[发明专利]一种基于超声平面波扫描的分段式脉搏波成像方法

说明书

本发明属于成像技术领域，公开了一种基于超声平面波扫描的分段式脉搏波成像方法，包括：对超声射频信号进行处理，获得各相邻帧间的血管壁各坐标点的相对位移信息；获得血管壁不同深度处各坐标点的连续时间‑位移信息；选取血管壁同一深度处各坐标点径向振动的基准特征点，并在血管壁位置处加窗，对每个窗内的脉搏波传播位移进行几何校正，依次将窗向后移动一个坐标实现对局部血管的分段式处理，直至完成整段血管的计算，将血管壁的局部脉搏波速度图和弹性模量图覆盖于超声图像。本发明有效解决了传统脉搏波成像技术中成像质量与成像帧率之间的矛盾；并对脉搏波在走形不规则的血管中的传播位移进行了几何校正，提高了脉搏波传播速度计算的准确性。

技术领域

本发明属于成像技术领域，更具体地，涉及一种基于超声平面波扫描的分段式脉搏波成像方法。

背景技术

脉搏波成像(Pulse Wave Imaging，PWI)是测量脉搏波速度(Pulse WaveVelocity，PWV)的一种新技术，由于计算的血管区域比较短，因此也被叫做局部脉搏波成像。脉搏波成像通过追踪一小段血管壁的运动计算波形的时延，时延代表脉搏波速度传导时间，通过超声图像估计距离，进而直接推导出PWV。脉搏波成像不仅可以在时间空间上描绘出脉搏波的传播情况、估计局部PWV的值，也可以用来推测血管的顺应性。

由于脉搏波传播很快，脉搏波成像方法需要良好的空间分辨率和时间分辨率。现有的超声的脉搏波成像方法是基于聚焦扫描方式成像，成像帧率会受到线密度的制约，低帧率会导致连续两帧数据之间的位移相差过大而增加信号的解相关性，从而导致位移估计出现错误。而血管的硬化程度越高，脉搏波传播速度越大，必须达到足够高的成像帧率，才能准确快速地捕捉到脉搏波的传播。为了提高帧率就必须减少超声扫描线数量，而这又会导致超声图像和超声原始数据质量降低，降低脉搏波成像方法的准确性。

另外，人体血管的走形不规则，现有的脉搏波成像方法把脉搏波传播的位移简单地近似为血管在探头方向对应的距离，这样的处理会由于低估了脉搏波的传播位移而导致脉搏波速度的计算结果偏小，也会影响脉搏波成像方法的准确性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于超声平面波扫描的分段式脉搏波成像方法，旨在解决现有脉搏波成像技术中成像质量与成像帧率之间的矛盾以及脉搏波传播速度计算准确性不足的问题。

本发明提供了一种基于超声平面波扫描的分段式脉搏波成像方法，包括下述步骤：

(1)将采集的超声原始通道数据进行合成，获得经过校正后与物理位置对应的超声射频信号；

(2)对超声射频信号进行处理，获得各相邻帧间的血管壁各坐标点的相对位移信息，并对位移信息进行中值滤波，消除异常数据后获得位移估计信息；

(3)基于超声射频信号，以第一帧图像为起始，通过相邻两帧信号之间的位移估计信息计算所选血管壁各点在后一帧的位置，并获得血管壁上不同深度处各坐标点在径向振动的连续时间-位移信息；

(4)对步骤(3)获得的径向振动的连续时间-位移数据进行差分计算，并获取血管壁不同深度处各坐标点在径向振动的运动速度；

(5)选取血管壁同一深度处各坐标点径向振动速度曲线上的基准特征点，并在血管壁位置处加窗，对每个窗内的脉搏波传播位移进行几何校正，根据血管壁上各点的距离及其对应振动波形基准点的时延进行一阶线性拟合，其斜率的倒数与几何校正系数的乘积即为血管的局部脉搏波速度；

(6)根据修正后管壁弹性模量E与脉搏波速度PWV的关系，计算血管壁各位置处的弹性模量E；

(7)依次将窗向后移动一个坐标实现对局部血管的分段式处理，获得各个血管分段的脉搏波速度PWV和弹性模量E；

(8)对血管壁每个深度重复步骤(4)-(7)，直至完成整段血管的计算，将血管壁的局部脉搏波速度图和弹性模量图覆盖于超声图像。