[发明专利]一种基于B超信号评估呼吸和心动周期的方法

权利要求书

1.一种基于B型超声成像仪信号评估呼吸和心动周期的方法，包括如下步骤：

步骤一、在生物组织热消融过程中采集若干帧B超图像信号构成B超图像序列；

步骤二、根据所得B超图像序列，计算获得一系列互相关系数-时间曲线；

得到参考帧对应的互相关系数-时间曲线C₁(t)；互相关系数计算方式为：

其中，*表示共轭运算，设BI_ref(x,y)为参考帧信号，BI_tar(x,y)为目标帧信号，(i₀,j₀)为ROI区域最左下角的像素点的坐标；

步骤三、根据所得B超图像序列，评估呼吸和心动周期；具体方法如下：

3.1对步骤二中所得互相关系数-时间曲线C₁(t)，利用线性调频z变换计算其频谱F₁(f)；线性调频z变换计算如下：

其中：其中M，N为正整数，A₀，W₀为常数，θ₀为抽样点的相角，Φ₀为两抽样点之间的角度差，x(n)为原始信号；选取频谱中幅值最大的峰值所处频率为呼吸频率的可能值f_res,1；

3.2选择当前参考帧之后、时间间隔不小于0.1秒的第k帧为参考帧，按照步骤二和步骤3.1，重新计算互相关系数-时间曲线C_k(t)、对应的频谱F_k(f)和呼吸频率的可能值f_res,k；如此重复，计算不少于X个可能的呼吸频率值；

3.3对步骤3.2中得到的不少于X个可能的呼吸频率值，进行高斯分布拟合，取拟合所得高斯函数分布中心为最终确定的呼吸频率值f_res；则呼吸周期T_res确定为1/f_res；

3.4对步骤3.2中所得不少于X个可能的呼吸频率值，计算对应的呼吸周期，通过阈值判断对应的参考帧为合格或不合格，阈值选择为：可能呼吸频率与确定呼吸频率相比误差超过后者15％所对应的参考帧记为不合格参考帧，超过阈值，则记对应的参考帧为不合格参考帧；剩余参考帧记为合格参考帧；

3.5如步骤3.4中所得合格参考帧少于X个，则重复3.2-3.4中的步骤，使合格参考帧不少于X个；

3.6对任意合格参考帧m，在其对应的频谱F_m(f)中，将频率f_res,m后的第一个幅度谱峰所处频率记为f_M，将频率f_M后的第一个幅度谱峰所处频率记为f_R，依据判断条件进行判定：

0.5(1-r)(f_R+f_res,m)≤f_M≤0.5(1+r)(f_R+f_res,m)

其中：r为判断系数，r不大于0.1，r的初始值设置为[0,0.1]之间的任意值；

3.7如上述判定成立，则将f_R记为合格参考帧m对应的可能心动频率之一；随后，将步骤3.6中f_R后的第一个幅度谱峰所处频率记为f_R，重新按步骤3.6中的条件进行判定；如此重复；

3.8将f_M后的第一个幅度谱峰所处频率记为f_M后，将f_M后的第一个幅度谱峰所处频率记为f_R，按照步骤3.6-3.7进行判定；如此重复；对合格参考帧m对应的所有可能心动频率，取对应的f_M处幅值最大的情形，记其中的f_R为参考帧m对应的心动频率；

3.9对步骤3.5中所得全部合格参考帧，重复步骤3.6-3.8，得到所有参考帧对应的心动频率；对所有心动频率值进行高斯分布拟合，取拟合所得高斯函数分布中心为待选心动频率值，对应的高斯分布尺度参数为ξ；

3.10调节步骤3.6中的判定系数的值，使待选心动频率值分布最集中；选择使3.9中的高斯分布尺度参数最小的判断系数r，将对应的待选心动频率值记录为最终确定的心动频率值f_hb；则心动周期T_hb确定为1/f_hb。