CN116269480A - 一种检测组织粘度的超声成像方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测组织粘度的超声成像方法及系统，其方法包括：向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。通过线性拟合的方法求解粘度值不仅简单高效同时还鲁棒性更强，可以实现在不调用模型的前提下获取到目标组织的粘度超声图像，既保证了成像的稳定性，同时大大地降低了成像时长。
Description
技术领域
本发明涉及超声成像技术领域，尤其涉及一种检测组织粘度的超声成像方法及系统。
背景技术
目前，肝脏疾病种类较多，肝纤维化、炎症、酒精肝、脂肪肝，彩超设备针对不同疾病开发相对应的成像技术，如剪切波弹性成像、衰减成像，粘弹性能够作为诊断肝病的有效方法，其大多数都是通过彩超设备的处理器调用模型对组织图谱求解来最终生成粘度图像，其存在以下问题：由于模型使用的参数过多并且故而在模型求解过程中耗费大量时长导致既费时同时由于参数缺失导致不稳定情况的发生，降低了成像稳定性。
发明内容
针对上述所显示出来的问题，本发明提供了一种检测组织粘度的超声成像方法及系统用以解决背景技术中提到的由于模型使用的参数过多并且故而在模型求解过程中耗费大量时长导致既费时同时由于参数缺失导致不稳定情况的发生，降低了成像稳定性的问题。
一种检测组织粘度的超声成像方法，包括以下步骤：
向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；
对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；
根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；
基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
优选的，所述向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号，包括：
配置多组信号发射电路，在每组信号发射电路的探头上生成长脉冲信号；
设置每组信号发射电路的长脉冲信号的脉冲周期，通过探头将设置后的多组信号发射电路对应的长脉冲信号发射到目标组织里；
检测目标组织受长脉冲信号发生震动而产生的多组回波信号的信号源；
利用预先配置的信号接收电路从每组回波信号的信号源接收该组回波信号。
优选的，所述对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换，包括：
获取每组剪切波信号的信号频率变化情况，基于所述信号频率变化情况对每组回波信号进行行位划分，获取划分结果；
根据划分结果选择出每组回波信号中高行位信号数据和低行位信号数据；
对每组回波信号中的低行位信号数据进行信号补偿，获取补偿后的低行位数据；
将每组回波信号中补偿后的低行位信号数据和高行位信号数据输入到模数转化器中进行模数转换，获取转换结果。
优选的，对转换结果进行数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像，包括：
根据转换结果获取多组回波信号的数字格式信号数据；
将每组回波信号的数字格式信号数据输入到数据解调器中确定该组回波信号在相位变化下的数据信号变化情况；
根据每组回波信号在相位变化下的数据信号变化情况生成该组回波信号对应的回波二维频谱图像。
优选的，在根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况之前，还包括：
根据预设剪切波传播方程确定剪切波信号在目标组织中传播过程中相位速度与角频率和空间频率的关系，具体为：
预设剪切波传播方程表示为：
其中，U(x，t)表示为预设剪切波传播方程，x代表空间位置，t代表时间，w代表角频率，k代表空间频率，c代表相位速度；
根据预设剪切波传播方程确定相位速度与角频率和空间频率的关系为c＝w/k。
优选的，根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况，包括：
确定每组回波信号对应的有效频率范围；
根据每组回波信号对应的有效频率范围结合该组回波信号对应的回波二维频谱图像确定每个频率点对应的剪切波信号最大灰度值和该频率点应的纵轴波数值；
根据每个频率点对应的剪切波信号最大灰度值和该频率点应的纵轴波数值计算出该频率点的相位速度；
将每组回波信号的每个频率点的相位速度进行整合以获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况。
优选的，所述基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示，包括：
将每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况进行拟合，获取拟合结果；
根据拟合结果获取斜率，将斜率确认为粘度值；
根据每组回波信号的多个粘度值生成第一粘度图谱，将所述第一粘度图谱进行合成以生成第二粘度图谱；
根据所述第二粘度图谱生成目标组织的粘度超声二维图像，将所述粘度超声二维图像投射到预设显示设备上进行显示。
一种检测组织粘度的超声成像系统，该系统包括：
接收模块，用于向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；
处理模块，用于对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；
获取模块，用于根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；
合成模块，用于基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明所提供的一种检测组织粘度的超声成像方法的工作流程图；
图2为本发明所提供的一种检测组织粘度的超声成像方法的另一工作流程图；
图3为本发明所提供的一种检测组织粘度的超声成像方法的又一工作流程图；
图4为本发明所提供的一种基于硬件模块和软件模式合作实现的检测组织粘度的超声成像方法实施例截图；
图5为信号数据处理流程截图；
图6为剪切波的二维频谱图像；
图7为一定频率范围内的相位速度线性拟合结果；
图8为多组包含剪切波的回波信号各自数据的粘度图谱以及三者合成后的粘度图谱；
图9为本发明所提供的一种检测组织粘度的超声成像系统的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
目前，肝脏疾病种类较多，肝纤维化、炎症、酒精肝、脂肪肝，彩超设备针对不同疾病开发相对应的成像技术，如剪切波弹性成像、衰减成像，粘弹性能够作为诊断肝病的有效方法，其大多数都是通过彩超设备的处理器调用模型对组织图谱求解来最终生成粘度图像，其存在以下问题：由于模型使用的参数过多并且故而在模型求解过程中耗费大量时长导致既费时同时由于参数缺失导致不稳定情况的发生，降低了成像稳定性。为了解决上述问题，本实施例公开了一种检测组织粘度的超声成像方法。
一种检测组织粘度的超声成像方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101、向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；
步骤S102、对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；
步骤S103、根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；
步骤S104、基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
上述技术方案的工作原理为：向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
上述技术方案的有益效果为：通过对目标组织进行多组脉冲信号发射并接收反馈剪切波信号来计算剪切波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况进而生成粘度图谱，通过线性拟合的方法求解粘度值不仅简单高效同时还鲁棒性更强，可以实现在不调用模型的前提下获取到目标组织的粘度超声图像，既保证了成像的稳定性，同时大大地降低了成像时长，解决了现有技术中由于模型使用的参数过多并且故而在模型求解过程中耗费大量时长导致既费时同时由于参数缺失导致不稳定情况的发生，降低了成像稳定性的问题。
在一个实施例中，如图2所示，所述向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号，包括：
步骤S201、配置多组信号发射电路，在每组信号发射电路的探头上生成长脉冲信号；
步骤S202、设置每组信号发射电路的长脉冲信号的脉冲周期，通过探头将设置后的多组信号发射电路对应的长脉冲信号发射到目标组织里；
步骤S203、检测目标组织受长脉冲信号发生震动而产生的多组回波信号的信号源；
步骤S204、利用预先配置的信号接收电路从每组回波信号的信号源接收该组回波信号。
上述技术方案的有益效果为：通过配置多组信号发射电路可以保证后续数据的参考性同时也可以使得后续信号数据更加具有说服力，进一步地提高了实用性和稳定性。
在一个实施例中，如图3所示，所述对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换，包括：
步骤S301、获取每组剪切波信号的信号频率变化情况，基于所述信号频率变化情况对每组回波信号进行行位划分，获取划分结果；
步骤S302、根据划分结果选择出每组回波信号中高行位信号数据和低行位信号数据；
步骤S303、对每组回波信号中的低行位信号数据进行信号补偿，获取补偿后的低行位数据；
步骤S304、将每组回波信号中补偿后的低行位信号数据和高行位信号数据输入到模数转化器中进行模数转换，获取转换结果。
上述技术方案的有益效果为：通过对低行位信号数据进行信号补偿可以使的剪切波信号在进行模数转化之前保证最佳质量，为后续工作奠定了基础，进一步地提高了稳定性和可靠性。
在一个实施例中，对转换结果进行数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像，包括：
根据转换结果获取多组回波信号的数字格式信号数据；
将每组回波信号的数字格式信号数据输入到数据解调器中确定该组回波信号在相位变化下的数据信号变化情况；
根据每组回波信号在相位变化下的数据信号变化情况生成该组回波信号对应的回波二维频谱图像。
上述技术方案的有益效果为：通过根据相位变化下的数据信号变化情况生成每组回波信号对应的回波二维频谱图像可以准确和直观地绘制出每组回波信号的频谱图像，使得绘制图像更加符合实际，进一步地提高了实用性。
在一个实施例中，在根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况之前，还包括：
根据预设剪切波传播方程确定剪切波信号在目标组织中传播过程中相位速度与角频率和空间频率的关系，具体为：
预设剪切波传播方程表示为：
其中，U(x，t)表示为预设剪切波传播方程，x代表空间位置，t代表时间，w代表角频率，k代表空间频率，c代表相位速度；
根据预设剪切波传播方程确定相位速度与角频率和空间频率的关系为c＝w/k。
上述技术方案的有益效果为：通过根据公式确定相位速度计算公式可以后续快速地根据频谱图像计算出不同频率点下每组剪切波信号的传播相位速度，提高了数据获取效率，进一步地提高了工作效率。
在一个实施例中，根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况，包括：
确定每组回波信号对应的有效频率范围；
根据每组回波信号对应的有效频率范围结合该组回波信号对应的回波二维频谱图像确定每个频率点对应的剪切波信号最大灰度值和该频率点应的纵轴波数值；
根据每个频率点对应的剪切波信号最大灰度值和该频率点应的纵轴波数值计算出该频率点的相位速度；
将每组回波信号的每个频率点的相位速度进行整合以获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况。
上述技术方案的有益效果为：通过每组回波信号对应的有效频率范围可以准确地筛选出每组回波信号的有效频率点范围进而求出在该范围内的相位速度变化情况，为后续获取目标组织的粘度图像提供了有效可靠的参考样本，进一步地提高了实用性和稳定性以及可靠性。
在一个实施例中，所述基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示，包括：
将每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况进行拟合，获取拟合结果；
根据拟合结果获取斜率，将斜率确认为粘度值；
根据每组剪切波信号的多个粘度值生成第一粘度图谱，将所述第一粘度图谱进行合成以生成第二粘度图谱；
根据所述第二粘度图谱生成目标组织的粘度超声二维图像，将所述粘度超声二维图像投射到预设显示设备上进行显示。
上述技术方案的有益效果为：可以使得最终的粘度图谱更加完整和符合实际，进一步地提高了实用性和可靠性。
在一个实施例中，如图4所示，本实施例公开了一种基于硬件模块和软件模式合作实现的检测组织粘度的超声成像方法，具体为：
发射电路通过探头向组织内发射一段长脉冲，大约500-600个脉冲周期，使组织发生震动从而产生一个横向传播的剪切波，然后紧接着发射一组平面波序列，接收电路通过探头接收数据，同时在硬件模块上完成模拟信号到数字信号的转换，对数据解调抽取后通过PCIE上传到软件模块上，在软件模块上完成波束合成以及后续的成像信号链路生成二位图像后最终显示在屏幕上，软件模块和硬件模块之间通过PCIE传输数据。
虑到剪切波在组织内传播时的衰减情况，往往传播1-2cm的距离就会消失，长脉冲激励需要分区域进行，最后将多个区域的粘度结果拼接在一起，这时需要软硬件之间做一个同步机制，每采集的一组数据及时上传至软件，软件接收到数据后马上处理得到结果后将数据存储在缓存中，等三组数据都处理完毕后，将最终结果求和。这样的结构的优点：1.节省硬件存储的开销，采集完的数据马上上传给软件。2.减少PCIE的传输压力，如果三组数据同时上传，数据量大对PCIE的传输存在压力，采用分批次传输更合理。3.软硬件同时工作，并行处理节省时间，硬件传输一组数据后软件立即对该组数据处理，此时硬件可以采集下一组数据，循环罔替，如图5所示。
在本实施例中，剪切波的二维频谱图像如图6所示，将相位速度做线性拟合，斜率即为粘度值，如图7所示，三组数据的粘度图谱，合成后的粘度图谱，如图8所示。
本实施例还公开了一种检测组织粘度的超声成像系统，如图9所示，该系统包括：
接收模块901，用于向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；
处理模块902，用于对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；
获取模块903，用于根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；
合成模块904，用于基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
上述技术方案的工作原理及有益效果在方法权利要求中已经说明，此处不再赘述。
本领域技术用户员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；
对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；
根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；
基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
2.根据权利要求1所述检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，所述向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号，包括：
配置多组信号发射电路，在每组信号发射电路的探头上生成长脉冲信号；
设置每组信号发射电路的长脉冲信号的脉冲周期，通过探头将设置后的多组信号发射电路对应的长脉冲信号发射到目标组织里；
检测目标组织受长脉冲信号发生震动而产生的多组回波信号的信号源；
利用预先配置的信号接收电路从每组回波信号的信号源接收该组回波信号。
3.根据权利要求1所述检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，所述对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换，包括：
获取每组剪切波信号的信号频率变化情况，基于所述信号频率变化情况对每组回波信号进行行位划分，获取划分结果；
根据划分结果选择出每组回波信号中高行位信号数据和低行位信号数据；
对每组回波信号中的低行位信号数据进行信号补偿，获取补偿后的低行位数据；
将每组回波信号中补偿后的低行位信号数据和高行位信号数据输入到模数转化器中进行模数转换，获取转换结果。
4.根据权利要求3所述检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，对转换结果进行数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像，包括：
根据转换结果获取多组回波信号的数字格式信号数据；
将每组回波信号的数字格式信号数据输入到数据解调器中确定该组回波信号在相位变化下的数据信号变化情况；
根据每组回波信号在相位变化下的数据信号变化情况生成该组回波信号对应的回波二维频谱图像。
5.根据权利要求1所述检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，在根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况之前，还包括：
根据预设剪切波传播方程确定剪切波信号在目标组织中传播过程中相位速度与角频率和空间频率的关系，具体为：
预设剪切波传播方程表示为：
其中，U(x，t)表示为预设剪切波传播方程，x代表空间位置，t代表时间，w代表角频率，k代表空间频率，c代表相位速度；
根据预设剪切波传播方程确定相位速度与角频率和空间频率的关系为c＝w/k。
6.根据权利要求5所述检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况，包括：
确定每组回波信号对应的有效频率范围；
根据每组回波信号对应的有效频率范围结合该组回波信号对应的回波二维频谱图像确定每个频率点对应的剪切波信号最大灰度值和该频率点应的纵轴波数值；
根据每个频率点对应的剪切波信号最大灰度值和该频率点应的纵轴波数值计算出该频率点的相位速度；
将每组回波信号的每个频率点的相位速度进行整合以获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况。
7.根据权利要求1所述检测组织粘度的超声成像方法，其特征在于，所述基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示，包括：
将每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况进行拟合，获取拟合结果；
根据拟合结果获取斜率，将斜率确认为粘度值；
根据每组回波信号的多个粘度值生成第一粘度图谱，将所述第一粘度图谱进行合成以生成第二粘度图谱；
根据所述第二粘度图谱生成目标组织的粘度超声二维图像，将所述粘度超声二维图像投射到预设显示设备上进行显示。
8.一种检测组织粘度的超声成像系统，其特征在于，该系统包括：
接收模块，用于向目标组织发射多组长脉冲并接收由目标组织反馈的多组包含剪切波的回波信号；
处理模块，用于对所述多组包含剪切波的回波信号进行模数转换和数据解调处理，获取每组回波信号对应的回波二维频谱图像；
获取模块，用于根据每组回波信号对应的回波二维频谱图像获得该组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况；
合成模块，用于基于每组回波信号在目标组织内传播时的相位速度变化情况对多组回波信号进行粘度图谱合成以生成二维图像进行显示。
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