彈性成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種彈性成像方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)用超聲彈性成像主要指以顯示組織彈性差異為目的的一系列成像和信號處理 技術(shù)。如圖1所示，其通常過程為：通過手持超聲探頭對目標(biāo)組織施加壓力（pressure)，探 頭以系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的掃描規(guī)則進(jìn)行超聲波發(fā)射并接收回波信息，經(jīng)過波束合成環(huán)節(jié)后輸 出射頻（radio frequency，RF)信號，通過計算出壓縮前后所采集的RF(Radio Frequency, 射頻）數(shù)據(jù)中前后兩幀數(shù)據(jù)對應(yīng)位置發(fā)生的位移（displacement)，進(jìn)而得到該組織區(qū)域各 點的應(yīng)變值（strain)，最后顯示輸出彈性圖像。所采集的RF數(shù)據(jù)中前后兩幀數(shù)據(jù)的相對位 移越小，則兩幀的相關(guān)性越高，實際應(yīng)用中，由于噪聲、所施加壓力的不均勻性和所施加壓 力幅度變化等因素的影響，前后兩幀數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性難以保證，導(dǎo)致壓縮前后數(shù)據(jù)間的 應(yīng)變計算出現(xiàn)誤差。這種誤差會導(dǎo)致彈性應(yīng)變圖像局部甚至整幀錯誤，影響診斷效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 提供一種可提高數(shù)據(jù)相關(guān)性的彈性成像方法。
[0004] 一種彈性成像方法，包括以下步驟，
[0005] 獲取壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)，所述壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)具有排布為數(shù)據(jù)矩 陣的多個數(shù)據(jù)點；
[0006] 將壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
[0007] 以網(wǎng)格為單位計算壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)相互匹配的網(wǎng)格之間的塊匹配位移， 獲取粗位移結(jié)果；
[0008] 設(shè)壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)二者中的一個為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將粗位移結(jié)果擬合為以所 述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點為單位的擬合位移結(jié)果；
[0009] 將擬合位移結(jié)果疊加于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)點，取疊加后獲得的數(shù)據(jù)點為校正擬合 數(shù)據(jù)點，并獲取校正擬合數(shù)據(jù)點的校正擬合數(shù)據(jù)；
[0010] 獲取校正擬合數(shù)據(jù)與壓縮前數(shù)據(jù)、校正擬合數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)之間的位移場，并 根據(jù)校正擬合數(shù)據(jù)與壓縮前數(shù)據(jù)、校正擬合數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)之間的位移場獲取壓縮前數(shù) 據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)之間的位移場與應(yīng)變場；
[0011] 根據(jù)所述應(yīng)變場生成彈性圖像。
[0012] 進(jìn)一步的，所述壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)為I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)。
[0013] 進(jìn)一步的，當(dāng)將擬合位移結(jié)果疊加于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)點，取疊加后獲得的數(shù)據(jù) 點為校正擬合數(shù)據(jù)點，并獲取校正擬合數(shù)據(jù)點的校正擬合數(shù)據(jù)后，所述數(shù)據(jù)處理方法還包 括以下步驟，
[0014] 對校正擬合數(shù)據(jù)進(jìn)行相位偏差校正。
[0015] 進(jìn)一步的，所述以網(wǎng)格為單位計算壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)相互匹配的網(wǎng)格之間 的塊匹配位移，獲取粗位移結(jié)果時，所述塊匹配位移的匹配標(biāo)準(zhǔn)采用最小化方差和、均方誤 差、絕對平均誤差或最大化互相關(guān)函數(shù)以及彈性極限差分分類中的任意一種。
[0016] 進(jìn)一步的，當(dāng)將擬合位移結(jié)果疊加于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)點，取疊加后獲得的數(shù)據(jù) 點為校正擬合數(shù)據(jù)點，并獲取校正擬合數(shù)據(jù)點的校正擬合數(shù)據(jù)時，進(jìn)一步包括以下步驟，
[0017] 將擬合位移結(jié)果疊加于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中對應(yīng)的數(shù)據(jù)點，獲取校正擬合數(shù)據(jù)點；
[0018] 根據(jù)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取校正擬合數(shù)據(jù)點的數(shù)值為整數(shù)的校正擬合數(shù)據(jù)。
[0019] 進(jìn)一步的，當(dāng)根據(jù)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取校正擬合數(shù)據(jù)點的數(shù)值為整數(shù)的校正擬合數(shù)據(jù) 時，利用插值方法獲取數(shù)值為整數(shù)的校正擬合數(shù)據(jù)。
[0020] 進(jìn)一步的，所述插值方法采用線性插值、多項式插值、三次樣條插值中的任意一 種。
[0021] 本發(fā)明還提供一種彈性成像系統(tǒng)，包括
[0022] 采樣模塊，用于獲取壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)；
[0023] 網(wǎng)格劃分模塊，用于將壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
[0024] 計算模塊，用于以網(wǎng)格為單位計算壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)相互匹配的網(wǎng)格之間 的塊匹配位移，獲取粗位移結(jié)果；
[0025] 擬合模塊，用于將粗位移結(jié)果擬合為以所述壓縮前數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點為單位的擬合位 移結(jié)果；
[0026] 疊加模塊，用于將擬合位移結(jié)果疊加于壓縮前數(shù)據(jù)或壓縮后數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點并獲取 校正擬合數(shù)據(jù)；
[0027] 成像模塊，根據(jù)所述校正擬合數(shù)據(jù)、壓縮前數(shù)據(jù)及壓縮后數(shù)據(jù)獲取壓縮前數(shù)據(jù)與 壓縮后數(shù)據(jù)之間的位移場及應(yīng)變場，生成彈性圖像。
[0028] 進(jìn)一步的，所述用于彈性成像的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還設(shè)有校正模塊，用于對校正擬合 數(shù)據(jù)進(jìn)行相位偏差校正。
[0029] 進(jìn)一步的，所述擬合模塊設(shè)有：
[0030] 擬合單元，用于將擬合位移結(jié)果疊加于壓縮前數(shù)據(jù)中對應(yīng)的數(shù)據(jù)點，獲取校正擬 合數(shù)據(jù)點；
[0031] 插值單元，用于利用插值方法獲取校正擬合數(shù)據(jù)。
[0032] 本發(fā)明的彈性成像方法，通過局部形變獲取校正擬合數(shù)據(jù)，通過校正擬合數(shù)據(jù)減 小兩幀數(shù)據(jù)之間的整體相對位移，提高兩幀數(shù)據(jù)相關(guān)性。由于校正擬合數(shù)據(jù)通過擬合進(jìn)行 了局部變形，其與壓縮后數(shù)據(jù)之間相似性較高，降低因不相關(guān)造成的應(yīng)變計算誤差，便于彈 性圖像的計算與獲取。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中超聲彈性成像的實施流程示意圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明的較佳實施例的彈性成像方法的流程示意圖；
[0036] 圖3是本發(fā)明的較佳實施例的彈性成像系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038] 請參閱圖2,本發(fā)明較佳實施方式提供一種彈性成像方法，所述方法包括以下步 驟：
[0039] 步驟S101，獲取數(shù)據(jù)，具體地，獲取一對I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)，在本實施例中，在通 過超聲波探頭對待測組織施加壓力并收發(fā)信號過程中獲取該對I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)，該對 I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)記為壓縮前數(shù)據(jù)（U數(shù)據(jù)）與壓縮后數(shù)據(jù)（C數(shù)據(jù)）。在本實施實施例 中，所述I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)為超聲探頭輸出的射頻（radio frequency,RF)信號經(jīng)過正交 解調(diào)后生成。
[0040] 每一幀I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)，都分為I、Q兩路數(shù)據(jù)。所述壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù) 據(jù)可以是時間上連續(xù)兩幀數(shù)據(jù)，可以是有一定幀間隔的兩幀數(shù)據(jù)，幀間隔數(shù)量由系統(tǒng)預(yù)先 設(shè)定。使用一定間隔的兩幀數(shù)據(jù)，可以有效調(diào)整用于計算的兩幀數(shù)據(jù)間的位移量大小，以便 獲取較佳的應(yīng)變圖像。
[0041] 在本實施例中，所述壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)包括多條數(shù)據(jù)線，每條數(shù)據(jù)線包括 多個數(shù)據(jù)點。所述壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)的多條數(shù)據(jù)線上及多條數(shù)據(jù)線上的多個數(shù)據(jù) 點。所述壓縮前數(shù)據(jù)的多個數(shù)據(jù)線上的多個數(shù)據(jù)點構(gòu)成具有多行、多列數(shù)據(jù)點的壓縮前數(shù) 據(jù)矩陣；所述壓縮后數(shù)據(jù)的多個數(shù)據(jù)線上的多個數(shù)據(jù)點構(gòu)成具有多行、多列數(shù)據(jù)點的壓縮 后數(shù)據(jù)矩陣。所述多條數(shù)據(jù)線的延伸方向可作為縱坐標(biāo)。
[0042] 步驟S102,將壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，從而I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù) 劃分為多個網(wǎng)格，多個網(wǎng)格排布構(gòu)成多個行及多個列，且單個網(wǎng)格中具有若干個數(shù)據(jù)點。 [0043] 網(wǎng)格劃分的目的是將壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)劃分為便于操作的小塊，以便之后 的塊匹配計算（Block Matching Algorithm，BMA)。劃分時的主要參數(shù)為每個網(wǎng)格的尺寸， 需要綜合考慮所需的圖像分辨率和計算速度。網(wǎng)格越小，分辨率越高，但計算速度也越慢。 此外網(wǎng)格不能太小，否則會降低塊匹配效果，造成匹配錯誤。其具體劃分方法與現(xiàn)有技術(shù)一 致，在此不再贅述。本實施例中，步驟S102采用單個網(wǎng)格作為之后偏移量搜索的單位。
[0044] 步驟S103,在壓縮前數(shù)據(jù)中，以網(wǎng)格為單位計算壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)相互匹 配的網(wǎng)格之間的塊匹配位移，從而獲取粗位移結(jié)果。在本步驟中，可根據(jù)數(shù)據(jù)處理需要采用 各類匹配標(biāo)準(zhǔn)，如最小化方差和、均方誤差、絕對平均誤差或最大化互相關(guān)函數(shù)以及彈性極 限差分分類等?？梢岳斫獾氖?，在步驟S103中，在獲取壓縮前數(shù)據(jù)的粗位移結(jié)果時，壓縮前 數(shù)據(jù)除第一行的網(wǎng)格外的其他行網(wǎng)格需要疊加上一行的粗位移結(jié)果。可以理解的是，壓縮 前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)低位等價，因此可以采用壓縮后數(shù)據(jù)作為參考對壓縮前數(shù)據(jù)進(jìn)行粗位 移疊加，也可采用壓縮前數(shù)據(jù)為參考對壓縮后數(shù)據(jù)進(jìn)行粗位移疊加。
[0045] 可以理解的是，在步驟S103中，既可以對整幀數(shù)據(jù)進(jìn)行粗位移計算，也可以只取 其中若干列進(jìn)行計算，并將計算結(jié)果取平均值，賦予該行各點，作為該行內(nèi)各點的粗位移 值；
[0046] 步驟S104,設(shè)壓縮前數(shù)據(jù)與壓縮后數(shù)據(jù)二者中的一個為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，獲取擬合位移 結(jié)果，將粗位移結(jié)果擬合為以所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的I/Q基帶信號幀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點為單位的擬合 位移結(jié)果。在本實施例中，獲取壓縮前數(shù)據(jù)以網(wǎng)格為單位的粗位移結(jié)果，對壓縮前數(shù)據(jù)的各 個數(shù)據(jù)點根據(jù)粗位移結(jié)果進(jìn)行擬合，從而獲得以壓縮前數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)點為單位的擬合位移 結(jié)果。
[0047] 步驟S105,將所有數(shù)據(jù)點的擬合位移結(jié)果疊加于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)點，取 疊加后獲得的數(shù)據(jù)點為校正擬合數(shù)據(jù)點，并獲取校正擬合數(shù)據(jù)點的校正擬合數(shù)據(jù)。本步驟 中，通過將原始數(shù)據(jù)點的位置（或坐標(biāo)）累加上擬合位移結(jié)果，從而獲取校正擬合數(shù)據(jù)點。 在本實施例中，校正擬合數(shù)據(jù)點由壓縮前數(shù)據(jù)中的原始數(shù)據(jù)點的位置累加擬合位移結(jié)果而 成。
[0048] 所述步驟S105進(jìn)一步包括：
[0049] 步驟S1051，將所有數(shù)據(jù)點的擬合位移結(jié)果疊加于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)點， 獲取校正擬合數(shù)據(jù)點。在此步驟中，由于一般來說，粗位