一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法与流程

本发明涉及成像，特别涉及一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法。

背景技术：

1、微细血流成像技术在临床上对于生理以及病理状态的评估有着十分重要的作用，部份器官如肾脏、腹腔，病变如癌症、炎症等疾病，都可以以该成像技术进行评估。超声作为现今最广泛使用的低成本、高安全、非侵入式临床成像方法之一，已在临床有着数十年的发展历史。超声超快成像发展至今已十多年历史，其所带来的高帧频与高灵敏度的技术，对传统超声来说是又一次的突破。基于超声超快成像的多普勒技术有别于以往的多普勒扫描，利用超快线序的交替扫描以及高灵敏度的组织滤波器，基于超快复合超声微细血流成像在临床上获得广泛的应用以及良好的评价。

2、现有cn 113662586 a专利公开了一种基于超快超声微血流成像的互相关降噪方法，该专利采用大鼠脑微血流数据进行处理，最终得到两种多普勒图像，但是，对于如超声微细血流超快双工模式，为要求高帧频b模式一般由于非聚焦波成像，这导致在深度的穿透力不足以及较低的信噪比，为解决此不足，本发明提出了一种基于超快复合超声微细血流成像(micro-vascular imaging,以下称mvi)方法，解决超快成像双工模式下序列设计问题以及同时优化组织低频噪声和平面波高频伪像干扰。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法，包括：

3、确定mvi多普勒取值范围，并根据mvi多普勒取值范围确定发射脉冲重复频率，针对mvi信号进行信号处理，得到mvi平面波；

4、在发射mvi平面波的序列中单位时间内前1/2时间均匀插入b模式的k个偏转角度的平面波，得到平面波b/mvi交替序列，确定b/mvi发射比例；

5、针对成像区域内的背向散射rf信号分开采样，得到rf信号采集信息；

6、对rf信号采集信息进行正交解调，得到iq信号，并针对iq信号进行平面波波束合成重建，得到合成后的iq信号；

7、将合成后的iq信号中的mvi图像帧以固定包长进行分组，并以随机空间降采样法将单组内的图像降采转换为casorati奇异值分解矩阵；

8、对casorati奇异值分解矩阵进行滤波，并将滤波后的分解矩阵进行反casorati分解得到滤波后微细血流信号；

9、针对滤波后微细血流信号进行延时相关，得到多普勒血流强度信号和多普勒血流速度信号，并根据多普勒血流强度信号和多普勒血流速度信号分别得到多普勒血流速度mvi图像和多普勒血流强度信号mvi图像。

10、进一步地，针对mvi信号进行信号处理时，透过控制端激励向mvi信号关键区域加宽1.2倍大小区域，发射3—5个偏转角度的平面波。

11、进一步地，平面波b/mvi交替序列在单位时间t内，前1/2时间跟随mvi平面波发射模块发射b模式平面波模块，而且平面波b/mvi交替序列是根据发射脉冲重复频率进行等距排列发射。

12、进一步地，针对成像区域内的背向散射rf信号分开采样时，针对平面波b模式进行全幅采样，针对mvi平面波对信号关键区拓宽1.2倍大小的部分进行采样。

13、进一步地，对rf信号采集信息进行正交解调之后还针对得到的iq信号进行带宽处理，将iq信号降低回波后的带宽，得到处理后的iq信号，然后针对处理后的iq信号进行平面波波束合成重建，获得合成后的iq信号；其中，合成后的iq信号包括：b模式图像帧与mvi图像帧，针对合成后的iq信号中的b模式图像帧进行b模式的处理。

14、进一步地，针对iq信号进行平面波波束合成重建时，采用延时叠加算法、自适应波束合成法、空间复合法中的一种或多种；当采用空间复合法进行平面波波束合成重建时，将接收到的超声信号研发设线相对于探头法线方向的交收偏转角进行波前延时转换，并将接收线沿着探头法线方向的一帧图像作为基础对其他图像进行坐标转换，然后在坐标转换后的坐标系中进行加权平均处理，得到边缘平滑后的信号，将边缘平滑后的信号与归一化后的信号进行叠加，得到合成后的iq信号。

15、进一步地，将合成后的iq信号中的mvi图像帧以固定包长进行分组时，针对合成后的iq信号中的mvi图像帧进行单一包长取样，结合血流图像灵敏度对包长进行调整，确定包长，根据确定的包长把合成后的iq信号中的mvi图像帧分成多组。

16、进一步地，将单组内的图像降采转换为casorati奇异值分解矩阵时，利用空间信息数据结合时间信息将每一组数据中的每帧同步空间数据变形得到casorati数据矩阵，针对casorati数据矩阵进行奇异值分解，将casorati数据矩阵分解成空间奇异向量矩阵、奇异值矩阵和时间奇异向量矩阵，得到casorati奇异值分解矩阵。

17、进一步地，对casorati奇异值分解矩阵进行滤波时利用带通滤波器去滤除能量，带通滤波器是基于奇异值矩阵中的奇异值满足m-p分布，以高通滤波器滤除多普勒频率低于60hz的信号滤除组织噪声信号，对于高阶噪声，计算i阶奇异值分布曲线导数至不变化阶段截点，脱离血流有效信号区域，以低通滤波器滤除高于该截点信号滤除大部分的高阶噪声信号得到滤波后的分解矩阵；

18、将滤波后的分解矩阵进行反casorati分解之后还针对反casorati分解后的矩阵进行重构，在反casorati分解后的矩阵中进行随机抽选，并分多次进行矩阵构建，得到多个构建矩阵。

19、进一步地，针对滤波后微细血流信号进行延时相关，包括：零延时相关和固定延时相关，将滤波后微细血流信号通过零延时相关进行计算得到的多普勒血流强度信号，然后针对多普勒血流强度信号进行求模与阈值压缩，得到多普勒血流强度信号mvi图像；将滤波后微细血流信号通过固定延时相关进行计算得到的多普勒血流速度信号，然后针对多普勒血流速度信号进行反正切函数计算与速度转换，得到多普勒血流速度mvi图像。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对mvi信号进行信号处理时，透过控制端激励向mvi信号关键区域加宽1.2倍大小区域，发射3—5个偏转角度的平面波。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，平面波b/mvi交替序列在单位时间t内，前1/2时间跟随mvi平面波发射模块发射b模式平面波模块，而且平面波b/mvi交替序列是根据发射脉冲重复频率进行等距排列发射。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对成像区域内的背向散射rf信号分开采样时，针对平面波b模式进行全幅采样，针对mvi平面波对信号关键区拓宽1.2倍大小的部分进行采样。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对rf信号采集信息进行正交解调之后还针对得到的iq信号进行带宽处理，将iq信号降低回波后的带宽，得到处理后的iq信号，然后针对处理后的iq信号进行平面波波束合成重建，获得合成后的iq信号；其中，合成后的iq信号包括：b模式图像帧与mvi图像帧，针对合成后的iq信号中的b模式图像帧进行b模式的处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，针对iq信号进行平面波波束合成重建时，采用延时叠加算法、自适应波束合成法、空间复合法中的一种或多种；当采用空间复合法进行平面波波束合成重建时，将接收到的超声信号研发设线相对于探头法线方向的交收偏转角进行波前延时转换，并将接收线沿着探头法线方向的一帧图像作为基础对其他图像进行坐标转换，然后在坐标转换后的坐标系中进行加权平均处理，得到边缘平滑后的信号，将边缘平滑后的信号与归一化后的信号进行叠加，得到合成后的iq信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将合成后的iq信号中的mvi图像帧以固定包长进行分组时，针对合成后的iq信号中的mvi图像帧进行单一包长取样，结合血流图像灵敏度对包长进行调整，确定包长，根据确定的包长把合成后的iq信号中的mvi图像帧分成多组。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将单组内的图像降采转换为casorati奇异值分解矩阵时，利用空间信息数据结合时间信息将每一组数据中的每帧同步空间数据变形得到casorati数据矩阵，针对casorati数据矩阵进行奇异值分解，将casorati数据矩阵分解成空间奇异向量矩阵、奇异值矩阵和时间奇异向量矩阵，得到casorati奇异值分解矩阵。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对casorati奇异值分解矩阵进行滤波时利用带通滤波器去滤除能量，带通滤波器是基于奇异值矩阵中的奇异值满足m-p分布，以高通滤波器滤除多普勒频率低于60hz的信号滤除组织噪声信号，对于高阶噪声，计算i阶奇异值分布曲线导数至不变化阶段截点，脱离血流有效信号区域，以低通滤波器滤除高于该截点信号滤除大部分的高阶噪声信号得到滤波后的分解矩阵；

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对滤波后微细血流信号进行延时相关，包括：零延时相关和固定延时相关，将滤波后微细血流信号通过零延时相关进行计算得到的多普勒血流强度信号，然后针对多普勒血流强度信号进行求模与阈值压缩，得到多普勒血流强度信号mvi图像；将滤波后微细血流信号通过固定延时相关进行计算得到的多普勒血流速度信号，然后针对多普勒血流速度信号进行反正切函数计算与速度转换，得到多普勒血流速度mvi图像。

技术总结
本发明提供了一种基于超快平面波复合超声微细血流成像方法包括：确定MVI多普勒取值范围和发射脉冲重复频率，对MVI信号进行信号处理得到MVI平面波；在发射MVI平面波的序列中获取平面波B/MVI交替序列，确定B/MVI发射比例为M；针对成像区域内的背向散射RF信号分开采样；对RF信号采集信息进行正交解调后得到IQ信号，并进行平面波波束合成重建；将合成重建得到的合成后的IQ信号中MVI图像帧进行分组，并将单组内的图像降采转换为Casorati奇异值分解矩阵；对Casorati奇异值分解矩阵进行滤波后通过反Casorati分解得到滤波后微细血流信号；对滤波后微细血流信号进行延时相关，得到多普勒血流强度信号和多普勒血流速度信号，进而得到多普勒血流速度MVI图像和多普勒血流强度信号MVI图像。

技术研发人员：温振耀,雅克•苏凯,曲荣召
受保护的技术使用者：逸超医疗科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12