一种心腔内多模态超声成像方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及医学影像领域，具体而言，涉及一种心腔内多模态超声成像方法、装置及系统。


背景技术：

2.心腔内超声心动图成像(intracardiac echocardiography,简称ice)是一种通过将包含超声探头的导管经血管置入心腔，对心内结构进行实时成像的技术。相比于常规的体外心脏超声成像，ice可帮助医生更加清晰直观地看到心腔内结构，常用于引导心肌射频消融(radio frequency ablation,简称rfa)，以治疗心房颤动和其他心率失常等疾病。
3.但ice所利用的实时二维超声b图像仅能提供心腔结构和组织形态信息，引导心肌射频消融仅凭超声心动图难以对消融部位的位置和尺寸进行精准控制，对消融的过程也难以准确监控。由于消融前后消融部位的心肌组织力学特性(如弹性(或硬度))会发生明显变化，因此若可以对消融区域的组织力学特性进行实时测量并成像，便能对消融进行精准监控。此外，心脏的病变和功能失衡与心脏组织(包括心肌和心脏瓣膜)的力学特性紧密关联，同时心脏组织力学特性也与心血管和其他周边系统的健康密切相关。因此，对在体心脏组织力学参数的测量是非常必要。
4.超声弹性成像(ultrasound elasticity imaging)技术是一系列利用超声波直接或间接测量软体组织弹性(或硬度)的方法。常见的超声弹性成像如剪切波弹性成像(shear wave elastography)、应变成像(strain imaging)等。得益于其安全、实时等特性，超声弹性成像技术已经被广泛用于对各种生物软组织的力学特性表征，并据此对组织及肌体健康进行评估。
5.但由于心脏处于胸腔深处，且被肋骨和肺叶遮挡，一般可由体外超声经胸无损伤测量弹性的心肌区域非常有限，且很难有效地测量。此外，由于在体心脏组织一直处于周期性的运动状态，其组织力学特性也是一直变化的，且与血压密切相关。
6.针对心肌射频消融指导与监控，ice所利用的实时二维超声b图像虽能提供心腔结构和组织形态信息，但难以据此对病灶区域和实际已消融区域进行精准定位。利用磁共振温度成像虽然可以对消融过程实现准实时监控，但对设备要求高，操作复杂且成本高昂。针对在体心脏组织的力学参测量，由于心脏所处的位置，现有的体外超声方法难以灵活准确地对在体心脏组织进行大范围、多维的力学测量。


技术实现要素：

7.基于现有技术存在的问题，本发明提供了一种心腔内多模态超声成像方法、装置及系统。具体方案如下：
8.一种心腔内多模态超声成像方法，包括如下：
9.将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心腔，对心腔内部进行实时b模式成像；
10.调整所述探头的位置，获取待观察区域以及探头对应的位置信息；
11.设定预设多模态超声信号采集的采集周期，以一个心跳周期内某个时刻为采集起始时刻，该采集起始时刻在ecg信号中表现有特定的信号形式；
12.当侦测到被检个体实时ecg信号中的该信号形式时，开始对待观察区域进行所述多模态超声信号采集，得到并存储处于该位置信息下的探头所采集到的超声信号；
13.调整所述探头的位置信息，更换待观察区域，重新进行所述多模态超声信号采集，以得到心腔内处于相同或不同位置信息下的探头所采集的超声信号；
14.对各个位置信息下的超声信号进行数据处理，结合时间序列，获取各个待观察区域在采集周期内的心腔组织特性。
15.在一个具体实施例中，所述心腔组织特性包括：在各个心跳周期中，心腔内部的三维心腔结构、心肌组织位移、应变和弹性波波速分布随时间的变化情况。
16.在一个具体实施例中，所述心腔组织特性的获取过程包括：
17.对不同位置信息下的探头在单个采集周期内采集的超声信号进行数据处理，得到关于组织动态位移和应变的第一组织信息数据，以及关于组织弹性的第二组织信息数据；
18.基于所述第一组织信息数据和所述第二组织信息数据，结合所述多模态超声信号采集的时间序列，得到不同待观察区域在一个采集周期内随时间变化的组织位移、应变和弹性波波速信息；
19.将所述组织位移、应变和所述弹性波波速信息按照对应的探头位置信息和成像参数转换到信号采集时心腔组织所对应的位置，得到在心跳周期的不同时刻下心腔组织的三维特性。
20.在一个具体实施例中，所述多模态超声信号采集具体包括：
21.按照预设序列发射超声信号，对待观察区域的组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集，得到关于所述超声应变成像的第一信号数据和关于所述剪切波弹性成像的第二信号数据。
22.在一个具体实施例中，“对待观察区域的组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集，得到关于所述超声应变成像的第一信号数据和关于所述剪切波弹性成像的第二信号数据”具体包括：
23.先进行第一次单帧图像采集，完成所述第一次单帧图像采集后，立即对所述待观察区域进行第一次瞬态弹性信息采集；或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成所述第一次瞬态弹性信息采集后，立即对所述待观察区域进行第一次单帧图像采集；
24.完成所述第一次瞬态弹性信息采集和所述第一次单帧图像采集后，以所述第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以所述第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的瞬态弹性信息；
25.当以所述第一采集频率完成单帧图像采集，并以所述第二采集频率完成瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。
26.在一个具体实施例中，当所述多模态超声信号采集开始时，同步获取并记录所述探头的位置信息；
27.基于所述位置信息构造关于心腔的空间坐标系，以描述所述探头在心腔内的具体位置；
28.其中，所述位置信息包括探头在心腔内的位置坐标以及探头的方位角，所述探头上携带有定位装置，通过所述定位装置确定所述探头的位置信息。
29.在一个具体实施例中，所述采集周期不小于一个完整的心脏周期；
30.相邻两次单帧图像采集之间的时间间隔不大于相邻两次瞬态弹性信息采集的时间间隔；
31.相邻两次单帧图像采集之间的时间间隔不小于一次瞬态弹性信息采集的采集时间。
32.一种心腔内多模态超声成像装置，包括，
33.检测单元：用于将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心腔，对心腔内部进行实时b模式成像；
34.区域获取单元：用于调整所述探头的位置，获取待观察区域以及探头对应的位置信息；
35.周期设定单元：用于设定预设多模态超声信号采集的采集周期，以一个心跳周期内某个时刻为采集起始时刻，该采集起始时刻在ecg信号中表现有特定的信号形式；
36.多模态单元：用于当侦测到被检个体实时ecg信号中的该信号形式时，开始对待观察区域进行所述多模态超声信号采集，得到并存储处于该位置信息下的探头所采集到的超声信号；
37.区域调整单元，用于调整所述探头的位置信息，更换待观察区域，重新进行所述多模态超声信号采集，以得到心腔内处于相同或不同位置信息下的探头所采集的超声信号；
38.数据处理单元，用于对各个位置信息下的超声信号进行数据处理，结合时间序列，获取各个待观察区域在采集周期内的心腔组织特性。
39.在一个具体实施例中，所述多模态单元具体包括：
40.在进行多模态超声信号采集时，按照预设序列发射超声信号，对待观察区域的组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集，得到关于所述超声应变成像的第一信号数据和关于所述剪切波弹性成像的第二信号数据。
41.一种心腔内多模态超声成像系统，用于实现上述任一项所述的心腔内多模态超声成像方法，系统包括如下：
42.超声成像导管子系统，包括相互连接的探头和超声成像导管，所述探头上设置有超声换能器和定位装置，用于将所述超声成像导管连同所述探头沿血管插入心腔，通过所述超声换能器发射和接收信号对心腔内部进行实时b模式成像，通过所述定位装置对所述超声换能器进行定位；
43.ecg采集及存储子系统，用于对心电信号进行实时采集与存储；
44.多模态超声成像子系统，分别连接所述超声成像导管子系统和所述ecg采集及存储子系统，用于控制所述超声换能器发射和接收超声信号，以及控制超声信号的转换、存储、处理及图像显示；
45.定位子系统，用于获取对所述超声换能器的位置信息。
46.有益效果：
47.本发明提供了一种心腔内多模态超声成像方法、装置及系统，利用ice超声探头导
管对心脏组织进行四维多模态成像及力学参数测量，能够准确获取心腔内的心腔组织特性。本发明的方案不仅能够从心脏内部进行多模态超声成像，还能实现心脏组织的力学特性测量。通过剪切波弹性成像，可以测出组织的弹性模量；通过应变成像，可测量出组织动态应变和位移的相关信息。通过多次的多模态超声成像采集，可对心腔内相同或不同位置进行多角度多截面的数据采集，更全面获取心腔内的信息，便于诊断。通过一次采集序列可同时对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，无需单独进行成像，即可测量任意时刻或受力状态下组织动态应变和弹性模量等相关信息，更有利于临床诊断。
48.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
49.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
50.图1是本发明的心腔内多模态超声成像方法流程图；
51.图2是本发明的心腔内多模态超声成像系统结构示意图；
52.图3是本发明的探头在心腔内的工作示意图
53.图4是本发明的多模态超声信号采集的序列示意图；
54.图5是本发明的单次剪切波弹性成像信号采集过程的脉冲示意图；
55.图6是本发明的心腔内多模态超声成像装置模块示意图。
56.附图标记：1-超声成像导管子系统；2-多模态超声信号采集子系统；3-定位子系统；4-ecg采集及存储子系统；11-探头；12-超声成像导管；13-转向控制机构；14-连接插头；111-超声换能器；112-定位装置。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.需要说明的是，本发明中的“组织”，指的是生物体的组织，尤其是处在变化力作用下的组织，如心脏、血管、被拉伸或压缩的肌肉等，实施例1
59.本实施例提出了一种心腔内多模态超声成像方法，用于从心腔内部测量随时间变化的三维心腔结构、心肌组织位移、应变、弹性等特性，实现心腔内心腔组织特性的获取。心腔内多模态超声成像方法流程图如说明书附图1所示，具体方案如下:
60.一种心腔内多模态超声成像方法，包括如下：
61.101、将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心腔，对心腔内部进行实时b模式成像；
62.102、调整探头的位置，获取待观察区域以及探头对应的位置信息；
63.103、设定预设多模态超声信号采集的采集周期，以一个心跳周期内某个时刻为采集起始时刻，该采集起始时刻在ecg信号中表现有特定的信号形式；
64.104、当侦测到被检个体实时ecg信号中的该信号形式时，开始对待观察区域进行多模态超声信号采集，得到并存储处于该位置信息下的探头所采集到的超声信号；
65.105、调整探头的位置信息，更换待观察区域，重新进行多模态超声信号采集，以得到心腔内处于相同或不同位置信息下的探头所采集的超声信号；
66.106、对各个位置信息下的超声信号进行数据处理，结合时间序列，获取各个待观察区域在采集周期内的心腔组织特性。
67.基于本实施例的一种心腔内多模态超声成像方法，提供了一种心腔内多模态超声成像系统，结构示意图如说明书附图2所示，系统包括超声成像导管子系统、ecg采集及存储子系统、多模态超声成像子系统和定位子系统。
68.需要说明的是，本实施例提供了一种多模态超声信号采集，具体包括：按预设序列发射并接收超声信号，对待成像区的心脏组织按预设顺序穿插进行用于应变成像的信号采集和用于剪切波弹性成像的信号采集。其中，穿插进行，应理解为，在进行一种信号采集中穿插进行另一种信号采集，并非先完成一种信号采集再进行另一种信号采集。由于时间维度的需求，本实施例需要在每种信号采集过程中进行多次采集。例如，用于应变成像的信号采集包括a次采集，用于剪切波弹性成像的信号采集包括b次采集，则穿插进行是在a次采集过程中进行b次采集，以区分先进行a次采集再进行b次采集的传统采集方式。
69.超声成像导管子系统包括超声换能器组件、定位装置、超声成像导管、转向控制机构及连接插头。超声换能器和定位装置位于超声成像导管尖端内部，共同组成探头，并且超声换能器和定位装置的柔性电路通过导管内腔与连接插头连接。本实施例的方法无需对该导管硬件结构进行大量的改动，无需过高的硬件成本。相较于现有技术中，通过磁共振温度成像实现消融过程，本实施例的方案不仅监控的精度高，而且对设备要求不高，操作简单且成本较低。
70.101、将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心腔，对心腔内部进行实时b模式成像。具体地，将超声成像导管连同探头经血管插入到心腔内，超声成像导管在心腔内的工作示意图如说明书附图3所示。通过调节体外的转向控制机构操纵探头在心腔内的位移和转向，并通过定位子系统对探头进行定位和定向。
71.102、调整探头的位置，获取待观察区域以及探头对应的位置信息。在本实施例中，位置信息包括探头的角度和探头所处的位置。当多模态超声信号采集开始时，同步获取并记录探头的位置信息。
72.由于心腔内是一个三维空间，而在探头在心腔内采集的各个区域需具体化呈现在心腔中，将探头的位置坐标化，将各个待观察区域数字化。优选地，当多模态超声信号采集开始时，同步获取并记录探头的位置信息；通过构造关于心腔的空间坐标系，基于位置信息以描述探头在心腔内的具体位置。其中，位置信息包括探头在心腔内的位置坐标以及探头的方位角，探头上携带有定位装置，通过定位装置确定探头的位置信息。探头上可搭载定位装置，定位装置的坐标即为探头的坐标，定位装置可在体外进行定位，方便对探头的位置坐标进行追踪。
73.具体地，调节探头角度和位置，通过实时b模式成像，获取在该位置信息下的心脏
组织中的待观测区域，并依据待观察区域的位置、尺寸、声衰减等信息优化调节实时b模式成像的相关参数。
74.心跳周期，又叫心动周期(cardiac cycle)，是指从一次心跳的起始到下一次心跳的起始，心血管系统所经历的过程。心脏舒张时内压降低，腔静脉血液回流入心，心脏收缩时内压升高，将血液泵到动脉。心脏每收缩和舒张一次构成一个心动周期。一个心动周期中首先是两心房收缩，其中右心房的收缩略先于左心房。心房开始舒张后两心室收缩，而左心室的收缩略先于右心室。在心室舒张的后期心房又开始收缩。如以成年人平均心率每分钟75次计，每一心动周期平均为0.8秒，其中心房收缩期平均为0.11秒，舒张期平均为0.69秒。心室收缩期平均为0.27秒，舒张期平均为0.53秒。心跳周期的不同时刻，在ecg信号(心电信号)中都有不同的表现形式。例如，可以采用ecg信号的r波作为采集的起始点，即对应着房室瓣关闭时刻(或收缩期的开始)。优选地，一个采集周期应不小于一个完整的心跳周期。
75.104、当侦测到ecg信号中的采集起始时刻对应的信号形式后，对待观察区域进行多模态超声信号采集，得到并存储处于该位置信息下的探头所采集到的超声信号。
76.在本实施例中，通过ecg采集及存储子系统采集心腔内的ecg信号，一旦侦测到ecg信号中的采集起始时刻对应的信号形式后，便触发多模态超声成像子系统按照说明书附图4所示的序列发射、采集超声信号。通过实时心电信号触发超声成像系统进行信号采集，能够准确的开始一个采集周期。采集开始时，同步触发定位子系统中的位置信息的记录。将采集的超声信号和对应探头的位置信息共同存储于多模态超声成像子系统中，并将采集到的ecg信号传输到多模态超声成像子系统中。
77.在本实施例中，多模态超声信号采集具体包括：在采集周期内，按照预设序列发射超声信号，对待观察区域的组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集，得到关于超声应变成像的第一信号数据和关于剪切波弹性成像的第二信号数据。本实施例提供一种特殊的多模态超声成像序列，通过单次采集便可同时测量心跳周期内不同时期的心腔结构、心肌组织的形态、位移、应变和弹性等参数。
78.优选地，用于超声应变成像的信号采集包括至少一次的单帧图像采集，一次单帧图像采集得到的各个单帧图像能够合成一帧用于组织位移、应变信息计算的高质量超声b图像。
79.优选地，用于剪切波弹性成像的信号采集包括至少一次的瞬态弹性信息采集，一次瞬态弹性信息采集具体包括：通过发射高能声束并在待观察区域的组织中激励出弹性波，再切换至预设超快超声成像模式，对组织进行超快成像以追踪弹性波的传播。
80.在本实施例中，由于需要在一个采集周期内切换用于超声应变成像的信号采集和剪切波弹性成像的信号采集，因此一个采集周期内包括至少两次用于超声应变成像的单帧图像采集和至少一次用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集。其中，应变成像的单帧图像的成像方法和用于追踪弹性波传播的成像方法不限，可以相同，也可以不同。
81.预设顺序包括：在一个采集周期内，先完成用于超声应变成像的第一次信号采集和用于剪切波弹性成像的第一次信号采集中其中一个，再立即进行用于超声应变成像的第一次信号采集和用于剪切波弹性成像的第一次信号采集中的另一个，以获取近似相同的信号采集起始时刻。本实施例的方案需要保证两种信号采集的起始时刻近似相同，以实现对
同一时刻的组织位移、应变信息和组织弹性模量信息的测量。具体包括，完成第一次用于超声应变成像的信号采集后立即进行第一次用于剪切波弹性成像的信号采集；或，完成第一次用于剪切波弹性成像的信号采集后立即进行第一次用于超声应变成像的信号采集。
82.采集的过程具体包括：
83.先进行第一次单帧图像采集，得到关于超声应变成像的第一帧图像；完成第一单帧图像采集后，立即对待观察区域进行第一次瞬态弹性信息采集，得到关于剪切波弹性成像在初始时刻的弹性数据。先进行单帧图像采集能够有效避免由高能声束引起的组织位移对应变成像的干扰。
84.或，先进行第一次瞬态弹性信息采集，完成第一次瞬态弹性信息采集后，立即对待观察区域进行第一次单帧图像采集，得到关于超声应变成像的第一帧图像；
85.完成第一次瞬态弹性信息采集和第一次单帧图像采集后，以第一次单帧图像采集为起点、按照预设第一采集频率采集关于超声应变成像后续的各单帧图像，以第一次瞬态弹性信息采集为起点、按照预设第二采集频率采集关于剪切波弹性成像在后续时刻的弹性数据；当以第一采集频率完成单帧图像采集，并以第二采集频率完成瞬态弹性信息采集，即可实现一个采集周期的超声信号采集。具体如说明书附图4所示。
86.在附图4中，单帧图像采集为201，瞬态弹性信息采集为202。第一次单帧图像采集和第一次瞬态弹性信息采集是连续进行的，当采集到用于超声应变成像的第一帧图像信号后，立即进行第一次瞬态弹性信息采集。由此确定了单帧图像采集和瞬态弹性信息采集的时间起点，在起点确定之后，再按照设定的频率进行采集。
87.单帧图像采集，即为了得到一张较高质量的超声b图像而进行的数据采集。在本实施例中，超声应变成像的成像方法不限，包含至少一次超声发射和接收的过程。将超声应变成像的单帧图像采集的采集时间记为t
si
。
88.一次瞬态弹性信息采集具体包括：先发射高能声束在组织中激励出弹性波，再迅速切换至预设超快超声成像模式，对组织进行快速成像以追踪弹性波的传播。具体的瞬态弹性信息采集的序列如说明书附图5所示，首先发射高能声束在组织中激励出弹性波，然后迅速切换至超快超声成像模式(ultrafast imaging，帧频≥1000hz)，对组织进行快速成像以追踪弹性波的传播。将一次完整的瞬态弹性信息采集时间记为t
swe
。剪切波弹性成像方法的高能激励声束的发射序列或激励方式，包括但不限于任何一种已知的发射方式或激励方式。
89.在附图4中，将相邻两次用于超声应变成像的单帧图像采集之间的间隔记为δt1，将相邻两次用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集之间的间隔记为δt2。优选地，相邻两次超声应变成像的单帧图像采集之间的间隔不小于一次瞬态弹性信息采集的采集时间。即δt2≥δt1，且δt1≥t
swe
。
90.进一步优选地，每次单帧图像采集和每次瞬态弹性信息采集之间都不存在时间重合。合理设计δt1、δt2、t
si
和t
swe
，能够避免单帧图像采集和瞬态弹性信息采集存在时间重合。因此，第一采集频率和第二采集频率可以相同，也可以不同。只有两种成像方式之间不存在时间冲突，才能同时实现采集组织位移、应变信息和弹性模量信息。合理设计采集周期可以测量组织的非线性等力学特性。
91.105、调整探头的位置信息，更换待观察区域，重新进行多模态超声信号采集，以得
到心腔内处于相同或不同位置信息下的探头所采集的超声信号。重复步骤104，对心腔内处于相同或不同位置信息下探头进行多角度多截面的多模态超声信号采集。超声成像导管设置有可调弯段，在可调弯段这一调弯机械结构的辅助下，超声成像导管端部可自由弯曲，加之超声换能器可沿超声成像导管轴线作360
°
旋转，因此可多角度多截面的对心肌组织进行成像。
92.优选地，每次调整探头的位置信息，都需要适应性的调整多模态超声信号采集的成像参数，以实现在不同位置下获得较优的成像效果。成像参数包括成像深度、激励电压、发射脉冲长度、发射接收延迟。
93.106、对不同位置信息下的超声信号进行数据处理，结合时间序列，获取各个待观察区域在一个采集周期内的组织动态位移、应变和组织弹性模量信息，并最终得到心腔内的心腔组织特性。
94.心腔组织特性本质上是四维力学特性，具体包括：在各个心跳周期中，心腔内部的三维特性随时间的变化情况；其中，三维特性包括但不限于三维心腔结构、心肌组织位移、应变和弹性波波速分布。因此。本实施例最终获取的心腔组织特性包括：在各个心跳周期中，心腔内部的三维心腔结构、心肌组织位移、应变和弹性波波速分布随时间的变化情况。
95.心腔组织特性的获取过程包括：
96.10601、对不同位置信息下的探头在单个采集周期内采集的超声信号进行数据处理，得到关于组织动态位移和应变的第一组织信息数据，以及关于组织弹性模量的第二组织信息数据；
97.10602、基于第一组织信息数据和第二组织信息数据，可获取各个待观察区域在一个采集周期内的组织动态位移、应变和组织弹性模量信息，结合多模态超声信号采集的时间序列，得到不同待观察区域在一个采集周期内随时间变化的组织位移、应变和弹性波波速信息；
98.10603、将组织位移、应变和弹性波波速信息按照对应的位置信息转换到心腔内组织所对应的位置，得到在心跳周期的不同时刻下的三维心腔结构、心肌组织位移、应变和弹性波波速分布。
99.第一组织信息数据为从一组超声图像数据中估算出的位移和应变信息，方法包括但不限于任何一种从采集的数据中推算出组织位移和/或变形的处理方法。优选地，第一组织信息数据的获取过程包括：将每次单帧图像采集得到的数据分别合成一帧超声b图像，并按单帧图像采集的顺序进行排序，得到连续多帧的超声b图像；通过预设的斑点追踪算法估算相邻两帧超声b图像之间的组织相对位移；从多帧的超声b图像中选择一帧作为参考帧，计算其它各帧超声b图像相对于参考帧的累计位移；基于力学中位移和应变的关系，得到其它各帧超声b图像相对于参考帧的累计应变；将累计位移和累计应变作为第一组织信息数据。第一数据处理包括但不限于任何一种从采集的数据中推算出组织位移和/或变形的处理方法。
100.根据每一次瞬态弹性信息采集得到的超声信号，推算出待观察区域内的弹性波波速度和弹性，得到第二组织信息数据。对于瞬态弹性信息采集，每一次采集均可推算出待观察测区域内组织的弹性波波速度和(黏)弹性。数据处理的方法包括但不限于任何一种从剪切波性质推导出所观测组织或材料的弹性或粘弹性的方法。对于瞬态弹性信息采集，每一
次采集均可推算出待观察测区域内组织的弹性波波速度和(黏)弹性。
101.将第一组织信息数据和第二组织信息数据按照时间顺序排列，得到待观察区域在一个采集周期内随时间变化的二维组织位移、应变图、弹性波波速图和(黏)弹性图。将得到的二维组织位移、应变图和弹性波波速(或(黏)弹性)图按所记录的对应换能器位置信息(包含角度)转换到心脏组织所对应的位置，得到心跳不同时期三维空间中心脏腔室结构、心肌组织位移、应变和弹性波波速(或(黏)弹性)分布。
102.本实施例通过调整探头位置对心脏组织分区域扫查并记录位置信息，然后重建得到三维空间中心脏腔室结构、心肌组织位移、应变和弹性波波速(或(黏)弹性)的分布。
103.相比于现有技术中arfi弹性成像仅给出组织间的相对硬度，本实施例的心腔内多模态超声成像方法，利用剪切波弹性成像可以测出组织的弹性模量，更有利于临床诊断。特殊的成像序列设计，通过一次采集序列可同时对组织进行应变和剪切波弹性成像，由此测量任意时刻或状态下心脏组织的应变、弹性、非线性等相关信息。
104.此外，本实施例的心腔内多模态超声成像方法，还可用于血管壁或其他具有管、腔状结构的器官室、壁软组织的力学参数测量。
105.本实施例提出了一种心腔内多模态超声成像方法，利用ice超声探头导管对心脏组织进行四维多模态成像及力学参数测量，能够准确获取心腔内的心腔组织特性。本实施例的方案不仅能够从心脏内部进行多模态超声成像，还能实现心脏组织的力学特性测量。通过剪切波弹性成像，可以测出组织的弹性模量；通过应变成像，可测量出组织动态应变和位移的相关信息。通过多次的多模态超声成像采集，可对心腔内相同或不同位置进行多角度多截面的数据采集，更全面获取心腔内的信息，便于诊断。通过一次采集序列可同时对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，无需单独进行成像，即可测量任意时刻或受力状态下组织动态应变和弹性模量等相关信息，更有利于临床诊断。
106.实施例2
107.本实施例提供了一种心腔内多模态超声成像装置，将实施例1的方法系统化，系统的结构示意图如说明书附图3所示，具体方案如下：
108.一种心腔内多模态超声成像装置，包括如下：
109.检测单元a1：用于将连接有探头的超声成像导管沿血管插入心腔，对心腔内部进行实时b模式成像；
110.区域获取单元a2：用于调整探头的位置，获取待观察区域以及探头对应的位置信息；
111.周期设定单元a3：用于设定预设多模态超声信号采集的采集周期，以一个心跳周期内某个时刻为采集起始时刻，该采集起始时刻在ecg信号中表现有特定的信号形式；
112.多模态单元a4：用于当侦测到被检个体实时ecg信号中的该信号形式时，开始对待观察区域进行多模态超声信号采集，得到并存储处于该位置信息下的探头所采集到的超声信号；
113.区域调整单元a5，用于调整探头的位置信息，更换待观察区域，重新进行多模态超声信号采集，以得到心腔内处于相同或不同位置信息下的探头所采集的超声信号；
114.数据处理单元a6，用于对各个位置信息下的超声信号进行数据处理，结合时间序列，获取各个待观察区域在采集周期内的心腔组织特性。
115.其中，多模态单元a4具体包括：
116.在进行多模态超声信号采集时，按照预设序列发射超声信号，对待观察区域的组织按预设顺序穿插进行用于超声应变成像的单帧图像采集和用于剪切波弹性成像的瞬态弹性信息采集，得到关于超声应变成像的第一信号数据和关于剪切波弹性成像的第二信号数据。
117.本实施例提供了一种心腔内多模态超声成像装置，将实施例1的方法系统化，使其更具实用性。
118.实施例3
119.本实施例提供了一种心腔内多模态超声成像系统，用于实现实施例1的心腔内多模态超声成像方法，系统的结构示意图如说明书附图2所示，具体方案如下：
120.一种心腔内多模态超声成像系统，包括如下：
121.超声成像导管子系统1，包括相互连接的探头11和超声成像导管12，探头11上设置有超声换能器111和定位装置112，用于将超声成像导管12连同探头11沿血管插入心腔，通过超声换能器111发射和接收信号对心腔内部进行实时b模式成像；其中，探头11上还设置有定位装置112，定位装置112用于对超声换能器111的位置和方位角进行定位；
122.超声成像导管12连接转向控制机构13，转向控制机构13能够对超声成像导管的位置和角度进行偏转控制。超声成像导管子系统1通过连接插头14连接其他装置。
123.多模态超声成像子系统2，分别连接超声成像导管子系统1和ecg采集及存储子系统，用于控制超声换能器111发射和接收超声信号，以及控制超声信号的转换、存储、处理及图像显示；
124.定位子系统3，用于对超声换能器111的位置和方位角等进行定位。
125.ecg采集及存储子系统4，用于对心电信号进行实时采集与存储。
126.本发明提供了一种心腔内多模态超声成像方法、装置及系统，利用ice超声探头导管对心脏组织进行四维多模态成像及力学参数测量，能够准确获取心腔内的心腔组织特性。本发明的方案不仅能够从心脏内部进行多模态超声成像，还能实现心脏组织的力学特性测量。通过剪切波弹性成像，可以测出组织的弹性模量；通过应变成像，可测量出组织动态应变和位移的相关信息。通过多次的多模态超声成像采集，可对心腔内相同或不同位置进行多角度多截面的数据采集，更全面获取心腔内的信息，便于诊断。通过一次采集序列可同时对心脏组织进行超声应变成像和剪切波弹性成像，无需单独进行成像，即可测量任意时刻或受力状态下组织动态应变和弹性模量等相关信息，更有利于临床诊断。
127.本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机系统可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
128.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较
为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
129.以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。