[发明专利]非线性解相关融合超声多参量的热凝固检测与成像方法有效

专利信息
申请号: 202111014835.9 申请日: 2021-08-31
公开(公告)号: CN113907792B 公开(公告)日: 2022-08-05
发明(设计)人: 张思远;李谢婧;沈婷;贾鑫;王梦珂;曹芳媛;来纯皓;徐田奇 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: A61B8/08 分类号: A61B8/08
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 弋才富
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 非线性 相关 融合 超声 参量 凝固 检测 成像 方法
【说明书】:

非线性解相关融合超声多参量的热凝固检测与成像方法,(1)、热消融过程中采集多波束脉冲逆转超声射频信号并存储成像参数;(2)、根据射频信号和成像参数构建带通滤波器提取信号谐波分量,得到脉冲逆转谐波信号矩阵;(3)、选取合适母小波对脉冲逆转谐波信号矩阵的所有采样线进行相关分析,提取最大相关尺度下的相关系数构建非线性解相关二维相关系数矩阵;(4)、对相关系数矩阵进行超声多参量估计,以超声B模式图像为基础构建超声多参量热凝固识别图像;本发明旨在提取并增强超声热凝固区域的非线性特征,抑制背景组织信息,有效地提高热凝固检测准确率、灵敏度和成像质量,提高超声监测和识别的准确度。

技术领域

本发明涉及超声数据处理及成像技术领域,具体涉及一种非线性解相关超声射频信号处理,并融合超声多参量的热凝固检测与成像方法。

背景技术

热消融技术是临床微创治疗实体肿瘤的重要手段,其通过能量转换使得局部组织快速升温,进而达到肿瘤细胞热凝固坏死的目的。热消融过程中的穿刺针引导,消融术中监控及术后评估均需要影像学辅助,以可以提高手术效率、安全性以及减少肿瘤复发的可能性。传统超声成像B模式,简称B超,因其无创性、便携性、成本低、以及实时性等优势,已在临床影像学检测中取得广泛的应用。在临床应用中,成像目标常表现为非线性特征,利用成像目标相别于背景组织的非线性特征进行成像,则能够对成像目标进行更为准确清晰的检测和识别。在微波、高强度聚焦超声、激光等能量的辐射下组织产生热损伤,使得组织微观结构发生变化,包括细胞核固缩,蛋白质凝固,核膜和细胞膜破坏,细胞质流出等。这种微观变化使得超声波与组织之间的相互作用发生变化,而反映出非线性特征。临床常用超声B模式成像对热凝固进行监控,而该方法常采取单一脉冲发射基波成像模式无法突出这种非线性特征,从而无法提供高分辨率、高对比度、高准确度的成像目标检测结果。另外B超图像易受气泡、声学伪影等影像,从而影响了对热凝固区域的精确诊断。目前已有从超声背向散射信号中提取声学参量对热凝固进行识别的方法,包括背向散射积分、衰减系数、超声Nakagami参量、超声零差k分布参量等,这些方法虽然能够在一定程度上提高热凝固识别的准确度,但仍忽略了热凝固区域的非线性特征,造成成像对比度的损失,因此需要开发能够将热凝固区域非线性信息提取以及突出,并融合超声参量的成像技术。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种非线性解相关融合超声多参量的热凝固检测与成像方法,在进一步提高超声背向散射非线性射频信号的基础上,提出融合超声多参量成像方法,旨在提取并增强超声热凝固区域的非线性特征,抑制背景组织信息,有效地提高热凝固检测准确率、灵敏度和成像质量,提高超声监测和识别的准确度。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

一种非线性解相关融合超声多参量的热凝固检测与成像方法,包括以下步骤:

(1)、热消融过程中采集多波束脉冲逆转超声射频信号并存储成像参数;所述热消融过程为由某种能量转化引起的组织快速升温导致的局部凝固性坏死,包括微波热消融、射频热消融、激光热消融和高强度聚焦超声热消融;

(2)、根据射频信号和成像参数构建带通滤波器,提取信号谐波分量,得到脉冲逆转谐波信号矩阵;

(3)、选取合适母小波对脉冲逆转谐波信号矩阵的所有采样线进行相关分析,提取最大相关尺度下的相关系数构建非线性解相关二维相关系数矩阵;

(4)、对相关系数矩阵进行超声多参量估计,以超声B模式图像为基础,构建超声多参量热凝固识别图像。

所述的步骤(1)具体为:

(1.1)、将超声成像及数据采集设备置于热消融剖面,驱动超声换能器发射两次0相和180相的超声脉冲波束组,即0相和180相各发射一次再重复操作,分别将两次波束组回波信号进行复合,再将两复合信号进行相加抑制线性信号;

(1.2)、实时获取前、中、后期超声B模式图像,同步采集并存储超声射频数据和成像参数;

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