CN114711825A - 一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统，方法包括：将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，进行实时B模式成像；调整探头的位置，获取心脏内部的待成像区；基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行多模态成像采集；处理采集到的超声信号，得到关于心脏组织的二维力学参数；结合多模态成像采集的时间序列，计算待成像区的心脏组织的力学参数。本发明的方案基于一种特殊的超声成像序列，能够对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，并根据采集到的超声信号得到心脏组织的力学参数。

Description

一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统
技术领域
本发明涉及医学影像领域，具体而言，涉及一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统。
背景技术
超声弹性成像(ultrasound elasticity imaging)技术是一系列利用超声波直接或间接测量软体心脏组织弹性(或硬度)的方法。常见的超声弹性成像如剪切波弹性成像(Shear Wave Elastography)、应变成像(Strain imaging)等。得益于其安全、实时等特性，超声弹性成像技术已经被广泛用于对各种生物软心脏组织的力学特性表征，并据此对心脏组织及肌体健康进行评估。
心脏的病变和功能失衡与心脏组织(包括心肌和心脏瓣膜)的力学特性紧密关联，同时心脏组织力学特性也与心血管和其他周边系统的健康密切相关。因此，对在体心脏组织力学参数的测量是非常必要。心脏内超声心动图成像(Intracardiacechocardiography,简称ICE)是一种通过将包含超声探头的导管经血管置入心脏，对心内结构进行实时成像的技术。相比于常规的体外心脏超声成像，ICE可帮助医生更加清晰直观地看到心脏内结构，常用于引导心肌射频消融(Radio frequency ablation,简称RFA)，以治疗心房颤动和其他心率失常等疾病。
然而，ICE所利用的实时超声B图像所提供的数据通常都是二维数据，仅能得到静态的心脏结构和心脏组织形态信息，难以获取心脏内的三维心脏组织信息。在进行引导心肌射频消融过程中，仅凭二维超声心动图难以对消融部位的位置和尺寸进行精准控制，对消融的过程也难以准确监控。
由于在体心脏组织一直处于周期性的运动状态，其心脏组织力学特性也是一直变化的，且与血压密切相关。因此仅测量心跳周期内某一时刻的力学特性难以进行正确全面的诊断，甚至可能会遗漏信息。精准度不高
发明内容
基于现有技术存在的问题，本发明提供了一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统。具体方案如下：
一种心脏组织的力学参数测量方法，包括如下：
将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像；
调整所述探头的位置，获取心脏内部的待成像区；
基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行所述多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号；
结合多模态成像采集的时间序列，处理采集到的超声信号，计算得到所述待成像区的心脏组织的力学参数；
其中，所述多模态成像采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行多种用于力学弹性成像的信号采集。
在一个具体实施例中，所述力学参数包括心脏组织的心腔结构、动态位移、应变随时间的变化及弹性信息随时间的变化。
在一个具体实施例中，依据待成像区的尺寸、在心脏中所处位置、声衰减设定所述多模态成像采集的成像参数；
所述成像参数包括成像深度、激励电压、发射脉冲长度、发射接收延迟。
在一个具体实施例中，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集，以得到心脏组织的动态位移、应变和弹性信息。
在一个具体实施例中，用于超声应变成像的信号采集包括至少一次的单帧图像采集，一次单帧图像采集得到的各个单帧图像能够合成一帧心脏组织高质量超声B图像；
用于剪切波弹性成像的信号采集包括至少一次的瞬态弹性信息采集，一次瞬态弹性信息采集具体包括：通过发射高能声束并在待成像区的心脏组织中激励出弹性波，再对心脏组织进行快速发射和接收超声信号以追踪所述弹性波的传播。
在一个具体实施例中，“对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集”，具体包括：
先进行第一次单帧图像采集，完成所述第一次单帧图像采集后，立即对所述待成像区进行第一次瞬态弹性信息采集；或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成所述第一次瞬态弹性信息采集后，立即对所述待成像区进行第一次单帧图像采集；
完成所述第一次瞬态弹性信息采集和所述第一次单帧图像采集后，以所述第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以所述第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的瞬态弹性信息；
当以所述第一采集频率完成单帧图像采集，并以所述第二采集频率完成瞬态弹性信息采集瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。
在一个具体实施例中，所述采集周期不小于一个完整的心脏周期；
且一个采集周期内，包括至少两次用于超声应变成像的信号采集和至少两次用于剪切波弹性成像的信号采集。
在一个具体实施例中，相邻两次单帧图像采集之间的时间间隔不大于相邻两次瞬态弹性信息采集的时间间隔；
相邻两次单帧图像采集之间的时间间隔不小于一次剪瞬态弹性信息采集的采集时间。
一种心脏组织的力学参数测量系统，系统包括如下，
检测单元，用于将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像；
区域获取单元，用于调整所述探头的位置，获取心脏内部的待成像区；
多模态成像单元，用于基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行所述多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号；其中，所述多模态成像采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行多种用于力学弹性成像的信号采集；
力学参数计算单元，用于结合多模态成像采集的时间序列，处理采集到的超声信号，计算得到所述待成像区的心脏组织的力学参数。
在一个具体实施例中，所述多模态成像单元具体包括：对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集；
先进行第一次单帧图像采集，完成所述第一次单帧图像采集后，立即对所述待成像区进行第一次瞬态弹性信息采集；或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成所述第一次瞬态弹性信息采集后，立即对所述待成像区进行第一次单帧图像采集；
完成所述第一次瞬态弹性信息采集和所述第一次单帧图像采集后，以所述第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以所述第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的瞬态弹性信息；
当以所述第一采集频率完成单帧图像采集，并以所述第二采集频率完成瞬态弹性信息采集瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。
有益效果：
本发明提供了一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统，能够在一个心跳周期中的各个时刻对心脏组织进行多模态成像及力学参数测量，得到关于心脏组织在不同时刻的力学参数，将心脏组织力学参数从静态扩展到动态，从二维扩展到三维。方案不仅能够从心脏内部进行多模态超声成像，还能实现心脏组织的力学特性测量。通过剪切波弹性成像，可以测出心脏组织的弹性；通过应变成像，可测量出心脏组织动态应变和位移的相关信息。通过多次的多模态成像采集，可对心脏内相同或不同位置进行多角度多截面的数据采集，更全面获取心脏内的信息，便于诊断。通过一次采集序列可同时对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，无需单独进行成像，即可测量任意时刻或受力状态下心脏组织动态应变、位移和弹性等相关信息，更有利于临床诊断。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的心脏组织的力学参数测量方法流程图；
图2是本发明的心脏组织的力学参数测量装置结构示意图；
图3是本发明的探头在心脏内工作示意图；
图4是本发明的用于图1的超声信号采集序列示意图；
图5是本发明的用于图4的单次剪切波弹性成像信号采集过程的脉冲示意图；
图6是本发明的心脏组织的力学参数测量系统模块示意图。
附图标记：A1-检测单元；A2-区域获取单元；A3-多模态成像单元；A4-力学参数计算单元；1-超声成像导管系统；2-多模态成像采集系统；11-探头；12-超声成像导管；13-转向控制机构；14-连接插头；111-超声换能器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。
需要说明的是，本发明中的“心脏组织”，指的是生物体的心脏组织，尤其是处在变化力作用下的心脏组织，如心脏、血管、被拉伸或压缩的肌肉等，
实施例1
本实施例提出了一种心脏组织的力学参数测量方法，能够准确快速地测量心脏组织力学参数。力学参数测量方法流程图如说明书附图1所示，具体方案如下:
一种心脏组织的力学参数测量方法，包括如下：
101、将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像；
102、调整探头的位置，获取心脏内部的待成像区；
103、基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号；
104、结合多模态成像采集的时间序列，处理采集到的超声信号，计算得到待成像区的心脏组织的力学参数；
其中，多模态成像采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行多种用于力学弹性成像的信号采集，得到关于超声应变成像的第一信号数据和关于剪切波弹性成像的第二信号数据。
需要说明的是，本实施例中的多种用于力学弹性成像的信号采集，应理解为不同形式力学弹性成像的信号采集。力学弹性成像包括超声应变成像、剪切波弹性成像等。优选地，按预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集。其中，穿插进行，应理解为，在进行一种信号采集中穿插进行另一种信号采集，并非先完成一种信号采集再进行另一种信号采集。由于时间维度的需求，本实施例需要在每种信号采集过程中进行多次采集。例如，用于应变成像的信号采集包括A次采集，用于剪切波弹性成像的信号采集包括B次采集，则穿插进行是在A次采集过程中进行B次采集，以区分先进行A次采集再进行B次采集的传统采集方式。
关于步骤104，具体包括：
10401、处理第一信号数据，得到关于心脏组织动态位移和应变的第一心脏组织信息数据；处理第二信号数据，得到关于心脏组织弹性的第二心脏组织信息数据；
10402、基于第一心脏组织信息数据和第二心脏组织信息数据，结合多模态成像采集的时间序列，获取待成像区在各个采集周期内的心脏组织的力学参数。
优选地，力学参数包括心脏组织的二维力学参数和三维力学参数。第一心脏组织信息数据、第二心脏组织信息数据都是二维力学参数，第一心脏组织信息数据包括心脏组织位移和应变等信息，第二心脏组织信息数据包括心脏组织的弹性信息。三维力学参数是二维力学参数随时间序列的变化情况，三维力学参数包括心脏组织的心腔结构、动态位移、应变随时间的变化及弹性信息随时间的变化。相较于现有技术仅能测得某一时刻力学参数的方案，本实施例的力学参数测量方法将参数从二维扩展到三维，能够获取各个时刻特定心脏组织的力学参数，更有利于临床诊断。
本实施例的心脏组织的力学参数测量方法，通过一次采集可以同时测量心肌心脏组织应变、弹性等三维力学参数。优选地，本实施例提供了一种装置，能够实现心脏组织的力学参数测量装置。装置包括超声成像导管系统、多模态超声成像系统，结构组成如说明书附图2所示。多模态超声成像系统与超声成像导管系统连接，一方面控制超声换能器组件发射和接收超声波信号，另一方面控制超声信号的转换、存储、后处理及图像显示等。
101、将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像。具体地，将超声成像导管连同探头经血管插入到心脏内，从心脏内部进行超声成像。超声成像导管在心脏内的工作示意图如说明书附图3所示。通过调节体外的转向控制机构操纵探头在心脏内的位移和转向，并对探头进行定位和定向。在本实施例中，位置数据包括探头的角度和所处的位置。
102、调整探头的位置，获取心脏内部的待成像区。具体地，调节探头角度和位置，通过实时B模式成像，获取心脏组织中待观测区域，并依据待成像区的位置、尺寸、声衰减等信息优化调节实时B模式成像的相关参数。
优选地，每次调整探头，都需要适应性的调整多模态超声信号采集的成像参数，以实现在不同位置下获得较优的成像效果。具体地，依据待成像区的尺寸、在心脏中所处位置、声衰减设定多模态成像采集的成像参数。其中，成像参数包括成像深度、激励电压、发射脉冲长度、发射接收延迟。
103、基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期，对待成像区进行多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号。在本实施例中，多模态成像采集能够同时实现超声应变成像和剪切波弹性成像，且该信号采集模式的采集周期基于心跳周期进行设定。优选地，通过实时心电信号触发系统进行信号采集，能够准确的开始一个采集周期。
心跳周期，又叫心动周期(cardiac cycle)，是指从一次心跳的起始到下一次心跳的起始，心血管系统所经历的过程。心脏舒张时内压降低，腔静脉血液回流入心，心脏收缩时内压升高，将血液泵到动脉。心脏每收缩和舒张一次构成一个心动周期。一个心动周期中首先是两心房收缩，其中右心房的收缩略先于左心房。心房开始舒张后两心室收缩，而左心室的收缩略先于右心室。在心室舒张的后期心房又开始收缩。如以成年人平均心率每分钟75次计，每一心动周期平均为0.8秒，其中心房收缩期平均为0.11秒，舒张期平均为0.69秒。心室收缩期平均为0.27秒，舒张期平均为0.53秒。心跳周期的不同时刻，在ECG信号(心电信号)中都有不同的表现形式。例如，可以采用ECG信号的R波作为采集周期的起始时刻，即对应着房室瓣关闭时刻(或收缩期的开始)。
在本实施例中，多模态超声信号采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射超声信号，对待成像区的组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集，得到关于超声应变成像的第一信号数据和关于剪切波弹性成像的第二信号数据。本实施例提供一种特殊的多模态超声成像序列，通过单次采集便可同时测量心跳周期内不同时期的心腔结构、心肌组织的形态、位移、应变和弹性等参数。
优选地，用于超声应变成像的信号采集包括至少一次的单帧图像采集，一次单帧图像采集得到的各个单帧图像能够合成一帧用于组织位移、应变信息计算的高质量超声B图像。
优选地，用于剪切波弹性成像的信号采集包括至少一次的瞬态弹性信息采集，一次瞬态弹性信息采集具体包括：通过发射高能声束并在待成像区的组织中激励出弹性波，再切换至预设超快超声成像模式，对组织进行超快成像以追踪弹性波的传播。
在本实施例中，由于需要在一个采集周期内切换用于超声应变成像的信号采集和剪切波弹性成像的信号采集，因此一个采集周期内包括至少两次用于超声应变成像的单帧图像采集和至少一次用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集。其中，应变成像的单帧图像的成像方法和用于追踪弹性波传播的成像方法不限，可以相同，也可以不同。
预设顺序包括：在一个采集周期内，先完成用于超声应变成像的第一次信号采集和用于剪切波弹性成像的第一次信号采集中其中一个，再立即进行用于超声应变成像的第一次信号采集和用于剪切波弹性成像的第一次信号采集中的另一个，以获取近似相同的信号采集起始时刻。本实施例的方案需要保证两种信号采集的起始时刻近似相同，以实现对同一时刻的组织位移、应变信息和组织弹性模量信息的测量。具体包括，完成第一次用于超声应变成像的信号采集后立即进行第一次用于剪切波弹性成像的信号采集；或，完成第一次用于剪切波弹性成像的信号采集后立即进行第一次用于超声应变成像的信号采集。
采集的过程具体包括：
先进行第一次单帧图像采集，得到关于超声应变成像的第一帧图像；完成第一单帧图像采集后，立即对待成像区进行第一次瞬态弹性信息采集，得到关于剪切波弹性成像在初始时刻的弹性数据。先进行单帧图像采集能够有效避免由高能声束引起的组织位移对应变成像的干扰。
或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成第一次瞬态弹性信息采集后，立即对待成像区进行第一次单帧图像采集，得到关于超声应变成像的第一帧图像；
完成第一次瞬态弹性信息采集和第一次单帧图像采集后，以第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的弹性数据；当以第一采集频率完成单帧图像采集，并以第二采集频率完成瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。采集的序列如说明书附图4所示。
在附图4中，单帧图像采集为201，瞬态弹性信息采集为202。第一次单帧图像采集和第一次瞬态弹性信息采集是连续进行的，当采集到用于超声应变成像的第一帧图像信号后，立即进行第一次瞬态弹性信息采集。由此确定了单帧图像采集和瞬态弹性信息采集的时间起点，在起点确定之后，再按照设定的频率进行采集。
优选地，若采集周期不小于一个心跳周期，并在遵循美国食品和药品监管局(USFood and Drug Administration，US FDA)设定的诊断超声设备安全标准的前提下，使一个心跳周期内包含的单帧图像采集和瞬态弹性信息采集次数均不少于两次，则可同时得到心脏组织应变和(黏)弹性随心脏周期的变化。进一步优选地，一个采集周期等于一个完整的心跳周期。
单帧图像采集，即为了得到一张较高质量的超声B图像而进行的数据采集。在本实施例中，超声应变成像的成像方法不限，包含至少一次超声发射和接收的过程。将超声应变成像的单帧图像采集的采集时间记为TSI。
一次瞬态弹性信息采集具体包括：先发射高能声束在心脏组织中激励出弹性波，再迅速切换至预设超快超声成像模式，对心脏组织进行快速成像以追踪弹性波的传播。具体的瞬态弹性信息采集的序列如说明书附图5所示，首先发射高能声束在心脏组织中激励出弹性波，然后迅速切换至超快超声成像模式(ultrafast imaging，帧频≥1000Hz)，对心脏组织进行快速成像以追踪弹性波的传播。将一次完整的瞬态弹性信息采集时间记为TSWE。剪切波弹性成像方法的高能激励声束的发射序列或激励方式，包括但不限于任何一种已知的发射方式或激励方式。
在附图4中，将相邻两次用于超声应变成像的单帧图像采集之间的间隔记为ΔT1，将相邻两次用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集之间的间隔记为ΔT2。优选地，相邻两次超声应变成像的单帧图像采集之间的间隔不小于一次瞬态弹性信息采集的采集时间。即ΔT2≥ΔT1，且ΔT1≥TSWE。
进一步优选地，每次单帧图像采集和每次瞬态弹性信息采集之间都不存在时间重合。合理设计ΔT1、ΔT2、TSI和TSWE，能够避免单帧图像采集和瞬态弹性信息采集存在时间重合。因此，第一采集频率和第二采集频率可以相同，也可以不同。只有两种成像方式之间不存在时间冲突，才能同时实现采集心脏组织应变信息和弹性信息。合理设计采集周期可以测量心脏组织的非线性等力学特性。
10401、处理第一信号数据，得到关于心脏组织动态位移和应变的第一心脏组织信息数据；处理第二信号数据，得到关于心脏组织弹性的第二心脏组织信息数据；
10402、基于第一心脏组织信息数据和第二心脏组织信息数据，结合多模态成像采集的时间序列，获取待成像区在一个采集周期内的心脏组织的力学参数。
第一心脏组织信息数据为从一组超声图像数据中估算出的位移和应变信息，方法包括但不限于任何一种从采集的数据中推算出心脏组织位移和/或变形的处理方法。
优选地，第一心脏组织信息数据的获取过程包括：将每次单帧图像采集得到的数据分别合成一帧超声B图像，并按单帧图像采集的顺序进行排序，得到连续多帧的超声B图像；通过预设的斑点追踪算法估算相邻两帧超声B图像之间的心脏组织相对位移；从多帧的超声B图像中选择一帧作为参考帧，计算其它各帧超声B图像相对于参考帧的累计位移；基于力学中位移和应变的关系，得到其它各帧超声B图像相对于参考帧的累计应变；将累计位移和累计应变作为第一心脏组织信息数据。第一数据处理包括但不限于任何一种从采集的数据中推算出心脏组织位移和/或变形的处理方法。
根据每一次瞬态弹性信息采集得到的超声信号，推算出待成像区内的弹性波速度和弹性，得到第二心脏组织信息数据。对于瞬态弹性信息采集，每一次采集均可推算出待观察测区域内心脏组织的弹性波速度和(黏)弹性。数据处理的方法包括但不限于任何一种从剪切波性质推导出所观测心脏组织或材料的弹性或粘弹性的方法。对于瞬态弹性信息采集，每一次采集均可推算出待观察测区域内心脏组织的弹性波速度和(黏)弹性。
将得到的二维心脏组织应变图和弹性(或(黏)弹性)波速图按所记录的对应超声换能器的位置数据转换到心脏组织所对应的位置，得到待成像区的具体位置。将第一心脏组织信息数据和第二心脏组织信息数据按照时间顺序排列，得到待成像区在一个采集周期内随时间变化的心脏组织应变图、弹性波速图和(黏)弹性波速图。
在同一个观测位置执行前述操作，可得到心脏组织弹性随时间的变化，即心脏组织的非线性力学特性(nonlinearity)。旋转探头，在同一区域沿着不同方向执行前述操作，可得到心脏组织不同方向的非线性力学特性，最终可反映该处心脏组织的动态各项异性(anisotropy)的力学属性。本实施例通过调整探头位置对心脏组织分区域扫查，将二维超声成像拓展到三维；然后重建得到三维空间中心脏腔室结构、心肌心脏组织应变和弹性波速(或(黏)弹性)的分布。
经过实验论证，采用本实施例的方案对心脏内心脏组织消融前、后分别进行前述操作，能够准确获得观察区域内消融前后的心脏组织弹性(或硬度)图，据此确定实际已消融区域范围。此外，本实施例的心脏组织的力学参数测量方法，还可用于血管壁或其他具有管、腔状结构的器官室、壁软心脏组织的力学参数测量。
本实施例提出了一种心脏组织的力学参数测量方法，能够在一个心跳周期中的各个时刻对心脏组织进行三维多模态成像及力学参数测量。本实施例的方案不仅能够从心脏内部进行多模态超声成像，还能实现心脏组织的力学特性测量。通过剪切波弹性成像，可以测出心脏组织的弹性；通过应变成像，可测量出心脏组织动态应变和位移的相关信息。通过多次的多模态成像采集，可对心脏内相同或不同位置进行多角度多截面的数据采集，更全面获取心脏内的信息，便于诊断。通过一次采集序列可同时对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，无需单独进行成像，即可测量任意时刻或受力状态下心脏组织动态应变和弹性等相关信息，更有利于临床诊断。
实施例2
本实施例提供了一种心脏组织的力学参数测量系统，将实施例1的一种心脏组织的力学参数测量方法系统化，使其更具实用性。系统的结构框图如说明书附图6所示，具体方案如下：
一种心脏组织的力学参数测量系统，系统包括如下，
检测单元A1，用于将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像；
区域获取单元A2，用于调整所述探头的位置，获取心脏内部的待成像区；
多模态成像单元A3，用于基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行所述多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号；其中，所述多模态成像采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行多种用于力学弹性成像的信号采集。优选地，用于力学弹性成像的信号采集包括用于超声应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集
力学参数计算单元A4，用于结合多模态成像采集的时间序列，处理采集到的超声信号，计算得到所述待成像区的心脏组织的力学参数。
其中，多模态成像单元A3具体包括：对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集；进行第一次单帧图像采集，得到关于超声应变成像的第一帧图像；完成第一单帧图像采集后，立即对待成像区进行第一次瞬态弹性信息采集，得到关于剪切波弹性成像在初始时刻的弹性数据；完成第一次瞬态弹性信息采集后，以第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的弹性数据；当以第一采集频率完成单帧图像采集，并以第二采集频率完成瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的多模态成像采集。
本实施例提供了一种心脏组织的力学参数测量系统，将实施例1的一种心脏组织的力学参数测量方法系统化，使其更具实用性。
实施例3
本实施例提供了一种心脏组织的力学参数测量装置，能够实施例1的力学参数测量方法，装置的结构示意图如说明书附图2所示，具体方案如下：
一种心脏组织的力学参数测量装置，包括如下：
超声成像导管系统1，包括相互连接的探头11和超声成像导管12，探头11上设置有超声换能器111；将超声成像导管12连同探头11沿血管插入心脏，通过超声换能器111发射和接收信号对心脏内部进行实时B模式成像；超声成像导管12连接转向控制机构13，转向控制机构13连接连接插头14。通过转向控制机构13调整探头11位置，通过连接插头14实现超声成像导管12与其他装置的连接。
多模态超声成像系统2，通过连接插头14连接超声成像导管系统1，用于控制超声换能器111发射和接收超声信号，以及控制超声信号的转换、存储、处理及图像显示。
超声换能器111可沿超声成像导管12的轴线做360°旋转，以使探头11多角度多截面的对心肌心脏组织进行成像。
本发明提供了一种心脏组织的力学参数测量方法及其系统，能够在一个心跳周期中的各个时刻对心脏组织进行三维多模态成像及力学参数测量。方案不仅能够从心脏内部进行多模态超声成像，还能实现心脏组织的力学特性测量。通过剪切波弹性成像，可以测出心脏组织的弹性；通过应变成像，可测量出心脏组织动态应变和位移的相关信息。通过多次的多模态成像采集，可对心脏内相同或不同位置进行多角度多截面的数据采集，更全面获取心脏内的信息，便于诊断。通过一次采集序列可同时对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，无需单独进行成像，即可测量任意时刻或受力状态下心脏组织动态应变和弹性等相关信息，更有利于临床诊断。
本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机系统可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
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。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种心脏组织的力学参数测量方法，其特征在于，包括如下：
将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像；
调整所述探头的位置，获取心脏内部的待成像区；
基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行所述多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号；
结合多模态成像采集的时间序列，处理采集到的超声信号，计算得到所述待成像区的心脏组织的力学参数；
其中，所述多模态成像采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行多种用于力学弹性成像的信号采集。
2.根据权利要求1所述的力学参数测量方法，其特征在于，所述力学参数包括心脏组织的心腔结构、动态位移、应变随时间的变化及弹性信息随时间的变化。
3.根据权利要求1所述的力学参数测量方法，其特征在于，依据待成像区的尺寸、在心脏中所处位置、声衰减设定所述多模态成像采集的成像参数；所述成像参数包括成像深度、激励电压、发射脉冲长度、发射接收延迟。
4.根据权利要求1所述的力学参数测量方法，其特征在于，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集，以得到心脏组织的动态位移、应变和弹性信息。
5.根据权利要求4所述的力学参数测量方法，其特征在于，用于超声应变成像的信号采集包括至少一次的单帧图像采集，一次单帧图像采集得到的各个单帧图像能够合成一帧心脏组织高质量超声B图像；
用于剪切波弹性成像的信号采集包括至少一次的瞬态弹性信息采集，一次瞬态弹性信息采集具体包括：通过发射高能声束并在待成像区的心脏组织中激励出弹性波，再对心脏组织进行快速发射和接收超声信号以追踪所述弹性波的传播。
6.根据权利要求5所述的力学参数测量方法，其特征在于，“对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集”，具体包括：
先进行第一次单帧图像采集，完成所述第一次单帧图像采集后，立即对所述待成像区进行第一次瞬态弹性信息采集；或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成所述第一次瞬态弹性信息采集后，立即对所述待成像区进行第一次单帧图像采集；
完成所述第一次瞬态弹性信息采集和所述第一次单帧图像采集后，以所述第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以所述第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的瞬态弹性信息；
当以所述第一采集频率完成单帧图像采集，并以所述第二采集频率完成瞬态弹性信息采集瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。
7.根据权利要求4所述的力学参数测量方法，其特征在于，所述采集周期不小于一个完整的心脏周期；
且一个采集周期内，包括至少两次用于超声应变成像的信号采集和至少两次用于剪切波弹性成像的信号采集。
8.根据权利要求5所述的力学参数测量方法，其特征在于，相邻两次单帧图像采集之间的时间间隔不大于相邻两次瞬态弹性信息采集的时间间隔；
相邻两次单帧图像采集之间的时间间隔不小于一次剪瞬态弹性信息采集的采集时间。
9.一种心脏组织的力学参数测量系统，其特征在于，系统包括如下，
检测单元，用于将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心脏，对心脏内部进行实时B模式成像；
区域获取单元，用于调整所述探头的位置，获取心脏内部的待成像区；
多模态成像单元，用于基于心跳周期设定预设多模态成像采集的采集周期及成像参数，对待成像区进行所述多模态成像采集，得到探头所采集到的超声信号；其中，所述多模态成像采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行多种用于力学弹性成像的信号采集；
力学参数计算单元，用于结合多模态成像采集的时间序列，处理采集到的超声信号，计算得到所述待成像区的心脏组织的力学参数。
10.根据权利要求9所述的力学参数测量系统，其特征在于，所述多模态成像单元具体包括：对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集；
先进行第一次单帧图像采集，完成所述第一次单帧图像采集后，立即对所述待成像区进行第一次瞬态弹性信息采集；或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成所述第一次瞬态弹性信息采集后，立即对所述待成像区进行第一次单帧图像采集；
完成所述第一次瞬态弹性信息采集和所述第一次单帧图像采集后，以所述第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以所述第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的瞬态弹性信息；
当以所述第一采集频率完成单帧图像采集，并以所述第二采集频率完成瞬态弹性信息采集瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。
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