[发明专利]一种基于应力应变的血管内超声弹性分析方法

权利要求书

1.一种基于应力应变的血管内超声弹性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，从互联网获取医学图像序列，使用血管内超声IVUS图像；

步骤2，将IVUS图像预处理，进行像素值归一化，感兴趣区域提取，仿射对齐，统一图像分辨率操作；

步骤3，将数据集按特定比例划分为训练数据集S₁和测试数据集S₂，对S₁中每张图像多次采用不同程度非线性数据增强实现数据扩充；

步骤4，基于配准模型进行位移估计；

步骤5，基于应力应变进行应变估计；

步骤6，把径向应变通过颜色编码函数映射成彩色应变图，清晰直观展示血管变形进行弹性分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于应力应变的血管内超声弹性分析方法，其特征在于，步骤4中，步骤4.1，将S₁中数据每次按图像对含一张参考源图像和一张待配准图像形式输入到多层编码解码器配准网络中，并随机初始化网络权重w_i；

步骤4.2，规定P_A是参考源图像，P_B是待配准图像，D是待求的位移场，P_B(D)是待配准图像P_B经位移场D变换后的配准图像，则P_A和P_B(D)之间的相似性测度S_SIM(·)为：

其中，Ω是图像中像素总数，i是对应图像上的点；

步骤4.3，为了使位移场D更加平滑，对位移场D计算改进后的平滑正则项S_SM(·)：

S_SM(D)＝w₁||D||+w₂P(D)

其中，||·||表示计算位移场一阶惩罚正则项，w₁和w₂是正则项系数，用来权衡两个正则化项所占比重，是弯曲能量惩罚正则项，V为采样点总个数，～表示变量与其估计量间的偏差，为点处的位移场在x、y方向的二阶偏导数；

步骤4.4，计算配准模型最终代价函数S_LOSS(·)：

S_LOSS(P_A,P_B,D)＝S_SIM(P_A,P_B(D))+S_SM(D)

步骤4.5，使用反向传播优化更新网络权重参数w_i，直至S_LOSS值不再变小或模型达到预先设定的迭代次数，配准模型训练完成，求得最终位移变形场D。

3.根据权利要求1所述的一种基于应力应变的血管内超声弹性分析方法，其特征在于，步骤5中，步骤5.1，将直角坐标中的位移变形场D转换为极坐标表示，得到径向方向位移r和角向方向位移w；

步骤5.2，定义变形梯度张量H为：

其中，(F,M)代表图像在配准之前点的位置，(f,m)代表图像在配准之后点的位置，且满足(f,m)＝H(F,M)；

步骤5.3，根据变形梯度张量H计算应变张量矩阵C：

其中，T代表矩阵转置；

步骤5.4，计算径向应变，由于血管壁变形是以非常小的微米为单位发生形变，得到初步径向位移的应变ε_ff：

步骤5.5，径向位移只有径向长度发生变化，没有转向变化，则最终径向应变为：

由于配准模型求位移之前为消除旋转影响对数据进行过仿射对齐，固不再求角向应变。