[发明专利]一种基于超声背向散射特性的热损伤区域检测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于超声背向散射特性的热损伤区域检测方法及系统。其中涉及的一种基于超声背向散射特性的热损伤区域检测方法，包括：S1.获取当前温度下的超声背向散射信号，并计算热消融成像区域的背向散射特征ARCN；S2.对热消融的待成像区域进行自适应局域分解，并对ARCN进行局域多项式拟合，得到拟合结果；S3.对拟合结果进行空间平滑滤波，得到最终的热消融检测结果。本发明对热消融的待成像区域进行局域分解及处理，考虑了温度分布和热传导的空间不均匀性。构建了局部背向散射特征和多项式拟合阶数之间的关系，实现局域最优拟合阶数的自适应选取。对拟合结果进行空间平滑以解决相邻局域可能存在的数据不连续问题，进一步优化最终的热消融监控结果。

技术领域

本发明涉及超声监控成像的技术领域，尤其涉及一种基于超声背向散射特性的热损伤区域检测方法及系统。

背景技术

近年来超声成像逐渐被应用于无创温度监测领域。组织在加热过程中的温度变化会影响回波的干涉并使得超声的背向散射成为一个随机过程，因而，超声背向散射信号的概率分布与温度有关。有研究表明可以用Nakagami参数来表示背向散射特性，此时超声背向散射信号包络R的概率密度函数(probability density function，pdf)表示为：

其中，Γ(·)表示gamma函数，U(·)表示单位阶跃函数。令E(·)表示统计平均，则与尺度参数Ω和Nakagami参数m分别表示如下：

Ω＝E(R²)

Nakagami参数m由pdf决定，因而参数m能够很好地反映超声背向散射信号包络的直方图。

在Tsui等人的研究中(Po-Hsiang Tsui,Yu-Chen Shu,Wen-ShiangChen.Ultrasound temperature estimation based on probability variation ofbackscatter data[J].Medical Physics,2012,39(5):2369-2385)，ARCN(absolute ofthe ratio of the change in the Nakagami parameter，RCN绝对值)被用于热损伤区域的自动检测，并且表明ARCN和温度变化之间具有很高的相关性。为了准确反映温度分布的有效范围和大小，Tsui采用多项式近似来预测温度分布和热传导行为，具体为对整个热成像区域采用固定的多项式阶数进行ARCN拟合，然而Tsui并未考虑温度变化的空间不均匀性，即不同的空间区域可能需要不同的多项式拟合阶数，温度变化越剧烈需要的拟合阶数越大，以此保证热损伤区域的识别精度。综上可知，Tsui选择固定的拟合阶数可能会导致对局部温度的过估计或欠估计。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于超声背向散射特性的热损伤区域检测方法及系统，从而使得空间温度估计更加准确。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于超声背向散射特性的热损伤区域检测方法，包括步骤：

S1.获取当前温度下的超声背向散射信号，并计算热消融成像区域的背向散射特征ARCN；

S2.对热消融的待成像区域进行自适应局域分解，并对所述ARCN进行局域多项式拟合，得到拟合结果；

S3.对所述拟合结果进行空间平滑滤波，得到最终的热消融检测结果。

进一步的，所述步骤S1具体为：

S11.预设背向散射特征计算的参考温度T_R，并获取T_R温度下的超声背向散射信号；