一種超聲造影成像方法及裝置制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種超聲造影成像方法和裝置，方法包括：初始步驟，獲取N幀原始造影圖像；投影成像步驟，對所述N幀原始造影圖像進行投影以得到所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，對于其中第n幀原始造影圖像，將第n組原始造影圖像以所述第n組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進行投影，獲得第n幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，投影周期小于顯像周期；顯示存儲步驟，顯示或存儲N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。本申請的超聲造影成像方法中，投影周期為固定值，投影過程造成的累積誤差僅與投影周期有關(guān)，不會隨著顯像周期的增加而增加，使得持續(xù)投影到模板上的圖像更能反映當(dāng)前投影周期中待檢測對象的空間信息如微小血管充盈消退狀態(tài)。
【專利說明】一種超聲造影成像方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及超聲成像領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲造影成像方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)中，利用超聲波在人體組織界面處的反射，通過接收和處理載有人體組織特征信息的回波，獲得人體組織的可見超聲圖像；然而，由于混響存在和分辨力的限制，以及人體組織內(nèi)微小血管血流量少、血流速低的影響，使得在彩色多普勒中小血管的顯像困難，其顯示有時比較模糊甚至無法顯示。目前一般采用超聲造影技術(shù)，其通過造影劑來增強背向散射，使血流清楚顯示，從而輔助醫(yī)生達(dá)到對某些疾病進行鑒別診斷目的。通常，微小血管中的造影微泡可以反映微小血管結(jié)構(gòu)。但是，如果微小血管直徑與造影微泡尺寸接近，微小血管內(nèi)只存在少數(shù)造影微泡，將使得染影不穩(wěn)定，容易被誤認(rèn)為是隨機斑點。
[0003]超聲成像的一般處理過程是:探頭將電信號轉(zhuǎn)換為超聲波，向待檢測目標(biāo)發(fā)射超聲波束，并接收待檢測目標(biāo)反射和散射的超聲波束，轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號處理后，將處理后的數(shù)據(jù)進行數(shù)字掃描變換(DSC, Digital Scan Conversion)和圖像后處理,最后顯示或存儲處理后的圖像。在利用造影劑等進行超聲顯像的系統(tǒng)中，通常在DSC處理之前或之后增加成像處理模塊，例如在成像處理模塊中采用如最大強度投影(Maximum IntensityProjection,以下簡稱MIP)等技術(shù)，以便通過累積顯像造影微泡在微小血管內(nèi)的流動軌跡來反映微小血管形態(tài)。MIP成像技術(shù)原理是利用多幀造影圖像，把各幀上空間位置對應(yīng)的像素點在一段時間內(nèi)的最大亮度(強度)投影到固定模板圖像上。經(jīng)MIP處理后，多幀造影圖像中造影微泡的染影在固定模板圖像中連接，最終輸出被檢測的微小血管構(gòu)造。
[0004]MIP運算可采用如下公式(I)表示:
[0005]outputPixel (x, y, n) =max (inputPixel (x, y, I) , inputPixel (x, y ,2),....，inputPixel (x, y, n))
[0006]=max(inputPixel(x, y, n)，outputPixel(x, y, n_l)) (I)
[0007]式(I)中，inputPixel (x, y, I)表示第I幀輸入圖像中坐標(biāo)為(x, y)的像素點實際亮度，inputPixel (x，y，2)表示第2幀輸入圖像中坐標(biāo)為(x，y)的像素點實際亮度，…，以此類推，inputPixel (x, y, η)表示第η幀輸入圖像中坐標(biāo)為(x, y)的像素點實際亮度；
I,2,....η表示時間序號；類似地，outputPixel (x, y, n_l)是第n_l中貞輸出圖像中坐標(biāo)為(X，y)的像素點的顯像亮度；outputPixel (x, y, η)是第η幀輸出圖像中坐標(biāo)為(x, y)的像素點顯像亮度。
[0008]目前主流商用超聲設(shè)備均具備造影持續(xù)顯像功能，雖然名稱不同但都基于上述MIP成像原理，本文簡稱為常規(guī)MIP。如圖1所示，圖中上排的方形框表示超聲造影原始圖像序列，下排的方形框表示采用常規(guī)MIP成像的MIP投影結(jié)果圖像序列，其中，選擇MIP處理起始點(即圖示的“MIP功能開 啟”處)的輸入圖像為固定的MIP投影模板，MIP投影周期即圖示的倒置中括號，每一個中括號表示一個投影周期，可見常規(guī)MIP的投影周期不斷增加，從MIP處理起始點開始增至MIP處理結(jié)束點(即圖示的“MIP功能結(jié)束”處)，最終，MIP投影周期等于MIP顯像周期；其中，MIP處理起始點和結(jié)束點通常由系統(tǒng)默認(rèn)或用戶選擇。簡言之，即所選全部序列圖像的最大值都投影到第一幀的模板圖像上。
[0009]常規(guī)MIP成像技術(shù)能夠提供疑存病灶或感興趣區(qū)域的空間信息，如微小血管結(jié)構(gòu)形態(tài)，但同時喪失了部分時間信息，如造影劑消退時間。而疑存病灶的時間信息(如快進快退或快進滿退等)有助于醫(yī)生診斷腫瘤的良惡性。另一方面，常規(guī)MIP成像技術(shù)是一種造影圖像累積重疊技術(shù)，投影周期越長，累計誤差越大，血管與組織的對比度下降，MIP成像效果越差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本申請?zhí)峁┮环N超聲成像裝置和方法，用于對投放了造影劑氣泡的被檢測體進行
超聲造影顯影。
[0011]根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N超聲造影成像方法，包括:初始步驟，獲取N幀原始造影圖像，N為顯像周期的總幀數(shù)；投影成像步驟，對所述N幀原始造影圖像進行投影以得到所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，其中，對于所述N幀原始造影圖像中的第η幀原始造影圖像，將第η組原始造影圖像以所述第η組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進行投影，獲得所述第η幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，η為大于等于I且小于等于N的正整數(shù)，所述第η組原始造影圖像為在投影周期內(nèi)并且包含所述第η幀原始造影圖像的若干幀原始造影圖像，所述投影周期為小于所述顯像周期的固定值；顯示存儲步驟，顯示或存儲所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。一種實施例的超聲造影成像方法中，在執(zhí)行所述投影成像步驟之前還包括:運動配準(zhǔn)步驟，對所述N幀原始造影圖像中的每一幀圖像進行運動配準(zhǔn)。
[0012]根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N超聲造影成像裝置，包括:原始圖像獲取模塊，用于向待檢測對象發(fā)射超聲脈沖，接收待檢測目標(biāo)返回的超聲回波信號，對接收到的超聲回波信號進行信號處理后獲取N幀原始造影圖像，N為顯像周期的總幀數(shù)；投影成像模塊，用于對所述N幀原始造影圖像進行投影以得到所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，其中對于所述N幀原始造影圖像中的第η幀原始造影圖像，將第η組原始造影圖像以所述第η組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進行投影，獲得所述第η幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，η為大于等于I且小于等于N的正整數(shù)，所述第η組原始造影圖像為在預(yù)設(shè)投影周期內(nèi)并且包含所述第η幀原始造影圖像的若干幀原始造影圖像，所述預(yù)設(shè)投影周期為小于所述顯像周期的固定值；顯示存儲模塊，用于顯示或存儲所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。一種實施例的超聲造影成像裝置還包括運動配準(zhǔn)模塊，用于在執(zhí)行所述投影成像模塊之前對所述N幀原始造影圖像中的每一幀圖像進行運動配準(zhǔn)。
[0013]本申請的超聲造影成像方法和裝置中，投影周期為固定值，投影過程造成的累積誤差僅與投影周期有關(guān)，不會隨著顯像周期的增加而增加；投影模板為投影周期內(nèi)的任一幅圖像，當(dāng)投影周期發(fā)生變化，投影模板自然也發(fā)生變化而不是一成不變，使得持續(xù)投影到模板上的圖像更能反映當(dāng)前投影周期中待檢測對象的空間信息如微小血管充盈消退狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]圖1為常規(guī)MIP成像技術(shù)原理示意圖；
[0015]圖2為本申請一種實施例的超聲造影成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本申請一種實施例的超聲造影成像方法的流程示意圖；
[0017]圖4為圖3所示流程中投影成像處理的原理示意圖；
[0018]圖5為采用本申請實施例的超聲造影成像方法的顯像效果示意圖；
[0019]圖6為本申請另一種實施例的超聲造影成像方法的流程示意圖；
[0020]圖7為采用簡單跟蹤方法計算運動位移的原理示意圖；
[0021]圖8為采用累積跟蹤方法計算運動位移的原理示意圖；
[0022]圖9為采用本申請實施例的超聲造影成像方法后減少甚至消除顯示中累積誤差的結(jié)果不意圖；
[0023]圖10為采用本申請實施例的超聲造影成像方法后減少甚至消除顯示中運動偽像的結(jié)果不意圖；
[0024]圖11為采用本申請實施例的超聲造影成像方法連續(xù)反映微小血管空間和時相信息的結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0026]為便于理解，下面首先介紹本申請中用到的術(shù)語。
[0027](I)顯像周期(Imaging Period):是指從開啟圖像持續(xù)處理(persistence)功能至關(guān)閉圖像持續(xù)處理功能的這段期間，例如本申請超聲造影成像裝置中從啟動執(zhí)行至關(guān)閉執(zhí)行投影成像模塊的期間，其單位包括但不限于按時間(例如I秒、2秒、3秒…)或者按圖像幀數(shù)(例如10幀、20幀、30幀…)設(shè)定。
[0028](2)投影周期(Projection Period):在顯像周期中，顯像的每一幀圖像是一段時間內(nèi)或一定幀數(shù)的多幀造影原始圖像序列的持續(xù)處理的輸出結(jié)果，該段時間或幀數(shù)定義為“投影周期”，類似地，其單位包括但不限于按時間(例如I秒、2秒、3秒…)或者按幀數(shù)(例如10幀、20幀、30幀…)設(shè)定；本申請中，投影周期小于顯像周期。
[0029]圖2所示為本申請一種實施例的超聲造影成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，發(fā)射模塊210通過探頭220發(fā)射超聲波進入人體，經(jīng)人體的組織及造影劑反射后，被接收模塊230接收，接收的回波信號經(jīng)過信號處理模塊240進行處理后，送入投影成像模塊250進行處理，處理后的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字掃描變換(DSC，Digital Scan Conversion)模塊260和圖像后處理模塊270，最后通過顯示存儲模塊280進行顯示或存儲。發(fā)射模塊210、探頭220、接收模塊230、信號處理模塊240、DSC模塊260、圖像后處理模塊270以及顯示存儲模塊280等，均可通過常用的超聲成像系統(tǒng)中相應(yīng)的功能模塊實現(xiàn)，例如接收模塊230可具有放大電路、A/D變換器等，信號處理模塊240可具有多普勒處理功能等，圖像后處理模塊270可具有背景抑制或斑點消除功能等，在此不作詳述。本實施例中投影成像模塊250位于DSC模塊260之前，其它實施例中，投影成像模塊250還可位于DSC模塊260之后、顯示存儲模塊280之前。
[0030]基于實施例的超聲造影成像裝置，本申請還提供一種超聲造影成像方法。以下通過幾個實施例對超聲造影成像方法作具體說明，而裝置的成像投影模塊的具體實現(xiàn)也通過這些實施例予以體現(xiàn)。
[0031]實施例1:
[0032]如圖3所示，本實施例的超聲造影成像方法包括如下步驟SlOf S105:
[0033]初始步驟S101，設(shè)定投影周期，獲取N幀原始造影圖像，N為顯像周期的總幀數(shù)。具體獲取原始造影圖像的方法可參考常用的超聲成像方法，例如首先通過探頭向待檢測對象發(fā)射超聲脈沖，探頭響應(yīng)并接收待檢測目標(biāo)返回的超聲回波信號，然后，系統(tǒng)對接收到的超聲回波信號進行信號處理后輸出多個時刻的原始圖像。原始圖像包括B模式圖像(即組織圖像)、造影圖像等。這里，探頭的具體構(gòu)造及其發(fā)射和接收過程、以及信號處理等均可通過常用的超聲成像系統(tǒng)中相應(yīng)的功能模塊實現(xiàn)，在此不作詳述。
[0034]投影成像步驟S103，對獲取的N幀原始造影圖像進行投影以得到該N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。其中，對于N幀原始造影圖像中的某一幀原始造影圖像如第η幀原始造影圖像，η為正整數(shù)且I < η < N，將第η組原始造影圖像以該第η組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進行投影，獲得第η幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，第η組原始造影圖像為在投影周期內(nèi)并且包含第η幀原始造影圖像的若干幀原始造影圖像。實施例中，不同組原始造影圖像的投影周期可以是相同的，例如可以均為10幀或其它任何適合的幀數(shù)；其他實施例中不同組原始造影圖像的投影周期也可以是不同的，例如第i組原始造影圖像的投影周期為8幀，第j組原始造影圖像的投影周期為10幀，j, i和j均為正整數(shù)，I < i < N，1 < j < N，當(dāng)然第i組和第j組原始造影圖像的投影周期也可以是任何其它適合的幀數(shù)值。
[0035]投影運算可以表示為如下形式:
[0036]outputPixel (x, y, n, k) =f (inputPixel (x, y, n), inputPixel (x, y, n_l),…，
[0037]inputPixel (x, y, n-k+1)) (2)
[0038]式(2)中，outputPixelO表示投影結(jié)果圖像，inputPixel O表示輸入的原始造影圖像，具體地，outputPixel (x, y, n, k)表示第η幀圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值，k表示投影周期內(nèi)圖像的總幀數(shù)，f()表示投影成像處理采用的具體函數(shù)，inputPixel (x, y, η)表示第η幀圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值，inputPixel (X，y, n_l)表示第n_l幀圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值，inputPixel (X，y, η-k+l)表示第n_k+l幀圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值。
[0039]這里函數(shù)f ()可以包括但不限于如下:
[0040](I)與圖像信息有關(guān)的時域加權(quán)積分運算，如下式
【權(quán)利要求】
1.一種超聲造影成像方法，其特征在于，包括: 初始步驟，獲取N幀原始造影圖像，N為顯像周期的總幀數(shù)； 投影成像步驟，對所述N幀原始造影圖像進行投影以得到所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，其中，對于所述N幀原始造影圖像中的第η幀原始造影圖像，將第η組原始造影圖像以所述第η組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進行投影，獲得所述第η幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，η為大于等于I且小于等于N的正整數(shù)，所述第η組原始造影圖像為在投影周期內(nèi)并且包含所述第η幀原始造影圖像的若干幀原始造影圖像，所述投影周期為小于所述顯像周期的固定值； 顯示存儲步驟，顯示或存儲所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲造影成像方法，其特征在于，所述投影成像步驟中，不同組原始造影圖像的投影周期相同或者不同；所述投影周期為預(yù)定的時間段長度或者預(yù)定的原始造影圖像的連續(xù)幀數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲造影成像方法，其特征在于，所述投影成像步驟采用的公式包括:
outputPixel (x, y, n, k) =f (inputPixel (x, y, n), inputPixel (x, y, n_l),…，
inputPixel(x, y, n-k+1)) 其中，outputPixel (x, y, n, k)表示第n幀圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值，k表示所述投影周期內(nèi)圖像的總幀數(shù)，f O表示函數(shù)關(guān)系，inputPixel (x, y, η)表示第η中貞圖像中坐標(biāo)位置為(X，y) 的像素點灰度值，inputPixel (x, y, n_l)表示第n_l幀圖像中坐標(biāo)位置為(X，y)的像素點灰度值，inputPixel (x, y, η-k+l)表示第n_k+l幀圖像中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點灰度值。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲造影成像方法，其特征在于，在執(zhí)行所述投影成像步驟之前還包括:運動配準(zhǔn)步驟，對所述N幀原始造影圖像中的每一幀圖像進行運動配準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲造影成像方法，其特征在于，所述投影成像步驟采用的公式包括:
outputPixel (x, y, n, k) =f (inputPixel (x，，y，, n), inputPixel (x，，y，, n_l),…，
inputPixel(x，，y，, n-k+1)) 其中，outputPixel (x, y,n, k)表示第n幀輸出圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值，k表示所述投影周期內(nèi)圖像的總幀數(shù)，f()表示函數(shù)關(guān)系，inputPixel (X’，y’，η)表示灰度值，inputPixel (x，，y’，n_l)表示第n_l中貞輸入圖像中坐標(biāo)位置為(x，，y’)的像素點灰度值，inputPixel (X，，y’ , η-k+l)表示第n_k+l中貞輸入圖像中坐標(biāo)位置為(x，，y’)的像素點灰度值，第η幀輸出圖像中坐標(biāo)位置為(X，y)的像素點為第η幀輸入圖像中坐標(biāo)位置為(X’，1，)的像素點運動配準(zhǔn)后的像素點。
6.如權(quán)利要求2或4所述的超聲造影成像方法，其特征在于，所述函數(shù)關(guān)系為與圖像信息有關(guān)的最大值、最小值、均值或中值運算，或者所述函數(shù)關(guān)系為與圖像信息有關(guān)的時域加權(quán)積分運算，或者所述函數(shù)關(guān)系為與圖像的空間頻率有關(guān)的運算。
7.一種超聲造影成像裝置，其特征在于，包括: 原始圖像獲取模塊，用于向 待檢測對象發(fā)射超聲脈沖，接收待檢測目標(biāo)返回的超聲回波信號，對接收到的超聲回波信號進行信號處理后獲取N幀原始造影圖像，N為顯像周期的總幀數(shù)； 投影成像模塊，用于對所述N幀原始造影圖像進行投影以得到所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，其中對于所述N幀原始造影圖像中的第η幀原始造影圖像，將第η組原始造影圖像以所述第η組原始造影圖像中的任意一幀為投影模板進行投影，獲得所述第η幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像，η為大于等于I且小于等于N的正整數(shù)，所述第η組原始造影圖像為在預(yù)設(shè)投影周期內(nèi)并且包含所述第η幀原始造影圖像的若干幀原始造影圖像，所述預(yù)設(shè)投影周期為小于所述顯像周期的固定值； 顯示存儲模塊，用于顯示或存儲所述N幀原始造影圖像的投影結(jié)果圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的超聲造影成像裝置，其特征在于，所述投影成像模塊中，不同組原始造影圖像的投影周期相同或者不同；所述預(yù)設(shè)投影周期為預(yù)定的時間段長度或者預(yù)定的原始造影圖像的連續(xù)幀數(shù)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的超聲造影成像裝置，其特征在于，還包括運動配準(zhǔn)模塊，用于在執(zhí)行所述投影成像模塊之前對所述N幀原始造影圖像中的每一幀圖像進行運動配準(zhǔn)。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲造影成像裝置，其特征在于，所述投影成像模塊中采用的公式包括:
outputPixel (x, y, n, k) =f (inputPixel (x，，y，, n), inputPixel (x，，y，, n_l),…，
inputPixel(x，，y，, n-k+1)) 其中，outputPixel (x, y,n, k)表示第n幀輸出圖像中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點灰度值，k表示所述投影周期內(nèi)圖像的總幀數(shù)，f()表示函數(shù)關(guān)系，inputPixel (X’，y’ ,η)表示灰度值，inputPixel (x ， ，y’，n_l)表示第n_l中貞輸入圖像中坐標(biāo)位置為(x，，y’)的像素點灰度值，inputPixel (X’，y’ , η-k+l)表示第n_k+l幀輸入圖像中坐標(biāo)位置為(x’，y’)的像素點灰度值，第η幀輸出圖像中坐標(biāo)位置為(X，y)的像素點為第η幀輸入圖像中坐標(biāo)位置為(X’，1，)的像素點運動配準(zhǔn)后的像素點。
【文檔編號】A61B8/00GK103876776SQ201210566296
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月24日
【發(fā)明者】朱子儼, 桑茂棟, 董永強 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司