波信号，并将采集到的兰姆波信号传到数据处理模块。
4、将脉冲发射接收模块采集到的角膜中传播的兰姆波信息传输到数据处理模块，在数据处理模块对数据进行后处理，得到角膜的二维兰姆波群速度图和角膜粘弹性的估计值。具体的后处理过程如图6所示：
步骤11、多角度复合算法：在发射平面波跟踪激励过后角膜中传播的兰姆波信号时，使用多角度复合的方式，通过发射三个不同的偏转角度(-4°，0°，4°)的平面波，该平面波的发射频率为18MHz，发射间隔时间为50μs，通过三个偏转角度的兰姆波信号来复合成一帧图像，第一个平面波倾斜-4°，第二个平面波不倾斜，第三个平面波倾斜4°，第四个倾斜-4°，……按此规律循环发射平面波。如图7所示，在进行多角度复合时，可以对相邻三帧的兰姆波信号进行平均处理生成一帧兰姆波信号以便通过减少声学假象来提高角膜弹性成像的图像质量。
步骤12、轴向速度估计算法：得到多角度复合处理过后的兰姆波信号IQ之后，接下来则需要根据角膜中轴向范围上的深度样本点来计算质点的轴向速度。本实施例使用的是Loupas二维自相关算法来估计角膜中的轴向质点速度，具体如下式所示：
Figure BDA0002664564730000171
步骤13、在使用Comb-push声辐射力激励角膜时，每个非聚焦的声束都会产生从左到右和从右到左两个相反方向传播的兰姆波，但是从不同位置发射的非聚焦声束产生的兰姆波会形成破坏性的干涉，从而导致较为复杂的兰姆波场图。为了解决这种因为角膜中兰姆波传播造成的干涉现象，在本实施例中使用方向滤波器来分离角膜中传播的兰姆波。取角膜中某个深度的横轴-时间数据得到兰姆波传播的时空图，然后经过快速二维傅里叶变换将该时空图从时间域变换到频率域，形成对称谱。频率域中第一、三象限表示从左到右传播的兰姆波，第二、四象限表示从右到左传播的兰姆波。接着使用对称掩膜，将第二、四象限的数据滤除掉，只保存第一、三象限的数据，然后将经过滤波后第一、三象限的数据通过二维快速傅里叶反变换就能得到从左到右传播的兰姆波数据。
步骤14、兰姆波群速度估计算法：经过方向滤波算法之后，角膜的轴向质点速度被分离成从左到右和从右到左两个不同方向上传播地兰姆波运动数据。首先选取角膜中相同深度相邻的7个像素点，使用巴特沃斯低通滤波器和一维线性插值来处理7个像素点的轴向速度曲线，将线性插值之后的轴向速度曲线与对称的汉宁窗相乘，以使信号的两端均为零，从而有助于更鲁棒的互相关计算，处理后的轴向速度结果如图8所示。两个相邻像素点之间的时间间隔可以通过一维互相关算法获得，而每个相邻像素点之间的间距就是超声波探头阵元间的间隔100μm。然后将时间作为横轴，距离作为纵轴，再使用稳健的回归函数线性拟合绘制出直线，拟合后直线的斜率即为中间像素点的兰姆波群速度，处理后的兰姆波群速度图如图9所示。最后重复上述的步骤，并在兰姆波信号IQ矩阵的每个深度计算出兰姆波群速度，分别得到从左到右和从右到左传播地二维兰姆波群速度图。
步骤15、二维兰姆波群速度图像重建算法。在计算出两幅兰姆波群速度图像之后，需要运用图像重建算法将两幅图像整合成一幅完整的二维兰姆波群速度图像。因此我们运用如图10所示的兰姆波群速度图像重建算法。从图10(a)中可以看到从左到右传播地兰姆波图像中区域1没有兰姆波传播，而图10(b)中从右到左传播地兰姆波图像中区域5没有兰姆波传播。所以在实施例中我们需要使用从右到左传播地兰姆波数据来重建区域1的图像，使用从左到右传播地兰姆波数据来重建区域5的图像，而中间重叠的区域部分则使用从左到右和从右到左传播地兰姆波数据的平均值来重建，如图10(c)所示。
步骤16、获取兰姆波的频散曲线：兰姆波是以波束的形式在角膜中传播的，波束中混合了无数个频率的传播波，我们需要求出对应频率下的兰姆波相速度。首先对角膜最中间深度位置进行方向滤波之后，取方向滤波后的时空图数据。然后利用下式所示二维傅里叶变换将其转换为频率-波数域(wavenumber–frequency domain，k-space)。
Figure BDA0002664564730000191
其中，v(x,t)为角膜中间深度的轴向速度，与传播距离x和传播时间t相关是波数，k是波数，f是兰姆波的传播频率，H(k,f)为兰姆波传播地频率-波数域。在本发明实施例中需要滤除低于k-space最大值的10％以下的值用来降低噪声。然后确定每个频率f下的波数最大值KL，则相速度cph可以利用下述关系式得到：
Figure BDA0002664564730000192
步骤17、基于兰姆波在角膜的传播特性估计角膜粘弹性,弹性波在无限长薄板中的传播模式被命名为兰姆波。兰姆波具有多种模式，在低频范围(<4KHz)传播的模式是零阶对称模式(Zero-order Symmetric Mode，S0)与零阶反对称模式(Zero-order AsymmetricMode,A0)。由于声辐射力在相同的方向穿透角膜的厚度，主要形成的是反对称模式。并且兰姆波S0模式的传播速度比A0模式快，导致它很难在角膜中被检测到。当薄板被放置在与自身密度相近的介质中时，兰姆波的一部分能量会泄露出去，形成漏兰姆波(Leaky LambWave)。在本发明实施例中，离体实验研究的眼球被放置在生理盐水中进行实验，而角膜组织的密度也接近于生理盐水的密度，都为1.0x103 Kg/m3，且角膜内侧为房水，其密度也接近1.0x103 Kg/m3，所以把在角膜中传播的兰姆波近似为漏兰姆波在角膜中的传播。我们运用漏兰姆波的形式来研究兰姆波在角膜上的传播特性：
Figure BDA0002664564730000201
其中，h为角膜厚度的一半，ρm为角膜的密度，ω为角频率，CL表示兰姆波的相速度，KL表示相速度对应的波数，CS表示兰姆波的群速度，KS则对应于群速度的波数。在上式中的Voigt模型是一种较常见的评估生物组织粘弹性的数学模型，由弹性系数为μ的弹簧和粘性系数为η的黏壶并联而成：μ*＝μ+iωη。
由前式可知，根据角膜的厚度h与密度ρm，可以直接利用角膜中传播的兰姆波的相速度通过非线性拟合获取角膜的剪切弹性μ和粘性值η。具体的估算原理为：首先设置剪切弹性值μ和粘性值η的大致范围，然后通过遍历数组的方法将每一组的
Figure BDA0002664564730000202
带入上式中计算出对应频率下的理论相速度
Figure BDA0002664564730000203
然后找出检测过程中实际测得的兰姆波相速度CL和理论计算出来的相速度
Figure BDA0002664564730000204
两者的均方差在对应频率下的总和最小时的一组
Figure BDA0002664564730000205
如下式所示，将
Figure BDA0002664564730000206
和
Figure BDA0002664564730000207
分别作为角膜的剪切弹性值和粘性值。
Figure BDA0002664564730000208
其中，在检测过程中以角膜的实际厚度为准，角膜组织的密度近似值可以为1.0x103Kg/m3。
实施例四
图11是本发明实施例四提供的一种超声弹性成像角膜检测装置的结构示意图，，可执行本发明任意实施例所提供的超声弹性成像角膜检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置可以由软件和/或硬件实现，具体包括：脉冲发射模块510、脉冲跟踪模块520、特性数据模块530和结果生成模块540。
脉冲发射模块510，用于根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元。
脉冲跟踪模块520，用于控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号。
特性数据模块530，用于根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据。
结果生成模块540，用于根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
本发明实施例，通过脉冲发射模块根据弹性成像设置参数控制超声探头发射声辐射力脉冲，脉冲跟踪模块发射检测脉冲并采集脉冲回波信号，特性数据模块按照采集到的脉冲回波信号确定兴趣区域内兰姆波的传播特性，结果生成模块根据传播特性生成二维兰姆波群速度图及待测角膜的粘弹性值，实现了基于超声波弹性成像的角膜临床检测，提高了角膜生物力学特性测量的准确性，提高了角膜检测成像的分辨率。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述弹性成像设置参数包括以下至少一种：激励脉冲波形、超声探头阵元数据、激励电压、激励持续时长、采集模式中心频率和采集模式脉冲重复频率。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述装置还包括：
参数获取模块，用于通过前端显示界面获取弹性成像设置参数和角膜感兴趣区域参数。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述脉冲发射模块510包括：
探头设置单元，用于将所述超声波探头设置为所述弹性成像设置参数对应的工作模式状态。
脉冲激励单元，用于将所述超声波探头的通道阵元划分为至少两个阵元子组，并控制各所述阵元子组向所述待测角膜发射声辐射力脉冲以激励所述待测角膜产生兰姆波。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述脉冲跟踪模块520包括：
脉冲回波单元，用于控制各所述阵元子组向所述待测角膜发射至少三个偏转角度的平面波，使得所述平面波跟踪所述待测角膜内传播的兰姆波生成脉冲回波信号。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述特性数据模块530包括：
信号处理单元，用于对所述脉冲回波信号进行信号放大、模数转换、正交解调和包络提取中至少一种信号处理。
图像转换单元，用于将经过信号处理后的脉冲回波信号转换为灰度数据并生成灰度图像。
特征提取单元，用于按照所述感兴趣区域参数在所述灰度图像中提取特征数据作为所述待测角膜的兰姆波传播特性数据。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述结果生成模块540包括：
运动数据单元，用于对所述兰姆波传播特性数据依次进行多角度复合、轴向质点速度估计和方向滤波处理生成兰姆波运动数据。
群速度图单元，用于通过所述兰姆波运动数据确定二维兰姆波的群速度以生成二维兰姆波群速度图。
粘弹性值单元，用于根据所述兰姆波运动数据和预设漏兰姆波模型确定所述待测角膜的粘弹性值。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述运动数据单元具体用于：按照各所述偏转角度对应的兰姆波传播特性数据复合为一个兰姆波数据；在所述兰姆波数据按照所述待测角膜中轴方向采集深度样本点，并基于所述深度样本点确定轴向质点速度；通过方向滤波器按照从左到右和从右到左两个方向分离所述兰姆波数据；将分离后的所述兰姆波数据和所述轴向质点数据作为兰姆波运动数据。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述粘弹性值单元具体用于：通过二维傅里叶变换确定兰姆波运动数据在各频率下的兰姆波相速度；针对各所述频率，在漏兰姆波模型中查找所述兰姆波相速度的均方差最小的理论相速度；将所述理论相速度对应的角膜粘弹性值作为对应的角膜粘弹性值。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述装置还包括：
眼压稳定模块，用于在所述待测角膜的检测过程中维持眼睛的眼内压稳定。
进一步的，在上述发明实施例的基础上，所述眼压稳定模块具体用于：在所述待检测角膜的检测过程向所述待检测角膜的眼球前房内注射生理盐水维持眼内压稳定。
实施例五
图12是本发明实施例五提供的一种超声弹性成像角膜检测系统的结构示意图，如图12所示，该系统包括处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73；系统中处理器70的数量可以是一个或多个，图12中以一个处理器70为例；系统中的处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73可以通过总线或其他方式连接，图12中以通过总线连接为例。
存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的超声弹性成像角膜检测方法对应的程序指令/模块(例如，超声弹性成像角膜检测装置中脉冲发射模块510、脉冲跟踪模块520、特性数据模块530和结果生成模块540)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行系统的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的超声弹性成像角膜检测方法。
存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置72可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置73可包括显示屏等显示设备。
实施例六
本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种超声弹性成像角膜检测方法，该方法包括：
根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元；
控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号；
根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据；
根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的超声弹性成像角膜检测方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述超声弹性成像角膜检测装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种超声弹性成像角膜检测方法，其特征在于，所述方法包括：
根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元；
控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号；
根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据；
根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性成像设置参数包括以下至少一种：激励脉冲波形、超声探头阵元数据、激励电压、激励持续时长、采集模式中心频率和采集模式脉冲重复频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过前端显示界面获取弹性成像设置参数和角膜感兴趣区域参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，包括：
将所述超声波探头设置为所述弹性成像设置参数对应的工作模式状态；
将所述超声波探头的通道阵元划分为至少两个阵元子组，并控制各所述阵元子组向所述待测角膜发射声辐射力脉冲以激励所述待测角膜产生兰姆波。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号，包括：
控制各所述阵元子组向所述待测角膜发射至少三个偏转角度的平面波，使得所述平面波跟踪所述待测角膜内传播的兰姆波生成脉冲回波信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据，包括：
对所述脉冲回波信号进行信号放大、模数转换、正交解调和包络提取中至少一种信号处理；
将经过信号处理后的脉冲回波信号转换为灰度数据并生成灰度图像；
按照所述感兴趣区域参数在所述灰度图像中提取特征数据作为所述待测角膜的兰姆波传播特性数据。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值，包括：
对所述兰姆波传播特性数据依次进行多角度复合、轴向质点速度估计和方向滤波处理生成兰姆波运动数据；
通过所述兰姆波运动数据确定二维兰姆波的群速度以生成二维兰姆波群速度图；
根据所述兰姆波运动数据和预设漏兰姆波模型确定所述待测角膜的粘弹性值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述兰姆波传播特性数据依次进行多角度复合、轴向质点速度估计和方向滤波处理生成兰姆波运动数据，包括：
按照各所述偏转角度对应的兰姆波传播特性数据复合为一个兰姆波数据；
在所述兰姆波数据按照所述待测角膜中轴方向采集深度样本点，并基于所述深度样本点确定轴向质点速度；
通过方向滤波器按照从左到右和从右到左两个方向分离所述兰姆波数据；
将分离后的所述兰姆波数据和所述轴向质点数据作为兰姆波运动数据。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述兰姆波运动数据和预设漏兰姆波模型确定所述待测角膜的粘弹性值，包括：
通过二维傅里叶变换确定兰姆波运动数据在各频率下的兰姆波相速度；
针对各所述频率，在漏兰姆波模型中查找所述兰姆波相速度的均方差最小的理论相速度；
将所述理论相速度对应的角膜粘弹性值作为对应的角膜粘弹性值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述待测角膜的检测过程中维持眼睛的眼内压稳定。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在所述待检测角膜的检测过程中维持眼睛的眼内压稳定，包括：
在所述待检测角膜的检测过程向所述待检测角膜的眼球前房内注射生理盐水维持眼内压稳定。
12.一种超声弹性成像角膜检测装置，其特征在于，所述装置包括：
脉冲发射模块，用于根据弹性成像设置参数控制超声波探头向待测角膜发送声辐射力脉冲以产生兰姆波，其中，所述超声波探头至少包括两个通道阵元；
脉冲跟踪模块，用于控制所述超声波探头在所述待测角膜并发射检测脉冲并采集脉冲回波信号；
特性数据模块，用于根据所述脉冲回波信号确定感兴趣区域参数对应待测角膜的兰姆波传播特性数据；
结果生成模块，用于根据所述兰姆波传播特性数据生成二维兰姆波群速度图和/或确定所述待测角膜的粘弹性值。
13.一种超声弹性成像角膜检测系统，其特征在于，所述系统包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-11中任一所述的超声弹性成像角膜检测方法；
超声波探头，包括至少一个通道阵元，用于发送平面波和/或声辐射力波以检测待测角膜。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一所述的超声弹性成像角膜检测方法。
CN202010914630.5A 2020-09-03 2020-09-03 超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质 Active CN112022215B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010914630.5A CN112022215B (zh) 2020-09-03 2020-09-03 超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010914630.5A CN112022215B (zh) 2020-09-03 2020-09-03 超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112022215A true CN112022215A (zh) 2020-12-04
CN112022215B CN112022215B (zh) 2023-07-14

Family

ID=73591310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010914630.5A Active CN112022215B (zh) 2020-09-03 2020-09-03 超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112022215B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2938808A1 (es) * 2021-10-11 2023-04-14 Univ Granada Receptor ultrasonico de onda torsional, dispositivo, procedimientos y usos asociados para la evaluacion de propiedades mecanicas de tejidos con superficies curvadas
CN116077840A (zh) * 2022-09-06 2023-05-09 首都医科大学附属北京同仁医院 一种超声波角膜塑形仪
WO2023174169A1 (zh) * 2022-03-15 2023-09-21 深圳大学 确定眼组织信息的方法、系统、电子设备及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103006274A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 深圳大学 一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统
US20140296709A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-02 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for non-invasive determination of tissue wall viscoelasticity using ultrasound vibrometry
CN106725610A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 深圳大学 基于移动声束相干激励剪切波的弹性测量方法及系统
CN109009229A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 深圳大学 一种巩膜力学特性在体定量测量的设备及方法
CN109077754A (zh) * 2018-07-06 2018-12-25 深圳大学 一种测量组织力学特性参数的方法及设备
CN110109124A (zh) * 2019-05-28 2019-08-09 中国科学院声学研究所 一种基于漏兰姆波的感知固体板底部目标的装置及方法
CN110974148A (zh) * 2019-12-03 2020-04-10 温州医科大学 一种基于喷气式光学相干弹性成像技术测量在体人眼角膜弹性模量的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103006274A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 深圳大学 一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统
US20140296709A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-02 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for non-invasive determination of tissue wall viscoelasticity using ultrasound vibrometry
CN106725610A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 深圳大学 基于移动声束相干激励剪切波的弹性测量方法及系统
CN109009229A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 深圳大学 一种巩膜力学特性在体定量测量的设备及方法
CN109077754A (zh) * 2018-07-06 2018-12-25 深圳大学 一种测量组织力学特性参数的方法及设备
CN110109124A (zh) * 2019-05-28 2019-08-09 中国科学院声学研究所 一种基于漏兰姆波的感知固体板底部目标的装置及方法
CN110974148A (zh) * 2019-12-03 2020-04-10 温州医科大学 一种基于喷气式光学相干弹性成像技术测量在体人眼角膜弹性模量的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2938808A1 (es) * 2021-10-11 2023-04-14 Univ Granada Receptor ultrasonico de onda torsional, dispositivo, procedimientos y usos asociados para la evaluacion de propiedades mecanicas de tejidos con superficies curvadas
WO2023062260A3 (es) * 2021-10-11 2023-07-27 Universidad De Granada Receptor ultrasónico de onda torsional, dispositivo, procedimientos y usos asociados para la evaluación de propiedades mecánicas de tejidos con superficies curvadas
WO2023174169A1 (zh) * 2022-03-15 2023-09-21 深圳大学 确定眼组织信息的方法、系统、电子设备及存储介质
CN116077840A (zh) * 2022-09-06 2023-05-09 首都医科大学附属北京同仁医院 一种超声波角膜塑形仪
CN116077840B (zh) * 2022-09-06 2023-10-03 首都医科大学附属北京同仁医院 一种超声波角膜塑形仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN112022215B (zh) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11672509B2 (en) Shear wave elastrography method and apparatus for imaging an anisotropic medium
CN112022215B (zh) 超声弹性成像角膜检测方法、装置、系统和存储介质
CN102641137B (zh) 使用幅度-相位调制超声波的粘弹性测量
Viola et al. Radiation force imaging of viscoelastic properties with reduced artifacts
CN104013419B (zh) 医疗超声波中的自适应声压估计
CN109077754B (zh) 一种测量组织力学特性参数的方法及设备
EP0658091A4 (en) Method and apparatus for elastographic measurement and imaging.
CN105407809A (zh) 超声波诊断装置以及弹性评价方法
Sahani et al. Automated system for imageless evaluation of arterial compliance
Kierski et al. Superharmonic ultrasound for motion-independent localization microscopy: Applications to microvascular imaging from low to high flow rates
JP2017104526A (ja) 解析装置
KR20140086626A (ko) 전단파의 변위 산출 방법, 전단파를 이용한 피검체의 기계적 계수 산출 방법 및 이를 포함하는 시스템
EP0583386A1 (en) Method and apparatus for elastographic measurement and imaging
CN111110275A (zh) 血管力学性能的测量方法、装置、系统及存储介质
CN108392751B (zh) 一种实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法
US20210007712A1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and method for controlling ultrasonic diagnostic apparatus
CN111388012B (zh) 用于检测组织硬度的方法、设备及系统
WO2022213949A1 (zh) 弹性成像方法、装置、电子设备及存储介质
CN103561660A (zh) 样本信息获取设备
CN104367346A (zh) 基于声辐射力回波位移检测方法及成像方法
Dai et al. Controllable Angle Shear Wavefront Reconstruction Based on Image Fusion Method for Shear Wave Elasticity Imaging
WO2023278445A1 (en) System and method for non-invasive determination of pressure in a biological compartment
JP4392091B2 (ja) 超音波診断装置
Brandt Designing Simulated Radio Frequency Ultrasound Traces for the Training of Machine Learning Algorithms
Schlunk et al. Expanding gCNR into a clinically relevant measure of lesion detectability by considering size and spatial resolution

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant