[发明专利]一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法及系统

权利要求书

1.一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采用超高帧率多角度发散波至心脏并接受回波信号，获得高帧率多角度相干复合发散波心超序列射频数据；

S2，对多个心动周期内的高帧率多角度相干复合发散波心超序列射频数据进行心肌的边缘检测和识别，产生心肌掩膜；

S3，根据心肌掩膜估计大位移估计项、小位移估计项、正则项共同构建心肌位移估计代价函数；

S4，在时域与空域约束条件下，对大位移估计项、小位移估计项、正则项的权重进行迭代和最小二乘递归更新，获得瞬时心肌位移分布。

2.根据权利要求1所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，采用超声探头对高速搏动时的心脏发射超高帧率多角度发散波并接受回波信号。

3.根据权利要求2所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，心脏高速搏动包括静息态与压力测试态，其中静息态时心率为55-75bpm，压力测试态时心率在120bpm以上。

4.根据权利要求2所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，采用相控阵阵列超声探头发射超高帧率的发散波，发散波以多个角度倾斜发射，多个角度的回波信号按角度变化周期进行波束合成与相干复合计算，重建获得高信噪比的高帧率发散波心超序列射频数据。

5.根据权利要求1所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，对高帧率多角度相干复合发散波心超序列射频数据在垂直于声束方向进行插值，选定多个心动周期内被插值的心超序列射频数据中间的第O帧作为参考帧，对感兴趣的心肌区域边缘打点，形成简单的心肌边缘闭合折线，通过边缘检测方法对心肌边缘折线进行处理，准确获得第O帧的心肌边缘轮廓。

6.根据权利要求5所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，以第O帧的心肌边缘轮廓为起始点，对心肌区域进行全自动的前向边缘追踪与后向边缘追踪，边缘追踪过程以心肌固有生理结构信息为约束；输出K帧的感兴趣区心肌轮廓曲线和心肌掩膜。

7.根据权利要求1所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，由大位移项J₁、小位移项J₂和正则项J_reg构建心肌位移估计代价函数J(u)：

其中，α+β＝1

代价函数J(u)在空域受心肌掩膜M约束，在时域受短时窗T约束，表达如下：

8.根据权利要求1所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，对大位移估计项、小位移估计项、正则项的权重进行迭代，更新各自的权重；对大位移估计项、小位移估计项、正则项的权重进行最小二乘递归更新。

9.根据权利要求8所述的一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计方法，其特征在于，获得T短时窗内的心肌瞬时位移分布；然后按短时窗重合率下的下一个短时窗T，重复更新各自的权重和最小二乘递归的步骤，获得该短时窗内的心肌瞬时位移分布；直至遍历整个K帧射频数据R，获得高帧率的心肌瞬时位移分布。

10.一种高帧率心脏超声心肌运动位移估计系统，其特征在于，包括：

数据发射采集模块，用于采用超高帧率多角度发散波至心脏并接受回波信号，获得高帧率多角度相干复合发散波心超序列射频数据；

数据处理模块，用于对多个心动周期内的高帧率多角度相干复合发散波心超序列射频数据进行心肌的边缘检测和识别，产生心肌掩膜，根据心肌掩膜估计大位移估计项、小位移估计项、正则项共同构建心肌位移估计代价函数；

位移估计模块，用于在时域与空域约束条件下，对大位移估计项、小位移估计项、正则项的权重进行迭代和最小二乘递归更新，获得瞬时心肌位移分布。