一种无创高精度血管壁弹性成像的方法
【专利摘要】本发明公开了一种无创高精度血管壁弹性成像的方法，该方法通过分析血管壁纵切面的B-mode超声成像的射频数据或视频数据；对采集的射频数据或视频数据离线分析，得到每帧射频数据或视频数据的位移场；利用FIR二维差分滤波器，对射频数据或视频数据的位移场滤波，获得纵切面上的各应变分量：沿超声发射束轴向应变分量εxx、横向应变分量εzz及剪切应变分量εxz；提出Von?Mises应变投影参数ζVM-longiProj及其计算公式，对Von?Mises应变投影参数ζVM-longiProj成像，实现无创高精度血管壁弹性成像。本发明能够精确定量化对血管壁弹性成像，其结果优于现有的其他血管壁应变成像方法。
【专利说明】【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及一种血管壁的成像方法，具体涉及一种无创高精度血管壁弹性成像的 方法。 一种无创高精度血管壁弹性成像的方法 【【背景技术】】
[0002] 血管壁超声弹性成像因其无创性近年来成为国际研究的热点问题。血管壁超声应 变参数成像主要经历了 3个发展阶段：1)首先提出的一维应变，主要对沿超声声束方向的 轴向应变参数成像；2)提出利用2维应变张量的各个应变分量参数成像（如轴向应变、横 向应变和剪切应变），分别描述血管壁沿声束方向和垂直声束方向的应变特性；2)对横截 面的血管壁弹性描述，提出了利用柱坐标系下的应变张量的各个分量（如径向应变、周向 应变和剪切应变）分别描述其径向、周向及剪切变形。
[0003] 上述所有应变参数成像，都只能描述血管壁沿某个特定方向的应变。即使采用了 多个应变分量共同描述血管壁沿不同方向的变形，其结果仍然无法提供对血管壁整体弹性 特性的定量化描述。此外，现有的应变参数抗噪能力较差，其结果重现性差，无法为血管壁 弹性提供准确的成像依据。
[0004] 此外，目前主要的研究集中在对血管壁横截面弹性成像，其主要原因在于试图通 过对其径向运动的描述反映血管壁弹性特性。然而径向应变的推导是基于笛卡尔坐标系和 圆柱坐标系之间的坐标变换，本质上仍然是沿特定方向的应变描述。此外，对血管壁横截面 B超成像因受其侧壁声影影响，血管壁本身成像不清晰，通常需要对图像修正后再分析。针 对此问题，近年来又发展了多角度扫描超声成像技术，通过波束合成在空间多个不同角度 实现超声波束聚焦成像，并最终利用所有的轴向位移合成出不同角度上的水平位移和垂直 位移，再求出径向及周向应变。该方法技术实现上比常规B超复杂，结果稍好于常规超声获 得的数据。但是本质上，都属于特定方向的应变成像。
[0005] 血管壁纵切面B超成像能够克服侧壁声影的影响，其成像结果大大优于横截面B 超成像结果。但是，对于血管壁纵切面弹性成像，目前只是利用沿超声波束发射方向的轴向 应变，垂直于波束方向的横向应变及剪切应变来描述。这些应变参数只能描述特定方向的 变形，其结果在实际含噪条件下无法准确刻画血管壁弹性特性。
[0006] 综上所述，血管壁纵切面B超成像的超声数据有其处理优势，但目前仍缺乏有效 的力学参数来有效刻画血管壁纵切面的力学特性。 【
【发明内容】
】
[0007] 本发明的目的在于针对现有血管壁应变成像技术的不足，提供了一种无创高精度 血管壁弹性成像的方法。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0009] -种无创高精度血管壁弹性成像的方法，包括以下步骤：
[0010] 1)在带有心电同步监测仪的超声仪器上，对血管壁纵切面进行成像，成像中对血 管壁的每个采集面利用心电同步监测仪采集平稳舒张期内时间序列超声数据，得到B-mode 超声成像的射频数据或视频数据；
[0011] 2)对采集的射频数据或视频数据离线分析，预处理去噪后进行运动场估计，利用 散斑跟踪算法对时间序列射频数据进行运动估计，利用2阶光流场运动估计方法对时间序 列视频图像数据进行运动估计，得到每帧射频数据或视频数据的位移场；
[0012] 3)利用FIR二维差分滤波器，对射频数据或视频数据的位移场滤波，得到纵切面 沿超声发射束轴向应变分量ε χχ、横向应变分量εζζ及剪切应变分量εχζ;
[0013] 4)对纵切面上的Von Mises应变投影参数ζ VM_lmgiPMj成像，其中，纵切面成像的 VonMises应变投影参数ζ VM_lmgiPMj按下面公式计算： _4]
【权利要求】
1. 一种无创高精度血管壁弹性成像的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 在带有心电同步监测仪的超声仪器上，对血管壁纵切面进行成像，成像中对血管壁 的每个采集面利用心电同步监测仪采集平稳舒张期内时间序列超声数据，得到B-mode超 声成像的射频数据或视频数据； 2) 对采集的射频数据或视频数据离线分析，预处理去噪后进行运动场估计，利用散斑 跟踪算法对时间序列射频数据进行运动估计，利用2阶光流场运动估计方法对时间序列视 频图像数据进行运动估计，得到每帧射频数据或视频数据的位移场； 3) 利用FIR二维差分滤波器，对射频数据或视频数据的位移场滤波，得到纵切面沿超 声发射束轴向应变分量εχχ、横向应变分量
及剪切应变分量
； 4) 对纵切面上的Von Mises应变投影参数
戎像，其中，纵切面成像的 VonMises应变投影参数
按下面公式计算：
(1)。
2. 如权利要求1所述的一种无创高精度血管壁弹性成像的方法，其特征在于，步骤3) 中，FIR二维差分滤波器
如下：
(2) 其中，h(ni，n2)为带宽限制在!/?:uf+ u〗 <<丨的脉冲响应函数，
(3) 式中：Wl及w2为二维频域坐标；ηι及％为二维时域坐标；J2(n)是一阶贝塞尔函数； wm为截止频率，推荐取值
，其中N取11; 一维汉宁窗
〔4) 二维环形汉宁窗
（5) 其中系数c为常数，其取值应满足当hD(ni，n2)对斜坡信号滤波后得到单位阶跃信号。
3. 如权利要求2所述的一种无创高精度血管壁弹性成像的方法，其特征在于，将FIR二 维差分滤波器hD (ηι，n2)与射频数据或视频数据的位移场进行卷积，得到纵切面沿超声发射 束轴向应变分量
横向应变分量
及剪切应变分量
具体公式如下： 其中，h (X，y)为X方向位移分量，u2 (X，y)为z方向位移分量。 (8)
【文档编号】A61B5/0402GK104055540SQ201410195622
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】张红梅, 阮骊韬, 张青哲, 郭佑民, 万明习, 单宝文 申请人:西安交通大学