[发明专利]一种基于组织中微泡动力学模型的微弹性成像方法

摘要

一种基于组织中微泡动力学模型的微弹性成像方法，根据微泡的振动情况会受到周围组织特性的影响，组织中的微泡动力学模型可建立微泡振动信号与组织弹性的关系，建立一种与微泡信号相关性强而与组织信号相关性弱的母小波，通过脉冲逆转与小波变换相结合的成像算法对微泡信号进行检测成像，当检测信号与模型信号最接近时，可得到最大组织造影比，从而反推回微泡周围十几至几十微米组织的弹性参数；该方法可应用于高强度聚焦超声治疗过程实时监控及生物薄层组织弹性检测，可克服一般弹性成像需要外部施压、易受边界条件影响等局限，有效将成像分辨率从毫米级提高至微米级。

主权项

1.一种基于组织中微泡动力学模型的微弹性成像方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将设置在探测目标上的线阵换能器通过具有射频数据采集接口的可编程超声设备与主控计算机连接；（2）选择能反应组织弹性参数的微泡动力学模型，通过实验手段对模型进行检验，并对其进行灵敏度分析和可靠性评估，最终选定对组织弹性参数敏感，可信度高的模型构建母小波，对其进行求解，得到微泡振动半径随时间的变化曲线及径向振动速度和加速度，根据体积随时间的变化率计算振动微泡辐射出的声压力：其中P为振动微泡辐射出的声压，ρ为液体密度，r为微泡信号检测换能器与微泡之间的距离，R和分别微泡半径及径向加速度；（3）母小波参数确定：在计算作用于微泡的激励声压时，需考虑不同组织的声衰减及微泡所在位置深度，利用公式对到达不同位置的微泡声压进行衰减估计，其中z为声传播的距离，μ₀为幅度衰减系数，P₀为输出激励声压；在需要带入组织弹性参数时，根据正常组织弹性参数经验值及普通弹性成像方法实验值确定组织弹性参数范围，并根据计算量和计算时间确定步长，再将组织弹性参数及其对应的步长代入母小波；（4）利用可编程线阵换能器发射脉冲逆转序列，即沿一条扫描线相继发射和接受0相与180相的同幅度脉冲，后续扫描线重复操作直至完成二维平面扫查，形成单帧射频数据；（5）基于步骤（2）、（3）所得到的母小波，分别对0相和180相回波信号进行小波相关性分析，得到一系列小波相关系数，分别选取最大的小波相关系数所在尺度的所有小波系数去代替原始的射频回波信号；（6）将0相和180想回波信号中表征原始射频回波信号的小波相关系数进行相加得到一条波束并进行后续处理成像，包括对数压缩、坐标变换和灰度转换，并进行图像显示；（7）使用造影组织比（CTR）对不同组织弹性参数条件下的图像进行评价，选取相同面积同一扫描深度的感兴趣区域计算其对应的CTR值：当CTR值最大时，认为相对应的组织弹性参数即为或最接近感兴趣区域的平均组织弹性参数；（8）对成像区域继续进行分区，分区内含有有限个可分辨微泡，以步骤（7）得到的组织弹性参数为中心以尽可能小的步长上下移动得到对应母小波，对每一分区继续进行信号检测成像，通过遗传算法进行相关反馈，计算图像CTR值，即可得到微泡周围组织的弹性值。