[发明专利]一种生物组织剪切波波速测量方法及医用超声波设备

说明书

技术领域

本发明涉及剪切波弹性成像领域，特别涉及一种生物组织剪切波波速测量方法及医用超声波设备。

背景技术

剪切波是传播方向与介质质点的振动方向垂直的波，又称横波，S波。

剪切波弹性成像技术可实现生物组织实时硬度定量检测，为临床判断组织病变情况提供依据。它的基本原理如下：声辐射力聚焦冲击能在组织内部产生剪切波，由于剪切波在不同硬度的组织传播速度有差异，通过检测剪切波在不同位置的传播速度可以间接反映该位置的软硬情况。根据剪切波波速大小进行伪彩色映射即为剪切波弹性成像。因此，剪切波波速测量的准确性对组织弹性情况的判断至关重要。

剪切波在组织传播过程中会引起组织的位移形变，利用超快帧频成像技术观察和检测目标区域的位移形变，通过位移形变重建出观察位置的剪切波震动曲线。传统的剪切波波速估计方法为Time-of-Filght(TOF)方法，即对观察位置不同位置所重建的剪切波震动曲线进行波峰匹配，找出波峰相差时间间隔，此间隔可以理解为剪切波从该两个检测位置之间传播所用时间。而两检测位置之间的距离为已知，通过距离除以时间得出剪切波经过两个检测位置之间的平均速度。TOF方法原理易懂，实现也简单，是常用的剪切波波速估计方法。但TOF方法对剪切波波形重建信噪比要求比较高，即重建出来的剪切波波形越光滑，波峰越明显，结果准确性越高，如一些弹性仿体中有较好结果。而在人体中，由于组织结构复杂，剪切波重建波形信噪比会比较低，波峰的搜索很容易被误判。而剪切波波形重建后只利用波峰进行匹配，也浪费了其他位置的信息。

发明内容

本发明针对目前采用TOF方法估算剪切波波速的方法，从形变位移矩阵中，选取同一深度位置，不同横向检测位置的两个或多个位置，分别作出这些位置的“形变-时间”曲线（纵轴坐标表示形变大小，横轴坐标表示时间）。沿时间方向搜索每个位置的“形变-时间”曲线最大值，并记录最大值所对应的横坐标，即对应的时间点。根据这些横向检测位置和对应的波峰到达时间利用线性拟合方法画出“时间- 距离”斜线，求出该斜线的斜率的倒数即为所求的剪切波速度。此方法在介质均匀，信噪比高的情况下，能够有准确有效的求出剪切波波速。但实际应用于人体组织时，介质情况比较复杂，信噪比低，此时的“形变-时间”曲线一般不太光滑，波峰位置不明确，在搜索波峰位置时容易出错导致剪切波波速估计结果出错的不足。提供一种用于生物组织弹性测量的剪切波波速测量方法。

本发明为实现其目的所采用的技术方案是：一种生物组织剪切波波速测量方法，该方法中，选取生物组织观察区域，通过冲击激发剪切波经过该生物组织观察区域传播，并利用超高帧频成像技术采集该弹性观察区域回波信号进行位移估计运算得到形变估计结果后，对位移估计结果包括以下步骤：

步骤1、确定待观察深度位置，选取至少两个横向检测位置，根据超高帧频成像技术采集该弹性观察区域回波信号作出所选的横向检测位置对应的“形变-时间”曲线；

步骤2、获得各横向检测位置对应的“形变-时间”曲线的峰值；

步骤3、把各横向检测位置的对应的“形变-时间”曲线的峰值与阈值权重相乘，得出波峰组形变阈值；所述的阈值取0.7。

步骤4、根据各个横向检测位置的波峰组形变阈值确认对应“形变-时间”曲线中范围；

步骤5、根据各个横向检测位置和波峰组所对应的时间值进行直线拟合，得出“时间-距离”直线；

步骤6、求出“时间-距离”直线的斜率，得到剪切波速度值。

本发明针对目前剪切波速度测量的不足，提出一种用于生物组织弹性测量的剪切波波速估计方法，对所获得的“形变-时间”曲线中的峰值进行阀值，将峰值周围多个采样值采集，再搜索滤波后曲线上形变值超过预设阈值的所有点所对应的时间位置，即波峰组。最后利用所有检测位置的波峰组的到达时间和横向检测位置拟合出“时间- 距离”斜线。这种方法提高了“时间-距离”曲线的利用率，利用波峰组进行拟合，增加了拟合曲线的拟合点数量，提高了剪切波波速估计的准确性和稳定性。

本发明方法通过对权重阈值与各个剪切波检测位置的“形变- 时间”曲线峰值相乘，得到形变阈值，再通过形变阈值选取“形变- 时间”波峰组范围，利用波峰组和横向检测位置进行“时间-距离”直线拟合，最后求得剪切波波速。此方法比传统TOF方法增加“形变-时间”曲线的利用，不再单一利用波峰位置，而是利用形变值达到阈值以上的时间点组成的波峰组来进行“时间-距离”直线的拟合，增加了在低信噪比和复杂组织情况下的剪切波波速估计稳定性和准确性。