[发明专利]一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法

摘要

本发明公开了一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法，是基于超声射频信号，计算背散射系数，再计算超声散射子直径参数并计算超声散射子直径多尺度图像的方法。将不同尺度的滑动窗口在超声射频信号上滑动，基于背散射系数，计算每个滑动窗口内的超声散射子直径参数，得到各尺度下的超声散射子直径参数值矩阵，将各尺度下的超声散射子参数值矩阵插值为超声射频信号的大小，并进行叠加平均，得到多尺度超声散射子直径参数矩阵，对多尺度超声散射子直径参数矩阵进行颜色映射，得到超声散射子直径多尺度图像。本发明的超声散射子直径多尺度成像方法可用于乳腺、肝脏等生物组织的超声组织定征。

主权项

1.一种基于背散射系数的超声散射子直径多尺度成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将矩形窗口在待测组织的超声射频信号上滑动，所述超声射频信号的大小为M×N，即M条扫描线，每条扫描线包含N个采样点，每条扫描线包含N个采样点，相邻两条扫描线之间的间距为Intlat米，相邻两个采样点之间的间距为Intaxi米；所述矩形窗口即滑动窗口的大小为Mw×Nw，表示Mw条扫描线×Nw个采样点，Mw＝<ε×Len/Intlat>，Nw＝<ε×Len/Intaxi>，其中Len为超声发射脉冲的长度，Len的单位为米，<>表示向上取整，ε为正整数；滑动窗口在X方向即扫描线方向和Z方向即采样点方向上滑动的步长分别为δX和δZ，共获得σX×σZ个滑动窗口，δX和δZ分别表示在X方向和Z方向上两个相邻的滑动窗口之间的距离，0<δX≤Mw，0<δZ≤Nw，σX＝<(M－Mw)/δX>，σZ＝<(N－Nw)/δZ>，其中<>表示向上取整；步骤2、对于所述σX×σZ个大小为Mw×Nw的滑动窗口，分别计算每个滑动窗口内的超声散射子直径参数值，共获得σX×σZ个超声散射子直径参数值，即大小为σX×σZ的超声散射子直径参数二维矩阵SDorig；滑动窗口内的超声散射子直径参数计算包括以下步骤2.1～2.2：步骤2.1、计算滑动窗口内待测组织的背散射系数BSCs：其中，ω表示角频率，z表示超声扫描深度，S_s(ω)为待测组织的功率谱，S_r(ω)为参考体模的功率谱，参考体模的背散射系数BSC_r和衰减系数α_r(ω)是已知的；待测组织的衰减系数α_s(ω)采用基于参考体模的谱差法计算得到：其中，γ(ω)表示ln[S_s(ω)/S_r(ω)]随超声扫描深度z拟合直线的斜率；功率谱S的计算方式为：其中，p_n(t)表示滑动窗口内第n条扫描线的射频信号，FT表示傅里叶变换，N_sw是滑动窗口内扫描线的数量；步骤2.2、滑动窗口内的散射子直径SD通过待测组织的背散射系数BSCs与球形高斯散射子的理论背散射系数BSCt之间的最小二乘法拟合得到：上式表示使取值最小的SD，其中，ω_min和ω_max分别表示ω的最小取值和最大取值，n_ω表示ω的取值个数，ψ(ω,SD)和通过下式计算：ψ(ω,SD)＝10ln[BSCs(ω)]‑10ln[BSCt(ω)]，其中BSCs(ω)和BSCt(ω)分别表示角频率ω下待测组织的背散射系数和球形高斯散射子的理论背散射系数，步骤3、对于所述超声散射子直径参数二维矩阵SDorig，将其插值为大小为M×N的超声散射子直径参数二维矩阵SDM；步骤4、对于ε依次取值1,2,...,ε1，其中ε1为≥2的正整数，利用以上步骤1至步骤3，分别计算各ε取值下即各尺度下的超声散射子直径参数二维矩阵SDMε；步骤5、计算多尺度超声散射子直径参数二维矩阵SDMmul：步骤6、对多尺度超声散射子直径参数二维矩阵SDMmul进行颜色映射，得到超声散射子直径多尺度图像。