專利名稱：一種彈性減影成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學成像的超聲弾性成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種彈性減影成像方法。
背景技術(shù)：
弾性成像作為ー種成像模式，能夠提供成像組織的硬度信息。在過去十幾年中，彈性成像在一些微創(chuàng)消融治療監(jiān)控應(yīng)用中得到了研究。在這些消融治療中，通過ー些物理或者化學方法，產(chǎn)生局部組織壞死，這個過程通常伴隨著組織硬度的變化。為達到治療效果， 一方面要求完全摘除病灶組織，另一方面要盡可能少的損害周圍健康組織，因此準確評估已經(jīng)凝固壞死的區(qū)域尤其重要。弾性成像發(fā)展至今，其在HIFU治療、射頻消融、無水酒精注射治療中的監(jiān)控成像的可行性已經(jīng)被驗證。其它成像方式，比如磁共振成像(MRI)、增強型 CT也能夠用于這些治療的監(jiān)控，但是它們比較昂貴，移動性不夠，同時并非適用于所有病人 (MRI不適用帯心臟起搏器的病人，增強型CT不適用于對造影剤有嚴重過敏反應(yīng)的病人)。 超聲成像也被嘗試用于上述消融治療的監(jiān)控中，但是由于組織的聲特性同組織活性并不相關(guān)，因此效果并不理想。相比上述方法，弾性成像能直接提供硬度信息，而且具有實時、低成本、安全的特點，因此有望成為ー種消融治療監(jiān)控的理想方法。傳統(tǒng)實現(xiàn)彈性成像方法步驟如下1)采集組織壓縮前的超聲射頻數(shù)據(jù)；2)從外界對組織施加一定的壓縮量，并獲取組織壓縮后的超聲射頻數(shù)據(jù)；3)根據(jù)步驟幻，對壓縮前后得到的數(shù)據(jù)利用本專業(yè)人員所知的方法計算得到應(yīng)變場，從而獲得反應(yīng)組織硬度分布的彈性圖像。但是，目前的弾性成像有一定的局限性。如一些彈性成像中的偽影(機械偽影、聲學偽影、以及信號處理方法導致的偽影)可能影響彈性成像的最終結(jié)果。而且，對于ー些病灶，如硬癌，本身硬度就大，治療中損傷雖然會引起硬度的變化，但是由于背景硬度很大，對比度就會變小，從而不易檢測治療引起的硬度變化。在醫(yī)學成像領(lǐng)域，減影技術(shù)已經(jīng)被廣為應(yīng)用。通過從活板圖像(live image)中減去蒙板圖像(mask image)，使得兩幅圖像中的差異得到突顯，同時相同的背景結(jié)構(gòu)能夠得到抑制。減影技術(shù)的應(yīng)用可以極大的抑制偽影，提高成像結(jié)果的信號噪聲比和對比度噪聲比。現(xiàn)在，減影技術(shù)中最廣為人知的應(yīng)用是數(shù)字血管減影成像(digital subtraction angiography, DSA)，在DSA流程中，在感興趣血管弾丸注射造影剤，并且獲取注射前后的數(shù)字X光投影圖像，之后將兩圖像相減獲得沒有背景信息的血管減影成像。雖然，弾性成像廣為人們研究，減影技術(shù)在醫(yī)學成像中廣為應(yīng)用，但是并沒有將減影技術(shù)用于弾性成像的系統(tǒng)研究以及將弾性成像和減影技術(shù)這兩種技術(shù)進行結(jié)合的相關(guān)報道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有彈性成像技術(shù)的不足之處，提出一種彈性減影成像方法，該方法結(jié)合彈性成像技術(shù)和減影成像技木，使成像質(zhì)量得到提高，能夠比傳統(tǒng)的彈性成像在損傷監(jiān)控中得到更好的效果。本發(fā)明提出的結(jié)合彈性成像技術(shù)和減影成像技術(shù)的彈性減影成像方法，包括以下步驟1)對損傷引入前的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)；2)對損傷引入后的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)；3)根據(jù)步驟1)所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入前的組織的位移場(計算方法可以采用互相關(guān)法，絕對值差和法，多普勒法，自相關(guān)法等本專業(yè)人員所知的位移估計方法)；4)根據(jù)步驟2~)所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入后的組織的位移場(計算方法可以采用互相關(guān)法，絕對值差和法，多普勒法，自相關(guān)法等本專業(yè)人員所知的位移估計方法)；5)根據(jù)步驟3)、4)得到的結(jié)果，計算彈性減影圖像。本發(fā)明的原理彈性圖像能夠提供成像組織的硬度信息，減影技木通過從活板圖像(live image) 中減去蒙板圖像(mask image)，能夠?qū)⒒畎鍒D像和蒙板圖像中的差異突顯，同時抑制相同的背景結(jié)構(gòu)。本發(fā)明正是基于彈性圖像和減影成像技術(shù)的上述特點，通過將損傷引入后的弾性圖像減去損傷引入前的彈性圖像從而得到弾性減影圖像，從而獲得比普通弾性成像對于治療引入的損傷的更好的檢測。本發(fā)明的特點1)將彈性成像技術(shù)與減影技術(shù)相結(jié)合。2)能夠?qū)D像中的差異突顯，同時抑制相同的背景結(jié)構(gòu)，如背景硬物引入的應(yīng)カ 集中導致的偽影可以得到有效抑制。3)能夠獲得較高的信號噪聲比和對比度噪聲比，成像質(zhì)量得到提高，對組織中的損傷的檢測能力得到提升。4)不容易受到硬組織背景的影響，而且能夠提供更可靠的損傷邊界信息。5)可以采用圖像融合技術(shù)，將彈性減影成像結(jié)果和其他成像圖進行融合顯示，不僅可以突顯兩幅弾性圖間的硬度差異，而且可以提供圖像背景信息。


圖1為本發(fā)明的實施例1基于應(yīng)變場的彈性減影成像流程；圖2為本發(fā)明的實施例2基于規(guī)整化位移場的彈性減影成像流程；圖3為實施例1與傳統(tǒng)方法結(jié)果對比圖；圖4為實施例2結(jié)果效果圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的一種彈性減影成像方法結(jié)合具體實施例和附圖詳細說明如下實施例1是基于應(yīng)變場的彈性減影成像的實施例，該實施例包含下述幾個步驟
1)對損傷引入前的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)，具體步驟如下先根據(jù)如圖1(a)所示，對損傷引入前的組織沿縱向施加總長度的壓縮，井根據(jù)圖1(b)所示采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)。假設(shè)所采集超聲射頻數(shù)據(jù)包含N條掃描線， 每條掃描線包含L點數(shù)據(jù)，相鄰兩點數(shù)據(jù)對應(yīng)的實際距離為Δζ。2)對損傷引入后的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)，具體步驟如下如圖1(d)所示，對損傷引入后的組織縱向施加總長度的壓縮，井根據(jù)圖1(d) 所示采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)。假設(shè)所采集超聲射頻數(shù)據(jù)包含N條掃描線，每條掃描線包含L點數(shù)據(jù)，相鄰兩點數(shù)據(jù)對應(yīng)的實際距離為Δζ。3)根據(jù)步驟1)所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入前的組織的位移場，具體步驟如下3-1)將步驟1)中的每條壓縮前后的掃描線劃分為長度為2Μ+1、中心間隔為1個數(shù)據(jù)點的L-2M段數(shù)據(jù)。這L-2M段數(shù)據(jù)的中心分別為掃描線上的Μ+1、Μ+2、…、L-M點。則壓縮前第k條掃描線上以ρ點為中心的數(shù)據(jù)段和壓縮后第k條掃描線上以q點為中心的數(shù)據(jù)段的相關(guān)系數(shù)C；,,為
M
Lrk(P + i)Rk(q + i)
_5]= I MM
X(rk(p + i))2X(Rk(q + i))2
V i=-Mi=-M其中rk、Rk分別代表壓縮前第k條掃描線數(shù)據(jù)和壓縮后第k條掃描線數(shù)據(jù)；3-2)通過計算壓縮前第k條掃描線上以ρ為中心的數(shù)據(jù)段和壓縮后第k條掃描線
上所有數(shù)據(jù)段的相關(guān)系數(shù)，并且搜索得到相關(guān)系數(shù)最大值cp，qmax如下Cpq = max{Cpq, q = M +1, M + 之…,L - Μ}qmax為Cp,%ax取最大值時候的q值，由此就可以得到中心處于ρ · Δ ζ深度，長度
為QM+1) · Δζ的組織片段在壓縮前后的位移如下d^z, k) |z = p#^,k = (qmax_p) · Δζ其中，ζ表示組織片段中心所處的深度；3-3)對第k條掃描線上的每一段數(shù)據(jù)重復上述過程，就可以獲得第k條掃描線上的所有數(shù)據(jù)段對應(yīng)的組織片段壓縮前后的位移，這些位移組成ー個序列Cl1 (z，k)し=
(M+1) · Δζ、(Μ+2) · Δζ、…、(L-M) · Δζ, k ‘3-4)對所有掃描線重復上述過程，就可以獲得損傷引入前，壓縮前后組織的位移
場 Id1 {Z, k/ } Iz= (Μ+1) φ Δζ, (Μ+2) · Δζ,…、(L-M) · Δζ, k = 1,2.....N ；4)根據(jù)步驟幻所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入后的組織的位移場(計算步驟同步驟；3))，得到損傷引入后的組織的位移場 {d2 (Z，IU } Iz= (M+1)魯 Δ Ζ、(Μ+2) · Δζ,…、(L-M) · Δζ, k = 1、2.....N ；其中d2(z，k)是損傷引入后的組織第k條掃描線上中心深度為ζ的數(shù)據(jù)段對應(yīng)組織的位移；5)根據(jù)步驟3)、4)的結(jié)果，計算彈性減影圖像，具體步驟如下
5-1)通過對損傷引入前的組織的位移在深度方向求微分來計算第k條掃描線上第i個數(shù)據(jù)段對應(yīng)組織的應(yīng)變ε Ii, k，如下所示
權(quán)利要求
1.一種彈性減影成像方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)對損傷引入前的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)；2)對損傷引入后的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)；3)根據(jù)步驟1)所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入前的組織的位移場；4)根據(jù)步驟幻所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入后的組織的位移場；5)根據(jù)步驟；3)、4)得到的結(jié)果，計算彈性減影圖像。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在干，所述步驟5)計算彈性減影圖像，具體步驟如下5-1)通過對損傷引入前的組織的位移在深度方向求微分來計算第k條掃描線上第i個數(shù)據(jù)段對應(yīng)組織的應(yīng)變ε Ii, k，如下所示
3.如權(quán)利要求1所述方法；其特征在干，所述步驟5)計算彈性減影圖像，具體步驟如下5-1)對步驟4)計算的損傷引入后的組織的位移場進行如下規(guī)整化處理 d1((L-M) Az,k)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彈性減影成像方法，屬于超聲彈性成像技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括對損傷引入前的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)；對損傷引入后的組織施加一定的壓縮，并采集壓縮前后的超聲射頻數(shù)據(jù)；根據(jù)所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入前的組織的位移場；所采集的超聲射頻數(shù)據(jù)計算損傷引入后的組織的位移場；根據(jù)上述兩步驟得到的結(jié)果，計算彈性減影圖像。本發(fā)明將彈性成像和減影成像這兩種技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)將彈性圖像中的差異突顯，同時抑制相同的背景結(jié)構(gòu)。同時，本發(fā)明給出了基于應(yīng)變場的彈性減影成像實施例和基于規(guī)整化位移場的彈性減影成像實施例。本發(fā)明提出的方法還可以用在其他彈性成像方法上。
文檔編號A61B8/08GK102525568SQ20121001533
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者劉丹, 孫錦, 段后利, 白凈, 邵金華 申請人:北京索瑞特醫(yī)學技術(shù)有限公司, 清華大學