[发明专利]一种医用超声基波和谐波融合的图像优化方法

说明书

技术领域

本发明属于医学超声成像显示技术领域，涉及一种医用超声基波和谐波融合的图像优化方法。 

背景技术

医学超声影像技术是临床上最常用的医学影响之一，因其安全性、实时性、无痛无辐射及价格低廉等优点，广泛应用于临床检查和诊断，倍受广大医务工作者和患者的欢迎。B模式超声基波成像FI(fundamental image)是最基本也是最常用的成像技术，它能够为临床诊断提供器官的解剖结构，广泛应用于各个科室，例如：腹部器官诊断、产科中监测胎儿状态以及心脏瓣膜的诊断等。但B模式超声成像技术也有很多局限性，相对与CT等其他设备，超声图像分辨率较低，成像区域受限等。 

组织谐波成像THI(tissue harmonic image)技术是一种新的超声成像技术并且越来越得到广泛应用。超声波在人体组织内传播的过程中，因组织的非线性作用，逐渐产生频率为发送波频率整数倍的谐波信号，组织谐波成像技术对接收到的信号滤波得到二次谐波，利用此二次谐波形成图像。谐波信号频率提高所以纵向分辨率提高，谐波信号的主瓣相对于基波信号的主瓣更窄，所以谐波图像横向分辨率更好，谐波信号的旁瓣更低，所以谐波图像的噪声降低，对比度分辨率提高，另外，谐波信号的光栅现象减弱，所以谐波图像的伪影减弱。如图1，相对于基波信号，组织谐波的信号有更窄的主瓣和更低的旁瓣。 

但是，谐波信号是声波在人体组织内传播过程中逐渐产生的，所以在近场，没有或者有较弱的谐波信号，而相对电子噪声较强；谐波信号随深度增加而增强，但得到一定程度以后又会逐渐衰减，所以在远场，谐波信号变弱，相对电子噪声增强。如图2，组织谐波信号强度随深度而不同，谐波信号在近场信号较弱，随深度增加逐渐产生谐波信号，所以中场信号较强，但深度加深到一定程度以后又会迅速衰减；而基波信号强度随深度递减且高于谐波信号。 

因此，组织谐波图像在中场有较好的图像质量，而在近场和远场，因信号较弱而图像质量降低，超声基波信号则相对较强。可见，超声基波图像和谐波图像各有优缺点。在临床上单独使用一种方式难以得到高质量图像，两者成像技术的结合具有必要性，也有可行性。 

现有技术把超声基波图像和造影谐波图像融合。造影谐波成像技术是通过向静脉中注入超声造影剂来增强人体内血流部位的信号，有利于观察人体内毛细血管，现有技术是针对造影谐波成像能够增强病灶，基波成像能够提供清晰的组织边界的特点，提出了利用相同频率下采集的超声造影基波和谐波图像进行基于Curvele变换的图像融合方法，增强谐波图像中的组织边缘。该方法首先对超声造影基波和谐波图像进行Curvelet变换，对分解后的Curvelet系数融合，融合规则是：对低频部分加权平均，对高频部分绝对值取最大的方法，然后再经过Curvelet反变换得到融合后的图像。该技术获得组织边界和血管细节均清晰的超声图像，实现病灶区和组织边界的定位。 

现有技术的缺点： 

现有技术是基波图像与造影谐波图像融合，造影谐波成像技术是利用超声造影剂反射间的信号成像，超声造影剂信号高于基波信号约4倍，所以造影剂成像中非血管区域的组织结构信息很弱，其融合目的是把基波图像与血管信息结合。本发明是把基波图像与具有更高细节分辨率及对比度分辨率的组织谐波图像融合，组织谐波成像技术是利用声波在组织内传播过程中由于非线性作用产生的二次谐波成像，提高了组织图像的细节分辨率和对比度分辨率，相对于基波图像，图像质量有较大提升。 

现有技术的融合方法不适合用于超声基波与组织谐波图像融合，现有技术利用Curvelet分解的方法，但对于组织谐波图像的近场区域和远场区域，信号较弱，相对电子噪声就较大，该方法不能区分信噪比较低的区域，融合结果包含较多的电子噪声。本发明提出的基于归一化协方差系数和纹理分析的方法，考虑到了组织谐波图像的信噪比、分辨率、对比度等因素，融合结果中包含较少噪声。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种医用超声基波和谐波融合的图像优化方法，对超声图像品质优化，克服了超声基波图像细节分辨率和对比度分辨率低、伪影、光栅等因素导致的图像质量低及组织谐波图像近场和远场信号弱导致的信噪比低的问题，利用纹理分析和归一化协方差系数的方法，分析两者的细节分辨率、对比度、信噪比，利用纹理因子和归一化系数衡量两者图像质量从而决定两者权值，把基波信号和组织谐波信号结合。对于凸阵探头和相控阵探头，扫描转换前后坐标相对位置会发生变化，本发明是对扫面转换前的包络信号融合，然后扫描转换得到融合后的图像。 

其技术方案为：