[发明专利]一种基于B超图像颈动脉血管壁运动轨迹提取装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于B超图像提取颈动脉血管壁运动轨迹装置和方法，包括嵌入式系统、FPGA系统和闪存；嵌入式系统负责与超声波仪器设备通信获取B超图像文件、通过IO设备与用户交互；FPGA系统负责B超图像预处理、干扰抑制、以及管壁运动轨迹的提取；预处理包括滤波和Riesz变换等，获得局部特征信息图；再通过图像配准和空间变换对干扰进行抑制；最后对干扰抑制后的B超图像进行斑点跟踪，获取血管壁运动轨迹。本发明利用了通用CPU的灵活以及FPGA的并行处理能力；通过预处理降低了斑点噪声、B超图像低信噪比、对比度差异等对估计精度的影响；并通过图像配准法对测量过程中引入的干扰进行了有针对性抑制，从而提高了管壁运动提取效率与精度。

技术领域

本发明涉及B超图像处理领域，特别涉及B超图像噪音抑制、以及血管壁的运动提取装置及方法。

背景技术

如今，心血管疾病已成为世界上最致命的疾病之一。人们普遍认为，颈动脉的早期状态是无症状人群中缺血性卒中和冠心病风险的有用预测指标。动脉壁硬度的增加被认为是与心血管疾病相关的许多因素的共同病理机制。因此，通过对动脉壁运动的监测，并了解其变化，这对揭示动脉粥样硬化性颈动脉疾病的发病机制，和及时发现动脉异常起着重要作用。

B模式超声图像可以更直观地展示动脉壁的运动状态并提供更多空间信息，因而研究和临床应用中常被用于管壁运动的获取。不过，在实际测量过程中，B超图像序列往往会受到测试者操作探头的抖动、被测者体位改变或呼吸运动等外界干扰的影响。最终导致提取到的运动曲线是叠加了上述干扰的运动轨迹。并且，B超图像容易受到其信噪比低、对比度低、斑点噪音等不足的影响，从而导致提取管壁运动结果误差高。

因此，本系统本申请发明人提出了一项新的发明来克服现有技术的缺点。该系统通过USB接口获取B超仪器设备生成的B超图像、并进行后处理，对外部干扰进行抑制，然后提取动脉管壁的运动轨迹，并进行显示。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于B超图像的颈动脉血管壁运动轨迹提取处理方法及装置。该装置能够对测量过程中引入的外部干扰进行抑制，同时能够避免B超图像低信噪比等缺点，为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

设计一个基于B超图像的颈动脉血管壁运动轨迹提取装置，包括嵌入式系统、FPGA系统以及闪存；其中，所述嵌入式系统通过接口与用户交互，并从B超设备获取图像并存储在闪存中；所述FPGA系统从闪存中读取图像，并完成运动轨迹的提取；所述运动轨迹提取方法在所述装置中执行。

进一步的，所述嵌入式系统包括：CPU模块、USB模块、输入输出模块、系统模块、系统总线；其中，系统模块负责维持嵌入式系统的正常运行；输入输出模块电性连接CPU模块，包括按键输入与LCD显示，提供与用户交互的通道，完成初始参数的输入与结果的显示；所述USB模块连接外部B超设备，将图像传输给CPU模块，其再通过系统总线传输给FPGA模块进行处理。

进一步的，所述FPGA系统包括：缓冲器、闪存接口、控制器模块、滤波模块、局部矢量信息获取模块、图像暂存器、配准模块、空间变换模块、管壁位移提取模块；其中所述控制器模块在通过系统总线接收到初始化参数后控制其他模块完成图像读取、预处理、干扰抑制和位移提取的工作；从嵌入式系统传输过来的B超图像首先通过闪存接口存储在闪存中，然后读出通过滤波模块和局部信息矢量信息获取模块进行预处理，减少斑点噪音，保留组织结构的结构和纹理信息，然后获取到局部矢量信息图；所述配准模块对图像暂存器中的浮动图像和参考图像进行比较，搜索最相似时的空间变换参数，并通过空间变换模块进行旋转和平移，从而对外部干扰进行抑制；所述管壁位移提取模块对处理后的B超图像序列进行斑点跟踪获取管壁运动轨迹，并传输给嵌入式模块进行显示。

为实现上述目的，本发明提供一种基于B超图像的颈动脉血管壁运动轨迹提取方法，运行在所述的嵌入式系统和FPGA系统上，包括以下步骤：

对所述系统进行初始化设置；