[发明专利]基于超声波背向散射能量的超声波射频消融温度成像装置

说明书

本发明涉及一种基于超声波背向散射能量的超声波射频消融温度成像方法，包括：利用超声波探头得到检测超声波背向散射信号，即初始数据；对初始数据进行带通滤波以减少杂讯；求得初始数据的包络；通过滑动窗，在每个窗内计算时，用步骤3)求得包络平方得到该时刻能量，除以参考温度下包络的平方，此时仅保留正的背向散射能量，去掉负的背向散射能量，即得到正超声波背向散射能量的矩阵；插值成原图像大小；对不同时刻的图像进行组合去除部分杂讯。

技术领域

本发明属于医学图像研究领域，涉及一种超声波射频消融温度成像装置。

背景技术

当今社会，肿瘤是夺走人类生命的重要原因之一。因其还无法明确致病原因从而进行预防，从而对于肿瘤的治疗成为医学界关注的重点。传统的治疗方式多以手术切除为主，对病人的身体创伤很大。对于体积较小的肿瘤，目前可以使用消融的方式进行，有高能聚焦式超声波灼烧和射频消融等方法，其最大的优点是微创，因而受众范围可以很广。对灼烧过程中温度情况可以通过核磁共振、超声波、热电偶等观察，但超声波具有对人体无害、成本较低、操作简便等特点，因此具有很大研究价值。

利用超声波进行温度监测已有的方法包括回波时移、背向散射能量(Ultrasonicbackscattering energy，简称CBE)等。回波时移的方法依靠灼烧区域组织温度升高引起的组织膨胀和声速变化情况对温度进行估计，但需要提前测定组织膨胀系数等参数，且温升最高至40℃。背向散射能量依靠加热过程中背向散射能量的变化监测温度，算法简便，适合于实时监测。

华盛顿大学的Straube和Arthur发现散射子有正负之分，正散射子背向散射能量值随温度升高而增大，在消融过程中显示为正值，负散射子的背向散射能量值随温度升高而减小，在消融过程中显示为负值。其在Sigelment和Reid的基础上，推算出单一散射子背向散射能量变化与温度变化关系的归一化模型[1-5]，如(1-1)式：

其中，α(T)为衰减系数，η(T)为背向散射系数。若散射子的尺寸小于超声波波长，则模型可简化为式(1-2)：

CBE＝η(T)/η(37) (1-2)

Tsui P H等人研究发现，取消对原始数据的位移补偿也可得到背向散射能量与温度关系，且灵敏度更高，更节省时间[6]。

夏静静等人在以上理论基础上提出综合超声波背向散射能量(Integratedultrasonic backscatterenergy，简称ICBE)和滑动窗的方法得到加热区域温度分布图像，综合背向散射能量将消融过程中负的背向散射能量取反，与正的背向散射能量一起进行温度分布显示。滑动窗每个窗内综合背向散射能量值：

综合超声波背向散射能量方法用于真实组织射频消融时发现，灼烧针下方会存在假影，影响综合超声波背向散射能量值与温度值的相关性，也严重影响了组织温度分布图像。

参考文献：

[1]Straube W L and Arthur R M,Theoretical Estimation of theTemperature Dependence of Backscattered Ultrasonic Power for NoninvasiveThermometry,Ultrasound in Medicine Biology,1994,20(9):915～922.

[2]Arthur R M,Trobaugh J W,Straube W L,et al.,Temperature Dependenceof Ultrasonic Backscattered Energy in Images Compensated for Tissue Motion,2003IEEE Symposium on Ultrasonics,2003,1:990～993.