CN113171125A - 一种颈动脉内中膜厚度测量系统及方法 - Google Patents

一种颈动脉内中膜厚度测量系统及方法 Download PDF

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朱瑞星
刘帅兵
赵宛云
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Abstract

本发明提供一种颈动脉内中膜厚度测量系统及方法，涉及超声图像处理技术领域，包括：超声设备，用于对检查者的颈动脉进行超声扫查得到包括连续多帧颈动脉纵向图的颈动脉扫查视频；移动终端，用于分别识别得到每帧颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，边界点包括形成颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，第一像素点与第二像素点一一对应；针对每帧颈动脉纵向图，分别处理得到每个第一像素点与第二像素点之间的间距；根据所有颈动脉纵向图对应的间距处理得到检查者的内中膜厚度测量结果。有益效果是能够自动测量颈动脉内中膜厚度，有效提升测量效率以及内中膜厚度的测量准确性。

Description

一种颈动脉内中膜厚度测量系统及方法
技术领域
本发明涉及超声图像处理技术领域，尤其涉及一种颈动脉内中膜厚度测量系统及方法。
背景技术
心血管病是危害人类健康的重大疾病，而动脉粥样硬化(Atherosclerosis，AS)是心血管疾病中最常见的一种，研究表明，颈部动脉血管的内中膜厚度(Intima-MediaThickness，IMT)是反映动脉粥样硬化的重要指标。因此，对颈动脉内中膜进行厚度测量十分必要且有意义。
临床中广泛采用超声成像方法获取颈动脉图像，然后在颈动脉图像中进行IMT测量。内中膜包含于两条平行边界的内部，即管腔内膜边界(Lumen-Intima，LI)和中膜外膜边界(Media-Adventitia，MA)，LI和MA间的距离即为内中膜厚度(IMT)。临床测量IMT通常由医生手工定点或边界描绘测量内中膜厚度，造成医生工作量大，且存在测量结果依赖个人经验和主观性强的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种颈动脉内中膜厚度测量系统，包括：
超声设备，用于对检查者的颈动脉进行超声扫查得到颈动脉扫查视频，所述颈动脉扫查视频中包括连续多帧颈动脉纵向图；
移动终端，连接所述超声设备，所述移动终端包括：
图像识别模块，用于分别识别得到每帧所述颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，所述边界点包括形成所述颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成所述颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，所述第一像素点与所述第二像素点一一对应；
第一处理模块，连接所述图像识别模块，用于针对每帧所述颈动脉纵向图，分别处理得到每个所述第一像素点与对应的所述第二像素点之间的间距；
第二处理模块，连接所述第一处理模块，用于根据所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距处理得到所述检查者的内中膜厚度测量结果。
优选的，所述第二处理模块包括：
第一提取单元，用于针对每帧所述颈动脉纵向图，提取对应的各所述间距中的最大值作为所述颈动脉纵向图对应的内中膜厚度值；
第一计算单元，连接所述第一提取单元，用于计算所有所述颈动脉纵向图对应的各所述内中膜厚度值的平均值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
优选的，所述第二处理模块还包括：
第二提取单元，分别连接所述第一提取单元和所述第一计算单元，用于提取所有所述内中膜厚度值中的最大值作为内中膜最大厚度值；
所述第一计算单元将所述平均值和所述内中膜最大厚度值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
优选的，所述第二处理模块包括：
列表生成单元，用于将所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距加入一第一列表；
数据筛选单元，连接所述列表生成单元，用于根据预设的一阈值范围，由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入一第二列表；
第二计算单元，连接所述数据筛选单元，用于计算所述第二列表中各所述间距的中位数作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
优选的，所述第二处理模块还包括：
第三提取单元，分别连接所述列表生成单元和所述第二计算单元，用于由所述第一列表中的各所述间距的最大值作为内中膜最大厚度值；
所述第二计算单元将所述中位数和所述内中膜最大厚度值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
优选的，所述数据筛选单元包括：
存储子单元，用于保存所述阈值范围与所述检查者所处的年龄段之间的对应关系；
匹配子单元，连接所述存储子单元，用于根据预先获取的所述检查者的年龄匹配得到其所处的所述年龄段对应的所述阈值范围，并由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入所述第二列表。
本发明还提供一种颈动脉内中膜厚度测量方法，应用于上述的颈动脉内中膜厚度测量系统，包括：
步骤S1，所述颈动脉内中膜厚度测量系统对检查者的颈动脉进行超声扫查得到颈动脉扫查视频，所述颈动脉扫查视频中包括连续多帧颈动脉纵向图；
步骤S2，所述颈动脉内中膜厚度测量系统分别识别得到每帧所述颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，所述边界点包括形成所述颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成所述颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，所述第一像素点与所述第二像素点一一对应；
步骤S3，所述颈动脉内中膜厚度测量系统针对每帧所述颈动脉纵向图，分别处理得到每个所述第一像素点与对应的所述第二像素点之间的间距；
步骤S4，所述颈动脉内中膜厚度测量系统根据所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距处理得到所述检查者的内中膜厚度测量结果。
优选的，所述步骤S4包括：
步骤S41a，所述颈动脉内中膜厚度测量系统针对每帧所述颈动脉纵向图，提取对应的各所述间距中的最大值作为所述颈动脉纵向图对应的内中膜厚度值；
步骤S42a，所述颈动脉内中膜厚度测量系统计算所有所述颈动脉纵向图对应的各所述内中膜厚度值的平均值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
优选的，所述步骤S4包括：
步骤S41b，所述颈动脉内中膜厚度测量系统将所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距加入一第一列表；
步骤S42b，所述颈动脉内中膜厚度测量系统根据预设的一阈值范围，由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入一第二列表；
步骤S43b，所述颈动脉内中膜厚度测量系统计算所述第二列表中各所述间距的中位数作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
优选的，所述颈动脉内中膜厚度测量系统预先保存有所述阈值范围与所述检查者所处的年龄段之间的对应关系；
则所述步骤S43b中，根据预先获取的所述检查者的年龄匹配得到其所处的所述年龄段对应的所述阈值范围，并由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入所述第二列表。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)能够自动测量颈动脉内中膜厚度，有效提升测量效率；
2)基于完整的颈动脉超声视频中的连续多帧颈动脉纵向图进行颈动脉内中膜厚度测量，有效提升内中膜厚度的测量准确性。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种颈动脉内中膜厚度测量系统的结构示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，一种颈动脉内中膜厚度测量方法的流程示意图；
图3为本发明的较佳的实施例中，内中膜厚度测量结果的处理过程流程示意图；
图4为本发明的较佳的实施例中，内中膜厚度测量结果的处理过程流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种颈动脉内中膜厚度测量系统，如图1所示，包括：
超声设备1，用于对检查者的颈动脉进行超声扫查得到颈动脉扫查视频，颈动脉扫查视频中包括连续多帧颈动脉纵向图；
移动终端2，连接超声设备1，移动终端2包括：
图像识别模块21，用于分别识别得到每帧颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，边界点包括形成颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，第一像素点与第二像素点一一对应；
第一处理模块22，连接图像识别模块21，用于针对每帧颈动脉纵向图，分别处理得到每个第一像素点与对应的第二像素点之间的间距；
第二处理模块23，连接第一处理模块22，用于根据所有颈动脉纵向图对应的间距处理得到检查者的内中膜厚度测量结果。
具体地，本实施例中，上述超声设备1可以是掌上超声设备，在进行超声扫查之前，首先将超声设备1与移动终端2进行连接，随后将超声设备1的扫查探头纵向放置于检查者的颈动脉上，并沿颈动脉的分布位置移动得到颈动脉扫查视频并发送至移动终端2，该颈动脉扫查视频包括多帧颈动脉纵向图。针对每帧颈动脉纵向图，可以通过预先生成的图像识别算法进行颈动脉内中膜的识别，并在识别到颈动脉内中膜时标记出颈动脉内中膜区域，本实施例中，通过对应选取颈动脉内中膜区域的上边界的多个第一像素点以及下边界的多个第二像素点，并分别连接各第一像素点形成上边界线，以及连接各第二像素点形成下边界线，上述标记过程并非本发明的发明点，可以采用现有的病灶边缘标记算法实现，具体过程此处不再赘述。
进一步地，由于上述上边界线以及下边界线为不规则的曲线，为进一步提升颈动脉内中膜的测量准确性，通过分别计算上述各第一像素点以及对应的各第二像素点之间的间距，并基于所有帧颈动脉纵向图的各间距处理得到检查者的内中膜厚度测量结果。实现自动测量颈动脉内中膜厚度，有效提升测量效率的同时，基于完整的颈动脉超声视频中的连续多帧颈动脉纵向图进行颈动脉内中膜厚度测量，有效提升内中膜厚度的测量准确性。上述间距为第一像素点与对应的第二像素点之间的物理距离，本实施例中，可以通过先测量得到第一像素点与对应的第二像素点之间的像素距离，随后将该像素距离乘以一像素距离因子得到上述物理距离。其中，上述像素距离因子的取值取决于超声设备1扫查得到的颈动脉纵向图的图像分辨率。
进一步地，上述移动终端2提供一显示界面，以显示扫查得到的颈动脉扫查视频以及该颈动脉扫查视频对应的内中膜厚度测量结果，以供扫查医生进行实时查看。
本发明的较佳的实施例中，上述对所有颈动脉纵向图对应的间距进行处理得到检查者的内中膜厚度测量结果优选可以采用两种数据处理方式，其中一种数据处理方式中，第二处理模块23包括：
第一提取单元231a，用于针对每帧颈动脉纵向图，提取对应的各间距中的最大值作为颈动脉纵向图对应的内中膜厚度值；
第一计算单元232a，连接第一提取单元231a，用于计算所有颈动脉纵向图对应的各内中膜厚度值的平均值作为检查者的内中膜厚度测量结果输出。
本发明的较佳的实施例中，第二处理模块23还包括：
第二提取单元233a，分别连接第一提取单元231a和第一计算单元232a，用于提取所有内中膜厚度值中的最大值作为内中膜最大厚度值；
第一计算单元232a将平均值和内中膜最大厚度值作为检查者的内中膜厚度测量结果输出。
具体地，本实施例中，上述内中膜最大厚度值和平均值可以同时显示于移动终端2的显示界面上，为医生后续根据内中膜厚度测量结果给出诊断意见提供更为完整的参考依据。
另一种数据处理方式中，第二处理模块23包括：
列表生成单元231b，用于将所有颈动脉纵向图对应的间距加入一第一列表；
数据筛选单元232b，连接列表生成单元231b，用于根据预设的一阈值范围，由第一列表中提取在阈值范围内的所有间距并加入一第二列表；
第二计算单元233b，连接数据筛选单元232b，用于计算第二列表中各间距的中位数作为检查者的内中膜厚度测量结果输出。
具体地，本实施例中，优选可以在扫查过程中，将每帧颈动脉纵向图对应的各间距先分别加入一子列表中，并在全部扫查完成后，将各子列表进行合并得到上述第一列表。
本发明的较佳的实施例中，第二处理模块23还包括：
第三提取单元234b，分别连接列表生成单元231b和第二计算单元233b，用于由第一列表中的各间距的最大值作为内中膜最大厚度值；
第二计算单元233b将中位数和内中膜最大厚度值作为检查者的内中膜厚度测量结果输出。
具体地，本实施例中，上述内中膜最大厚度值和平均值可以同时显示于移动终端2的显示界面上，为医生后续根据内中膜厚度测量结果给出诊断意见提供更为完整的参考依据。
本发明的较佳的实施例中，数据筛选单元232b包括：
存储子单元2321，用于保存阈值范围与检查者所处的年龄段之间的对应关系；
匹配子单元2322，连接存储子单元2321，用于根据预先获取的检查者的年龄匹配得到其所处的年龄段对应的阈值范围，并由第一列表中提取在阈值范围内的所有间距并加入第二列表。
具体地，本实施例中，可以通过预先获取不同年龄段的多个检查者的颈动脉内中膜厚度，其中，可以将每个年龄段的多个颈动脉内中膜厚度集中存储于一数据集合中。对于每个数据集合，采用以下公式分别计算得到一上限阈值和一下限阈值：
TL＝Tage-αTs，TH＝Tage+αTs
其中，TL用于表示上述下限阈值，TH用于表示上述上限阈值，Tage用于表示上述数据集合中的各颈动脉内中膜厚度的平均值，Ts用于表示上述数据集合中的各颈动脉内中膜厚度的标准差，α表示年龄因子，其取值范围在0-1之间。
作为优选的实施方式，以5个年龄段为例，如：年龄≦10周岁，10周岁<年龄≦20周岁，20周岁<年龄≦40周岁，40周岁<年龄≦60周岁，年龄>60周岁，则对应的α的取值可以如下：
α≤0.2(年龄≤10周岁)
0.2＜α≤0.3(10周岁＜年龄≤20周岁)
0.3＜α≤0.5(20周岁＜年龄≤40周岁)
0.5＜α≤0.8(40周岁＜年龄≤60周岁)
0.8＜α≤1.0(年龄＞60周岁)
在计算得到上述上限阈值和下限阈值后，即得到由上限阈值和下限阈值限定的上述阈值范围，每个年龄段分别对应一个阈值范围。优选的，上述移动终端2的显示界面可以是人机交互界面，扫查人员在扫查之前可以通过输入该人机交互界面将检查者的年龄，进而能够在扫查结束后，根据该年龄匹配到相应的阈值范围，并由第二列表中依次提取间距，并将该间距分别与上限阈值和下限阈值进行比较，以剔除大于上限阈值或小于下限阈值的间距，得到第三列表。
本发明还提供一种颈动脉内中膜厚度测量方法，应用于上述的颈动脉内中膜厚度测量系统，如图2所示，包括：
步骤S1，颈动脉内中膜厚度测量系统对检查者的颈动脉进行超声扫查得到颈动脉扫查视频，颈动脉扫查视频中包括连续多帧颈动脉纵向图；
步骤S2，颈动脉内中膜厚度测量系统分别识别得到每帧颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，边界点包括形成颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，第一像素点与第二像素点一一对应；
步骤S3，颈动脉内中膜厚度测量系统针对每帧颈动脉纵向图，分别处理得到每个第一像素点与对应的第二像素点之间的间距；
步骤S4，颈动脉内中膜厚度测量系统根据所有颈动脉纵向图对应的间距处理得到检查者的内中膜厚度测量结果。
本发明的较佳的实施例中，如图3所示，步骤S4包括：
步骤S41a，颈动脉内中膜厚度测量系统针对每帧颈动脉纵向图，提取对应的各间距中的最大值作为颈动脉纵向图对应的内中膜厚度值；
步骤S42a，颈动脉内中膜厚度测量系统计算所有颈动脉纵向图对应的各内中膜厚度值的平均值作为检查者的内中膜厚度测量结果输出。
本发明的较佳的实施例中，如图4所示，步骤S4包括：
步骤S41b，颈动脉内中膜厚度测量系统将所有颈动脉纵向图对应的间距加入一第一列表；
步骤S42b，颈动脉内中膜厚度测量系统根据预设的一阈值范围，由第一列表中提取在阈值范围内的所有间距并加入一第二列表；
步骤S43b，颈动脉内中膜厚度测量系统计算第二列表中各间距的中位数作为检查者的内中膜厚度测量结果输出。
本发明的较佳的实施例中，颈动脉内中膜厚度测量系统预先保存有阈值范围与检查者所处的年龄段之间的对应关系；
则步骤S43b中，根据预先获取的检查者的年龄匹配得到其所处的年龄段对应的阈值范围，并由第一列表中提取在阈值范围内的所有间距并加入第二列表。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种颈动脉内中膜厚度测量系统，其特征在于，包括：
超声设备，用于对检查者的颈动脉进行超声扫查得到颈动脉扫查视频，所述颈动脉扫查视频中包括连续多帧颈动脉纵向图；
移动终端，连接所述超声设备，所述移动终端包括：
图像识别模块，用于分别识别得到每帧所述颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，所述边界点包括形成所述颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成所述颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，所述第一像素点与所述第二像素点一一对应；
第一处理模块，连接所述图像识别模块，用于针对每帧所述颈动脉纵向图，分别处理得到每个所述第一像素点与对应的所述第二像素点之间的间距；
第二处理模块，连接所述第一处理模块，用于根据所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距处理得到所述检查者的内中膜厚度测量结果。
2.根据权利要求1所述的颈动脉内中膜厚度测量系统，其特征在于，所述第二处理模块包括：
第一提取单元，用于针对每帧所述颈动脉纵向图，提取对应的各所述间距中的最大值作为所述颈动脉纵向图对应的内中膜厚度值；
第一计算单元，连接所述第一提取单元，用于计算所有所述颈动脉纵向图对应的各所述内中膜厚度值的平均值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
3.根据权利要求2所述的颈动脉内中膜厚度测量系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括：
第二提取单元，分别连接所述第一提取单元和所述第一计算单元，用于提取所有所述内中膜厚度值中的最大值作为内中膜最大厚度值；
所述第一计算单元将所述平均值和所述内中膜最大厚度值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
4.根据权利要求1所述的颈动脉内中膜厚度测量系统，其特征在于，所述第二处理模块包括：
列表生成单元，用于将所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距加入一第一列表；
数据筛选单元，连接所述列表生成单元，用于根据预设的一阈值范围，由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入一第二列表；
第二计算单元，连接所述数据筛选单元，用于计算所述第二列表中各所述间距的中位数作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
5.根据权利要求4所述的颈动脉内中膜厚度测量系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括：
第三提取单元，分别连接所述列表生成单元和所述第二计算单元，用于由所述第一列表中的各所述间距的最大值作为内中膜最大厚度值；
所述第二计算单元将所述中位数和所述内中膜最大厚度值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
6.根据权利要求4所述的颈动脉内中膜厚度测量系统，其特征在于，所述数据筛选单元包括：
存储子单元，用于保存所述阈值范围与所述检查者所处的年龄段之间的对应关系；
匹配子单元，连接所述存储子单元，用于根据预先获取的所述检查者的年龄匹配得到其所处的所述年龄段对应的所述阈值范围，并由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入所述第二列表。
7.一种颈动脉内中膜厚度测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的颈动脉内中膜厚度测量系统，包括：
步骤S1，所述颈动脉内中膜厚度测量系统对检查者的颈动脉进行超声扫查得到颈动脉扫查视频，所述颈动脉扫查视频中包括连续多帧颈动脉纵向图；
步骤S2，所述颈动脉内中膜厚度测量系统分别识别得到每帧所述颈动脉纵向图中的颈动脉内中膜的边界点，所述边界点包括形成所述颈动脉内中膜的上边界的多个第一像素点，以及形成所述颈动脉内中膜的下边界的多个第二像素点，所述第一像素点与所述第二像素点一一对应；
步骤S3，所述颈动脉内中膜厚度测量系统针对每帧所述颈动脉纵向图，分别处理得到每个所述第一像素点与对应的所述第二像素点之间的间距；
步骤S4，所述颈动脉内中膜厚度测量系统根据所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距处理得到所述检查者的内中膜厚度测量结果。
8.根据权利要求7所述的颈动脉内中膜厚度测量方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41a，所述颈动脉内中膜厚度测量系统针对每帧所述颈动脉纵向图，提取对应的各所述间距中的最大值作为所述颈动脉纵向图对应的内中膜厚度值；
步骤S42a，所述颈动脉内中膜厚度测量系统计算所有所述颈动脉纵向图对应的各所述内中膜厚度值的平均值作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
9.根据权利要求7所述的颈动脉内中膜厚度测量方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41b，所述颈动脉内中膜厚度测量系统将所有所述颈动脉纵向图对应的所述间距加入一第一列表；
步骤S42b，所述颈动脉内中膜厚度测量系统根据预设的一阈值范围，由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入一第二列表；
步骤S43b，所述颈动脉内中膜厚度测量系统计算所述第二列表中各所述间距的中位数作为所述检查者的内中膜厚度测量结果输出。
10.根据权利要求9所述的颈动脉内中膜厚度测量方法，其特征在于，所述颈动脉内中膜厚度测量系统预先保存有所述阈值范围与所述检查者所处的年龄段之间的对应关系；
则所述步骤S43b中，根据预先获取的所述检查者的年龄匹配得到其所处的所述年龄段对应的所述阈值范围，并由所述第一列表中提取在所述阈值范围内的所有所述间距并加入所述第二列表。
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