CN115517710A - 基于调整平面波发射角度数的造影成像方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于调整平面波发射角度数的造影成像方法,包括:接收扫查切面内的回波数据,根据所述回波数据计算造影成像的血流速度,并索引预存关联关系,获得与所述扫查切面的扫查深度、血流速度信息相对应的最佳平面波发射角度数量;以所述最佳发射角度数量发射平面波,并对反射的回波数据进行复合,生成图像;其中,所述预存关联关系为:在模拟环境下,确定的每个扫查深度下每种血流速度达到最高对比噪声比的最佳平面波发射角度数量,从而提高了平面波造影的图像质量。
Description
技术领域
本发明涉及医学超声造影成像技术领域,尤其涉及一种基于调整平面波发射角度数的造影成像方法、系统及存储介质。
背景技术
平面波造影成像目前广泛应用于浅表等造影成像中,有着帧率高,对微泡的击碎少等特点。在使用平面波造影时,为了提升分辨率以及图像对比噪声比(Contrast toNoise Ratio,CNR),经常使用平面波多角度发射,并对接收到的各角度信号进行复合的方法。
发射角度数的增加会提升图像对比噪声比(Contrast to Noise Ratio,CNR),但是在对一些较高流速的血流成像时,过多的角度,会使得用来复合生成一帧平面波造影图像的各角度数据间相关性变差,从而导致复合后信号变弱,CNR降低,图像质量变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于调整平面波发射角度数的造影成像方法、系统及存储介质。
为了实现上述发明目的,本发明提供一种调整平面波发射角度数的方法,所述方法包括步骤:接收扫查切片面内的回波数据,根据所述回波数据计算造影成像的血流速度,并索引预存关联关系,获得与所述扫查切面的扫查深度、血流速度信息相对应的最佳平面波发射角度数量;以所述最佳发射角度数量发射平面波,并对反射的回波数据进行复合,生成图像;其中,所述预存关联关系为:在模拟环境下,确定的每个扫查深度下每种血流速度达到最高对比噪声比的最佳平面波发射角度数量。
作为本发明的进一步改进,所述方法还包括:获得所述回波数据的最大血流速度和平均血流速度;若最大血流速度和平均血流速度的差值小于预设阈值,则以最大血流速度作为计算造影成像的血流速度,以获得最佳平面波发射角度数量。
作为本发明的进一步改进,所述方法还包括:若所述最大血流速度和平均血流速度的差值大于等于预设阈值,则以平均血流速度作为计算造影成像的血流速度,以获得最佳平面波发射角度数量。
作为本发明的进一步改进,所述方法还包括:以所述最佳平面波发射角度数量M,发射平面波,并对反射的M个回波数据进行复合,生成第一帧图像;以所述最大血流速度获得相对应的最佳平面波发射角度数量N;从所述反射的M个回波数据中选取中间对称的N个回波数据进行复合,生成第二帧图像;对第一帧图像和第二帧图像进行复合,生成图像。
作为本发明的进一步改进,所述方法还包括:在所述模拟环境下,发射平面波的回波数据包括管外噪声数据和管内微泡数据。
作为本发明的进一步改进,所述方法包括:从所述发射平面波的回波数据中任意选取区域面积、扫查深度都相同的管内微泡数据和管外噪声数据;计算所述管内微泡数据与管外噪声数据的比值得到所述回波数据的对比噪声比。
作为本发明的进一步改进,所述方法还包括:计算所述对比噪声比的每个扫查深度、每种血流速度、每个平面波发射角度数量都是在预设范围内。
作为本发明的进一步改进,所述“根据所述回波数据计算造影成像的血流速度”具体包括:按照预设角度依次调整平面波偏转角度,并获得每个偏转角度下的回波数据;对所述回波数据进行波束合成,利用多普勒频移法,计算相邻两个偏转角度下的I/Q数据;根据所述I/Q数据,获取回波数据中每个采样点的血流速度。
本发明还提供一种基于调整平面波发射角度数的造影成像系统,该系统包括:预存关联关系模块、平面波回波接收模块、血流速度处理模块、图像处理模块、图像输出模块,所述系统用于执行上述任意一项基于调整平面波发射角度数的造影成像方法。
本发明还提供一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项基于调整平面波发射角度数的造影成像方法。
与现有技术相比,本发明提供一种基于调整平面波发射角度数的造影成像的方法,根据接收扫查切面的回波数据计算造影成像的血流速度,再根据在模拟环境下获得的预存关联关系获得与所述扫查切面的扫查深度、血流速度信息相对应的最佳平面波发射角度数量;根据所述最佳平面波发射角度数动态调整平面波的发射参数,实现平面波发射角度数量的自适应优化,提高了发射的灵活性;以所述最佳发射角度数发射平面波,并对发射的回波数据进行复合,生成图像,提高了图像的质量。
附图说明
图1是本发明实施例中基于调整平面波发射角度数的造影成像方法的流程图。
图2是本发明实施例中回波数据中管内微泡数据和管外噪声数据示意图。
图3a是本发明实施例中不同深度不同血流速度和不同发射角度数的对比噪声比示意图。
图3b是本发明实施例中不同深度不同血流速度不同发射角度数和不同发射范围的对比噪声比示意图。
图4是本发明实施例中相同深度相同血流速度下对比噪声比与角度数关系示意图。
图5是本发明实施例中待扫查区域血流速度与累积密度关系示意图。
图6是本发明实施例中基于调整平面波发射角度数的造影成像方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
需要说明的是,术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请公开了一个实施方式的一种基于调整平面波发射角度数的造影成像的方法,虽然本申请提供了如下述实施方式或流程图1所述的方法操作步骤,但是基于常规或者无需创造性的劳动,所述方法在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中,这些步骤的执行顺序不限于本申请实施方式中所提供的执行顺序。如图1所示,本发明实施例提供了一种基于调整平面波发射角度数的造影成像的方法,所述方法包括以下若干步骤,下面对所述方法及每个步骤分别进行说明:
步骤101,获取模拟环境下的多组平面波回波数据;
所述模拟环境是一种模仿人体组织的模型环境,比如模仿人体血管组织的血流体模,扫查该血流体模,根据预设的平面波发射角度范围和发射角度数量,获得平面波发射的多个偏转角度,其中,所述预设的平面波发射角度范围一般是以0°为中心点对称分布的,比如[-15°,15°]。根据所述多个偏转角度,控制发射端按照所述的多个偏转角度向模拟环境的待扫查区域发射平面波,得到多个回波信号,并对所述多个回波信号进行复合生成一帧平面波回波数据,其中,平面波的发射角度是存在于预设角度范围内且是均匀分布在预设角度范围内的。若存在多组发射角度数量,则会产生多组平面波回波数据。
于一具体实施例中,预设的角度范围是[-10°,10°]、预设角度数量为5个,根据所述角度范围和所述角度数量可计算出对应的平面波发射角度值,即发射角度数量为5对应的平面波角度值为[-10°、-5°、0°、5°、10°],发射端根据这5个平面波发射角度产生5个回波信号数据,对这5个回波信号数据进行复合生成一帧平面波回波数据。类似的,如果预设的角度数量变成6,则对产生的6个回波数据进行复合产生另外一帧平面波回波数据,改变发射角度数直到产生第N帧平面波回波数据。
步骤102,根据多组平面波回波数据产生预存关联关系;
利用血流体模来仿照人体血管,在超声造影剂微泡的介入下,将微泡造影剂注入到管内,所以当接收到任意一帧平面波回波数据时,该回波数据的对比噪声比(CNR)可以通过计算管内微泡数据与管外噪声数据的比值获得,具体是根据接收到的平面波回波数据,选择面积大小相同、所在深度也相同的两块区域信号,这两块区域信号分别表示管内微泡数据和管外噪声数据,如图2所示,再通过计算管内微泡数据与管外噪声数据的比值得到对比噪声比,该对比噪声比可使用公式(1)来计算。
其中IN代表管内微泡区域,OUT代表管外区域。
另外,对比噪声比的大小会受到选取区域IN和区域OUT所在的深度、微泡内血流的速度和平面波发射的角度数量等多个因素的影响,因此假设发射角度的范围是固定的,在不同深度下,不同血流速度,不同平面波角度数量,计算得到的对比噪声比(CNR)值也是各不相同的,如图3a所示。另外对比噪声比的大小还会受到平面波发射角度范围的影响,当平面波发射的角度范围不是固定时,即使是相同的角度数量所得到的对比噪声比也是不一样的,如图3b所示,但是对比噪声比的计算方法是相同的,此处就不做具体描述。
在计算得到所有的对比噪声比(CNR)值后,再通过比较所有的(CNR)值确定每个深度下,每种血流速度达到最大(CNR)值需设定的平面波角度数量。比如,在深度x,流速y的情况下,计算得到了z个角度数量的对比信噪比(CNR)值,将这z个对比噪声比(CNR)数据用曲线形式表示出来,如图4所示,当平面波发射角度数量较少时,随着角度数量增加,对比噪声比(CNR)缓慢提升,此时角度间信号失相关带来的影响并不明显,随着角度数量逐渐增多,角度信号失相关导致信号减弱越来越明显,直至大于角度增加对对比噪声比(CNR)的提升,于是,随着角度数量增加,对比噪声比(CNR)呈现先增加后降低的趋势,具体地,如图4所示,达到最大对比噪声比(CNR)对应的角度数A是在深度x,流速为y情况下的最佳平面波角度数量,这种情况针对的是有流速的场景下,如果流速为0,那对比噪声比的大小会随着角度数的增加而单调递增的。
因此取对比噪声比(CNR)最大值对应的角度数量作为最佳平面波发射角度数量,对于一些极值不存在拐点的情况,比如速度很小或很大时,仍然可以选用对比噪声比(CNR)最大值对应的角度数量作为最佳平面波发射角度数量。在统计和计算完所有对比噪声比(CNR)数据后,我们确定每个扫查深度下每种血流速度达到最高对比噪声比的最佳平面波发射角度数量,形成预存关联关系,便于后续索引操作。
步骤103,获取血管扫查切面的回波数据,计算最大血流速度和平均血流速度;
根据预设的角度数量向血管发射平面波,获取反射的血流回波数据,并对所述血流回波数据进行处理获得回波数据中每个采样点的血流速度。具体地,按照预设角度依次调整平面波偏转角度,并获得每个偏转角度下的回波数据,对所述回波数据进行波束合成,利用多普勒频移法,计算相邻两个偏转角度下的I/Q数据,根据所述I/Q数据,获取回波数据中每个采样点的血流速度。或者根据预设的角度数量发射相邻两次平面波,分别对其复合产生两帧回波数据,利用多普勒频移法,计算这两帧回波数据的I/Q数据,以获得回波数据中每个采样点的血流速度。
根据回波数据中每个采样点的血流速度,确定其最大血流速度,但是为了排除呼吸等剧烈运动产生的速度干扰,使得我们获取到的最大血流速度并不是由于外界影响产生的,所以我们可以预设一个累积概率,比如是0.95,根据所述回波数据中的不同血流速度求其累积概率分布,获取与预设概率相同的累积概率对应的最大血流速度,如图5所示,假设m为预设概率,那对应的血流速度n是最大血流速度,记作Scdf。若我们计算出不同血流速度对应的累积概率没有与预设概率有完全相同值时,则取与预设概率最接近的概率对应的血流速度为最大血流速度。比如,累积概率为0.947对应的血流速度值为10mm/s,0.951对应的速度值是12mm/s,则最大血流速度取12mm/s。
但是考虑到一些待扫查区域中只有很小的一部分为高流速血管,其余大部分皆为实质或低速血流的情况。为了保证高速血流信号强度,降低平面波发射角度数会导致其余大部分实质或低速血流的对比噪声比(CNR)降低,为了计算这种情况下的最大血流速度,我们可以根据回波数据中每个采样点的血流速度计算出其平均血流速度,所述平均血流速度对应的发射角度数可以保证实质或低速血流得对比噪声比(CNR)。
步骤104,根据平均血流速度和最大血流速度确定最佳平面波发射角度数量;
步骤105,以最佳平面波发射角度数量发射平面波,并对反射的回波数据进行复合,生成图像;
根据所述最大血流速度Scdf和平均血流速度Spdf,若最大血流速度Scdf和平均血流速度Spdf的差值小于预设阈值,则以最大血流速度Scdf作为计算扫查血管造影成像的血流速度,索引预存关联关系以获得最佳平面波发射角度数量,以所述最佳发射角度数量发射平面波,并对反射的回波数据进行复合,生成图像。
如果索引预存关联关系时,没有找到完全匹配的血流速度,可以找到与之速度最接近的血流速度对应的角度数量作为最佳平面波发射角度数量。
若最大血流速度Scdf和平均血流速度Spdf的差值大于等于预设阈值,则以平均血流速度Spdf作为计算扫查血管造影成像的血流速度,索引预存关联关系以获得最佳平面波发射角度数量M。
如图6所示,则以所述最佳平面波发射角度数量M,发射平面波,并对反射的M个回波数据进行复合,生成第一帧图像。以所述最大血流速度获得相对应的最佳平面波发射角度数量N,其中M大于等于N,从所述反射的M个回波数据中选取中间对称的N个回波数据进行复合,生成第二帧图像。对第一帧图像和第二帧图像进行复合,生成图像。在生成图像之前都需对复合后的数据做计算包络和对数压缩处理。
具体地,比如最佳平面波发射角度数量M为7,最大血流速度对应的最佳平面波发射角度数量N为3,预设的角度范围为[-15°,15°],则M个角度数量对应的角度值为[-15°、-10°、-5°、0°、5°、10°、15°],将发射这7个角度产生的回波数据进行复合生成第一帧图像,而角度数量N是3,则取所述7个角度值中间对称的3个角度值的回波数据,即取[-5°、0°、5°]对应的回波数据进行复合,生成第二帧图像。
本发明一实施例提供了一种基于调整平面波发射角度数的造影成像系统,该系统包括:预存关联关系模块,用于在模拟环境下,确定的每个扫查深度下每种血流速度达到最高对比噪声比(CNR)的最佳平面波发射角度数量;血流速度处理模块,用于对所述血流回波数据进行处理获得回波数据中每个采样点的血流速度,确定其最大血流速度和平均血流速度;图像处理模块,用于根据最大血流速度和平均血流速度确定对应的最佳平面波发射角度数量,生成图像。图像输出模块,用于输出最终图像,所述系统用于执行上述任意一项基于调整平面波发射角度数的造影成像方法。
本发明实施例还提供了一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项所述调整平面波发射角度数的造影成像方法。
综上,本发明提供的一种调整平面波发射角度数的造影成像的方法、系统及存储介质,在模拟环境下,产生预存关联关系;根据血管扫查切面内的回波数据,计算造影成像的血流速度,并根据预存关联关系,获得与所述扫查切面的扫查深度、血流速度信息对应的最佳平面波发射角度数量。动态调整发射平面波的角度数量,提高了参数调整的灵活性。以该最佳平面波发射角度数量发射平面波,并对反射的回波数据进行复合,并对其做计算包络、对数压缩等处理,产生图像,提高了平面波造影的图像质量。
应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于调整平面波发射角度数的造影成像方法,其特征在于,所述方法包括:
接收扫查切面内的回波数据,根据所述回波数据计算造影成像的血流速度,并索引预存关联关系,获得与所述扫查切面的扫查深度、血流速度信息相对应的最佳平面波发射角度数量;
以所述最佳发射角度数量发射平面波,并对反射的回波数据进行复合,生成图像;其中,所述预存关联关系为:
在模拟环境下,确定的每个扫查深度下每种血流速度达到最高对比噪声比的最佳平面波发射角度数量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
获得所述回波数据的最大血流速度和平均血流速度;
若最大血流速度和平均血流速度的差值小于预设阈值,则以最大血流速度作为计算造影成像的血流速度,以获得最佳平面波发射角度数量。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
若所述最大血流速度和平均血流速度的差值大于等于预设阈值,则以平均血流速度作为计算造影成像的血流速度,以获得最佳平面波发射角度数量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
以所述最佳平面波发射角度数量M发射平面波,并对反射的M个回波数据进行复合,生成第一帧图像;
以所述最大血流速度获得相对应的最佳平面波发射角度数量N;
从所述反射的M个回波数据中选取中间对称的N个回波数据进行复合,生成第二帧图像;
对第一帧图像和第二帧图像进行复合,生成图像。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
在所述模拟环境下,发射平面波的回波数据包括管外噪声数据和管内微泡数据。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
从所述发射平面波的回波数据中任意选取区域面积、扫查深度都相同的管内微泡数据和管外噪声数据;
计算所述管内微泡数据与管外噪声数据的比值得到所述回波数据的对比噪声比。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
计算所述对比噪声比的每个扫查深度、每种血流速度、每个平面波发射角度数量都是在预设范围内。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述“根据所述回波数据计算造影成像的血流速度”具体包括:
按照预设角度依次调整平面波偏转角度,并获得每个偏转角度下的回波数据;
对所述回波数据进行波束合成,利用多普勒频移法,计算相邻两个偏转角度下的I/Q数据;
根据所述I/Q数据,获取回波数据中每个采样点的血流速度。
9.一种基于调整平面波发射角度数的造影成像系统,其特征在于,该系统包括:预存关联关系模块、平面波回波接收模块、血流速度处理模块、图像处理模块、图像输出模块,所述系统用于执行如权利要求1-8任一项所述的方法。
10.一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任意一项所述的方法。
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CN116172612A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-05-30 | 逸超医疗科技(北京)有限公司 | 一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法 |
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