一种基于单像素tic源的超声造影灌注参量成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声造影成像技术领域，特别涉及基于单像素 Tic源的超声血流灌注 参量成像方法。
【背景技术】
[0002] 超声造影微泡和造影成像方法的发展使得超声造影技术定量估计血流灌注成为 可能。尽管超声造影成像的空间分辨率有限，无法识别单个毛细血管，但是造影微泡引起的 回波信号强度与微泡的浓度成比例，也与组织血容量成比例，这种比例关系的发现，近年来 推动了超声造影成像的重要应用，即灌注参量估计的发展。超声造影血流灌注参量成像是 一种功能性成像方法，它可反映血流速度、血容量、微循环等功能性血流灌注信息的空间分 布，并已初步应用于估计心肌血流灌注、区分肝脏的良性恶性病变、研究肿瘤的新生血管的 血液供给情况等。它主要通过对脏器的感兴趣区域（region of interest, R0I)进行血流 灌注定量评价，以直观和丰富的参量显示该ROI区域超声图像中的血流灌注信息的空间分 布，以辅助临床掌握相应的生理学和病理学信息。超声造影血流灌注参量成像作为一种新 兴的临床诊断和治疗评价的辅助方法具有重要的研究价值和应用前景。
[0003] 超声造影灌注是一动态过程，在这过程中，计算感兴趣区域（region of interest，R0I)内视频造影图像的像素的平均强度，作为时间或图像帧数的函数，形成时间 强度曲线（time-intensity curve, TIC)并进行血流灌注评价和诊断。目前文献、专利以及 超声成像设备（Philips HD15, GE Logiq E9)中所涉及到的超声造影灌注估计方法或定量 分析软件首先通过手动选取较大尺寸的R0I，这种方法的缺陷如下：（1)它需要富有经验的 操作者选取有效的R0I，存在主观差异性；(2)这种操作不便于重复实施；（3)采用大尺寸的 ROI会忽视血流灌注的空间差异性，并且分辨率低、缺乏细节信息和直观性。
[0004] 然而，因 ROI越小，TIC受到的杂波干扰越大，其SCR越低；而且TIC冲出相的尾部 容易受到造影微泡再循环的干扰；因此，基于单像素 ROI提取TIC进行超声血流灌注参量成 像主要受到TIC低信杂比（signal-to-clutter，SCR)的限制。为此，需提高单像素 ROI下 TIC的SCR。目前文献、专利中用到的提高TIC的SCR的方法包括：加权移动平均滤波、团注 模型拟合等方法。但加权移动平均滤波方法可能会导致TIC的时移的问题，造成时间类参 量估计不准确；对TIC进行团注模型拟合又受TIC本身SCR的限制较大，如出现畸变的TIC， 团注模型拟合将无法发挥作用。
【发明内容】
[0005] 针对常规大ROI下提取TIC进行超声造影血流灌注参量成像存在的限制（存在主 观差异性、难以重复实施、细节信息缺乏以及细节分辨率较低的问题），本发明的目的在于 提供一种基于单像素 TIC源的超声造影灌注参量成像方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0007] (1)单像素 TIC提取：设定组织病灶区域作为待参量成像区域；并以单像素为最小 ROI，提取待参量成像区域每像素单元下的原始TIC ;
[0008] (2) TIC降噪拟合：对原始TIC依次进行有效TIC的筛选、双向加权移动平均滤波 以及团式灌注模型拟合，获得单像素 TIC矩阵；
[0009] (3)灌注参量提取并编码成像：在单像素 TIC矩阵中分别提取时间类、强度类，以 及比值类的灌注参量矩阵，并进行伪彩色编码。
[0010] 所述单像素 TIC提取具体包括以下步骤：
[0011] (1)通过多边形ROI函数选择待参量成像区域轮廓；
[0012] (2)以单像素为最小R0I，提取待参量成像区域的每像素单元下的原始TIC。
[0013] 所述有效TIC的筛选具体包括以下步骤：
[0014] (1)提取待参量成像区域的TIC，作为筛选基准TIC ;
[0015] (2)对单像素下的原始TIC与筛选基准TIC做相关分析；
[0016] (3)剔除相关系数小于0· 3的单像素下的原始TIC，剩余的单像素下的原始TIC为 有效TIC。
[0017] 所述双向加权移动平均滤波具体包括以下步骤：
[0018] (1)以有效TIC某一数据点对应的当前时刻为基准，进行加权移动平均滤波；
[0019] (2)将加权移动平均滤波后的有效TIC进行时间翻转，并再次进行加权移动平均 滤波；
[0020] (3)对经过再次加权移动平均滤波后的有效TIC，以前5点的均值为基准，进行基 线归零。
[0021] 所述团式灌注模型拟合具体包括以下步骤：
[0022] (1)基线归零后进行对数正态团注模型拟合，得到拟合后的单像素 TIC矩阵；
[0023] (2)对单像素 TIC矩阵进行归一化。
[0024] 所述灌注参量提取并编码成像具体包括以下步骤：
[0025] (1)分别提取单像素 TIC矩阵中时间类、强度类以及比值类微泡灌注参量，形成对 应的灌注参量矩阵，所述时间类微泡灌注参量包括冲入时刻WIT、冲出时刻W0T、达峰时间 TTP以及平均渡越时间MTT ;所述强度类微泡灌注参量包括峰值PV以及曲线下面积AUC ; 所述比值类微泡灌注参量包括冲入率WIR、冲出率WOR以及曲线下面积与平均渡越时间比 PI ;
[0026] (2)对灌注参量矩阵进行256阶次JET伪彩色编码。
[0027] 本发明的优点如下：
[0028] 1、本发明以单像素 ROI提取超声造影序列视频图像的TIC，该过程是算法自动进 行的，勿需要人工介入。
[0029] 2、双向加权移动平均滤波联合对数正态团注模型拟合大幅提高单像素 ROI下的 TIC的SCR并抑制杂波的干扰。
[0030] 3、相比传统灌注参量评价及成像，单像素 TIC源的超声血流灌注参量成像包含了 最为丰富的灌注细节信息。
【附图说明】
[0031] 图1为算法整体流程框图。
[0032] 图2为兔肾时间类（以MTT为例）灌注参量图。
[0033] 图3为兔肾强度类（以AUC为例）灌注参量图。
[0034] 图4为兔肾比值类（以WIR为例）灌注参量图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和实施例对本发明做详细叙述。
[0036] 本发明主要提出在团式灌注下，在最小单元ROI 即"单像素"下提取TIC进行超声 造影血