[发明专利]一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法

说明书

本发明公开了一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法，是基于超声射频信号，计算背散射系数，再计算超声散射子直径参数并计算超声散射子直径多尺度图像的方法。将不同尺度的滑动窗口在超声射频信号上滑动，基于背散射系数，计算每个滑动窗口内的超声散射子直径参数，得到各尺度下的超声散射子直径参数值矩阵，将各尺度下的超声散射子参数值矩阵插值为超声射频信号的大小，并进行叠加平均，得到多尺度超声散射子直径参数矩阵，对多尺度超声散射子直径参数矩阵进行颜色映射，得到超声散射子直径多尺度图像。本发明的超声散射子直径多尺度成像方法可用于乳腺、肝脏等生物组织的超声组织定征。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及一种医学超声信号处理方法，更具体地，是利用超声背散射信号(射频信号)计算背散射系数，再计算超声散射子直径参数并进行多尺度成像的方法。

背景技术

超声成像因实时性好、价格低廉、无电离辐射等特点，在临床诊断中得到广泛应用。超声探头(换能器)发射超声波到组织中，超声波与组织发生散射、反射、衍射等一系列相互作用后，超声探头接收组织的背散射回波。临床常用的“B超”(B模式超声成像)是利用背散射信号(射频信号)的幅度信息进行成像，但丢失了频率等信息，导致超声成像的诊断信息有限。

生物软组织可建模为一系列超声散射子即散射声波的微小粒子的组合。超声探头发射超声波到软组织内，再接收来自散射子的背散射回波，所以超声射频信号又称为背散射信号。对于肝脏组织和乳腺组织，超声散射子包括肝细胞、乳腺细胞(漫散射子)和肝小叶、乳腺导管/小叶(相干散射子)等，它可以直接反映组织的微观结构。超声背散射信号蕴含着散射子重要的特性，如：散射子体积大小、声阻抗、浓度与排列等。另一方面，基于滑动窗口的超声散射子特性参数成像算法，均存在一个关键问题有待解决，即不同的窗口大小对散射子特性参数图像会产生影响；具体来说，较大的窗口可获得稳定的参数估计及更好的散射子参数图像平滑度，较小的窗口可获得更高的散射子参数图像分辨率。为了兼顾大窗口与小窗口的优势，本发明旨在提出一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法，利用超声背散射信号，计算背散射系数，再提取散射子直径参数并进行多尺度成像，该方法可对传统B超进行有效补充。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法，可用于乳腺、肝脏等生物组织的超声组织定征。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法，包括以下步骤：

(1)将矩形窗口在超声射频信号上滑动，所述超声射频信号的大小为M×N，即M条扫描线，每条扫描线包含N个采样点，相邻两条扫描线之间的间距为Int_lat米，相邻两个采样点之间的间距为Int_axi米。所述矩形窗口(即滑动窗口)的大小为M_w×N_w，表示M_w条扫描线×N_w个采样点。滑动窗口在X方向(扫描线方向)和Z方向(采样点方向)上滑动的步长分别为δ_X和δ_Z，共获得σ_X×σ_Z个滑动窗口，δ_X和δ_Z分别表示在X方向和Z方向上两个相邻的滑动窗口之间的距离，0δ_X≤M_w，0δ_Z≤N_w，σ_X＝(M－M_w)/δ_X，σ_Z＝(N－N_w)/δ_Z，其中表示向上取整。