[发明专利]超声脑中小微动/静脉血管微泡造影灌注功能定量分类成像方法

说明书

本发明公开了一种超声脑中小微动/静脉血管微泡造影灌注功能定量分类成像方法。使用低频颅脑超声相控阵探头发射超声波，对原始射频信号进行微泡小波解相关全频域检测和Nakagami回波统计参数成像，对获得的脑血管3D回波统计参数造影图像序列矩阵进行二维线性变换和灌注成分定征，建立脑中、小、微血管的灌注区域关联，并分离脑中、小、微血管分布。分别提取脑中、小、微血管灌注时间强度曲线，计算得到各自的时间类、强度类及比值类灌注参量，并进行脑血管分层动静脉灌注参量成像。本发明实现了脑中、小、微血管的分离和分布检测，可以为脑部提供多层次、多参量定征。

技术领域

本发明属于超声成像领域，涉及一种脑中、小、微动/静脉血管微泡造影灌注功能定量分类成像方法。

背景技术

目前磁共振成像(MRI)、正电子发射型计算机断层显像(PET)等成像技术在脑内成像方面的应用主要是进行脑内组织、血管结构成像，并在向脑内功能成像发展，例如联合特定造影剂进行血流动力学特征分析，但这些成像技术的缺点是时间分辨率、空间分辨率差，以及无法获得局部细微、或脑小微血管的灌注特征。

超声成像与其他医学影像技术相比具有非侵入、使用方便、成本低、对人体损害小等优点，目前在脑部成像中已有经颅多普勒成像技术得到临床应用，具备时间分辨率和床边检查以及无辐射等优势。但是，只能对颅脑内的大、中血管进行成像，以反映脑大中血管的血流流速变化，无法实现对局部细微或脑小微血管的灌注特征的辨识。同时，由于颅骨声遮挡和衰减效应，使得脑部超声成像，例如经颅多普勒成像的灵敏度、分辨率差，实时性与深度相互制约。

Nakagami回波统计模型具有声学参数独立性的优势，可以恢复或减弱声场变化导致的回波幅度变化，以反映固有的散射子超声回波特征。而颅骨声遮挡和衰减效应本质上是改变颅内声压及声场分布。因此，理论上Nakagami参数具有改善颅骨声遮挡和衰减效应的可能性，但结合Nakagami回波统计模型进行超声局部细微或脑小微血管功能实时成像，从而为脑部提供多层次和多参量定征，仍然是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声脑中小微动/静脉血管微泡造影灌注功能定量分类成像方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1)利用超声波探头经颞窗采集脑部超声回波信号；

2)对步骤1)采集的超声回波信号依据经颅衰减的微泡母小波进行微泡小波解相关全频域检测，然后进行Nakagami回波统计参数成像，得到脑血管三维(3D)回波统计参数造影图像序列矩阵；

3)沿着时间序列对脑血管三维回波统计参数造影图像序列矩阵进行重构，然后通过机器学习进行成分分析并定征灌注成分，对获得的多个灌注成分的时间变化曲线建立脑中、小、微血管灌注区域的关联，并分别分离脑中、小、微血管分布；

4)根据脑中、小、微血管分布分别提取灌注特征，然后计算脑中、小、微血管的时间类、强度类及比值类灌注参量；

5)对脑中、小、微血管分布中的脑血管根据各灌注参量分别进行编码成像以及动脉与静脉的分离。

优选的，所述步骤1)具体包括以下步骤：

1.1)将声透镜置入一侧与颞骨表面契合的封装体中，将低频超声相控阵探头由另一侧伸入封装体并通过封装体内部的耦合剂与声透镜对接；

1.2)采用低频超声相控阵探头，经颞窗外侧的声透镜(声透镜通过封装体定位)向脑部发射超声波，并利用该低频超声相控阵探头接收和采集超声回波信号，得到原始射频数据。

优选的，所述步骤2)中，经颅衰减的微泡母小波是依据颅骨声衰减声场分布，并通过构造声场驱动的脑血管微泡母小波而得到的。