專利名稱：超聲有向性紋理定量測量儀及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療診斷領(lǐng)域，特別涉及超聲定量測量診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種超聲有向性紋理定量測量儀及其方法。
背景技術(shù)：
紋理俗稱花紋(Texture)，超聲紋理就是臟器的組織結(jié)構(gòu)在超聲圖像上的反映。在人體中許多臟器的超聲圖像中都有特征性的超聲紋理，如肝、脾、肌肉等等，這些超聲紋理大致可以分為兩類，一類是無向性紋理，即各個部分、各個方向的紋理都相同，比如肝、脾實質(zhì)的紋理，請參閱圖1所示。另一類是有向性紋理，即紋理在某個方向或某幾個方向與其他方向有特征性的差別，紋理有方向性，如骨骼肌、心肌、胃腸壁、神經(jīng)的紋理，請參閱圖2所示，這些組織臟器的紋理都具有確實的方向性，在一定的方向上(一般是水平方向)其特征紋理會延續(xù)很長，而在此方向的垂直方向上其特征紋理最短。當(dāng)疾病發(fā)生時這些紋理又會出現(xiàn)特征性變化，如肥厚性心肌病時，隨著病情的發(fā)展，心肌的紋理會逐漸增粗、紊亂，請參閱圖3a、3b所示。而這些超聲圖像中具有有向性紋理的臟器發(fā)生的涉及有向性紋理特征變化的疾病則稱為涉及有向性紋理變化疾病。
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游程長度分析是一種經(jīng)典的圖像分析方法，但是目前現(xiàn)有技術(shù)中還沒有此類專門用于超聲有向性紋理定量測量的研究和技術(shù)，從而成為超聲醫(yī)療診斷領(lǐng)域的一個空白，給醫(yī)患雙方都帶來了很大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種能夠準(zhǔn)確有效地定量測量各種超聲有向性紋理、精確區(qū)分各種長短、粗細(xì)的超聲有向性紋理、為臨床醫(yī)生提供診治參考、為患者提供方便、成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、處理過程快捷方便、工作性能穩(wěn)定可靠、適用范圍較為廣泛的超聲有向性紋理定量測量儀及其方法。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的超聲有向性紋理定量測量儀及其方法如下:該超聲有向性紋理定量測量儀，其主要特點是，所述的測量儀包括超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，所述的圖像處理系統(tǒng)包括接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元、定量測定單元和操作控制單元，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)依次通過所述的接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元與所述的輸出系統(tǒng)相連接，所述的圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元分別與所述的操作控制單元相連接。該超聲有向性紋理定量測量儀中的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)包括與外部的超聲探測儀相連接的RGB連接接口、S-video連接接口和USB接口。該超聲有向性紋理定量測量儀中的超聲圖像數(shù)據(jù)為B超圖像數(shù)據(jù)。該超聲有向性紋理定量測量儀中的操作控制單元包括鍵盤和鼠標(biāo)。該超聲有向性紋理定量測量儀中的輸出系統(tǒng)包括圖像顯示裝置和測量數(shù)據(jù)打印
>J-U ρ α裝直。
該超聲有向性紋理定量測量儀中的圖像顯示裝置為液晶圖像顯示裝置。該基于上述測量儀實現(xiàn)超聲有向性紋理定量測量的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟:(I)所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)從外部的超聲探測儀中獲得超聲圖像數(shù)據(jù)信息；(2)所述的圖像處理系統(tǒng)將所述的超聲圖像數(shù)據(jù)信息從模擬圖像格式轉(zhuǎn)成數(shù)字圖像格式；(3)所述的圖像處理系統(tǒng)通過所述的輸出系統(tǒng)顯示該超聲圖像數(shù)據(jù)信息；(4)所述的圖像處理系統(tǒng)中的圖像紋理水平化處理單元將所述的超聲圖像數(shù)據(jù)信息中感興趣部分的紋理轉(zhuǎn)成水平方向；(5)所述的定量測量單元根據(jù)用戶通過操作控制單元的輸入操作，在轉(zhuǎn)成水平方向的圖像中劃定感興趣的區(qū)域；(6)對所劃定的感興趣的區(qū)域中的圖像進(jìn)行紋理定量測定。該實現(xiàn)超聲有向性紋理定量測量的方法中的紋理定量測定，包括以下步驟:(61)對于圖像中的超聲有向性紋理測量相互垂直的兩個方向上的最大游程長度和平均游程長度；(62)根據(jù)所述的最大游程長度和平均游程長度分別計算最大游程長度比值和平均游程長度比值；(63)根據(jù)所述 的最大游程長度、平均游程長度分別、最大游程長度比值和平均游程長度比值計算灰度譜中出現(xiàn)的不同峰值數(shù)、峰值位置和峰值高度，從而區(qū)分不同粗細(xì)長短的超聲有向性紋理；所述的游程長度是指圖像的紋理在一定方向上某個灰度或灰度段的連續(xù)點數(shù)。采用了該發(fā)明的超聲有向性紋理定量測量儀及其方法，由于其中依據(jù)游程長度分析原理設(shè)置游程長度分析的各類參數(shù)和指標(biāo)，從而能夠準(zhǔn)確有效地定量測量各種超聲有向性紋理，并能夠用精確的數(shù)字測量結(jié)果區(qū)分各種長短、粗細(xì)的超聲有向性紋理，同時，本發(fā)明的測量儀可用于各種超聲有向性紋理的長短、粗細(xì)的精確測量，對于諸如骨骼肌損傷、月巴厚性心肌病等涉及有向性紋理變化疾病，這些紋理測量值非但可以輔助其臨床診斷，而且對這類疾病的治療效果也能提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)性意見，同時本測量儀還能用來對這類疾病進(jìn)行隨訪，對這類疾病的病程發(fā)展、病程變化、病變發(fā)展速度等情況提供可靠的定量指標(biāo)，為臨床醫(yī)生提供診治參考，為患者提供方便，為醫(yī)院和科室?guī)硇б妫页杀据^低，結(jié)構(gòu)簡單，處理過程快捷方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的肝實質(zhì)的無向性紋理的超聲紋理示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的骨骼肌的有向性紋理的超聲紋理示意圖。圖3a、3b為分別為正常心肌與心肌病時心肌的超聲紋理對比示意圖。圖4為本發(fā)明的超聲有向性紋理定量測量儀的硬件系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的超聲有向性紋理定量測量儀的硬件電路原理圖。圖6為本發(fā)明的圖5中的RGB接口與解碼器ADV718IB的連接電路原理圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。請參閱圖4至圖6所示，該超聲有向性紋理定量測量儀，其中，所述的測量儀包括超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，所述的圖像處理系統(tǒng)包括接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元、定量測定單元和操作控制單元，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)依次通過所述的接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元與所述的輸出系統(tǒng)相連接，所述的圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元分別與所述的操作控制單元相連接。其中，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)包括與外部的超聲探測儀相連接的RGB連接接口、S-video連接接口和USB接口，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)為B超圖像數(shù)據(jù)，所述的操作控制單元包括鍵盤和鼠標(biāo)，所述的輸出系統(tǒng)包括圖像顯示裝置和測量數(shù)據(jù)打印裝置，所述的圖像顯示裝置為液晶圖像顯示裝置。該基于上述測量儀實現(xiàn)超聲有向性紋理定量測量的方法，其中包括以下步驟:
(I)所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)從外部的超聲探測儀中獲得超聲圖像數(shù)據(jù)信息；(2)所述的圖像處理系統(tǒng)將所述的超聲圖像數(shù)據(jù)信息從模擬圖像格式轉(zhuǎn)成數(shù)字圖像格式；(3)所述的圖像處理系統(tǒng)通過所述的輸出系統(tǒng)顯示該超聲圖像數(shù)據(jù)信息；(4)所述的圖像處理系統(tǒng)中的圖像紋理水平化處理單元將所述的超聲圖像數(shù)據(jù)信息中感興趣部分的紋理轉(zhuǎn)成水平方向；(5)所述的定量測量單元根據(jù)用戶通過操作控制單元的輸入操作，在轉(zhuǎn)成水平方向的圖像中劃定感興趣的區(qū)域；(6)對所劃定的感興趣的區(qū)域中的圖像進(jìn)行紋理定量測定，包括以下步驟:(a)對于圖像中的超聲有向性紋理測量相互垂直的兩個方向上的最大游程長度和平均游程長度；(b)根據(jù)所述的最大游程長度和平均游程長度分別計算最大游程長度比值和平均游程長度比值；(C)根據(jù)所述的最大游程長度、平均游程長度分別、最大游程長度比值和平均游程長度比值計算灰度譜中出現(xiàn)的不同峰值數(shù)、峰值位置和峰值高度，從而區(qū)分不同粗細(xì)長短的超聲有向性紋理；其中，所述的游程長度是指圖像的紋理在一定方向上某個灰度或灰度段的連續(xù)點數(shù)。在實際使用當(dāng)中，本發(fā)明主要是依據(jù)游程長度分析原理創(chuàng)造性地設(shè)置了游程長度分析的各類參數(shù)和指標(biāo)，使之能夠準(zhǔn)確有效地定量測量各種超聲有向性紋理，能夠用精確的數(shù)字測量結(jié)果區(qū)分各種長短、粗細(xì)的超聲有向性紋理。本發(fā)明的裝置包括軟硬件兩部分:1、硬件系統(tǒng)部分主要包括:輸入系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)(控制、運算單元)請參閱圖1所示。
其中輸入系統(tǒng)包括:B超圖像數(shù)據(jù)輸入，分別來自RGB、S-video以及USB接口；輸出系統(tǒng)主要是指液晶圖像顯示和測量數(shù)據(jù)打印；圖像處理系統(tǒng)包括接口單元，單片機圖像紋理水平化處理、測定單元，鍵盤以及鼠標(biāo)用于對圖像處理的手動操作控制。本硬件系統(tǒng)設(shè)計簡單、實用，攜帶及裝卸都很方便，這樣的設(shè)計將為臨床實際使用提供極大的便利。2、軟件設(shè)計主要包括以下幾個方面(闡述軟件的構(gòu)成的幾大部分):(I)將超聲圖像由模擬圖像轉(zhuǎn)成數(shù)字圖像；(2)顯示該圖像；(3)將圖像中感興趣部分的紋理轉(zhuǎn)成水平；(4)在轉(zhuǎn)好的圖像中劃定感興趣區(qū)；(5)對感興趣區(qū)中的圖像進(jìn)行紋理測定。本發(fā)明中的紋理測量算法的核心思想如下:經(jīng)典的游程長度分析主要是測量圖像紋理在一定方向上某個灰度或灰度段的連續(xù)點數(shù)(游程)。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)不同的超聲有向性紋理會在長游程方向的不同灰度段上出現(xiàn)最大游程，而在其垂直方向上 的相應(yīng)灰度段上出現(xiàn)最小游程，較長的超聲紋理在其長游程方向上出現(xiàn)的游程也較大，較短的超聲紋理則在其長游程方向上出現(xiàn)的游程也較小；較粗的超聲紋理會在其長游程的垂直方向上出現(xiàn)較大的游程，而較細(xì)超聲紋理則在其長游程的垂直方向上出現(xiàn)較小的游程。據(jù)此，超聲有向性紋理專用測量儀依據(jù)超聲有向性紋理的這些特點，采用相互垂直的兩個方向上的最大游程長度、平均游程長度、最大游程長度比值和平均游程長度比值作為紋理定量測量的指標(biāo)，依據(jù)該紋理的這些指標(biāo)在灰度譜中出現(xiàn)的不同峰值數(shù)、峰值位置和峰值高度來區(qū)分不同粗細(xì)長短的超聲有向性紋理。采用了上述的超聲有向性紋理定量測量儀及其方法，由于其中依據(jù)游程長度分析原理設(shè)置游程長度分析的各類參數(shù)和指標(biāo)，從而能夠準(zhǔn)確有效地定量測量各種超聲有向性紋理，并能夠用精確的數(shù)字測量結(jié)果區(qū)分各種長短、粗細(xì)的超聲有向性紋理，同時，本發(fā)明的測量儀可用于各種超聲有向性紋理的長短、粗細(xì)的精確測量，對于諸如骨骼肌損傷、肥厚性心肌病等涉及有向性紋理變化疾病，這些紋理測量值非但可以輔助其臨床診斷，而且對這類疾病的治療效果也能提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)性意見，同時本測量儀還能用來對這類疾病進(jìn)行隨訪，對這類疾病的病程發(fā)展、病程變化、病變發(fā)展速度等情況提供可靠的定量指標(biāo)，為臨床醫(yī)生提供診治參考，為患者提供方便，為醫(yī)院和科室?guī)硇б?，而且成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，處理過程快捷方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種超聲有向性紋理定量測量儀，其特征在于，所述的測量儀包括超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，所述的圖像處理系統(tǒng)包括接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元、定量測定單元和操作控制單元，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)依次通過所述的接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元與所述的輸出系統(tǒng)相連接，所述的圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元分別與所述的操作控制單元相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲有向性紋理定量測量儀，其特征在于，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)包括與外部的超聲探測儀相連接的RGB連接接口、S-video連接接口和USB接□。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲有向性紋理定量測量儀，其特征在于，所述的超聲圖像數(shù)據(jù)為B超圖像 數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲有向性紋理定量測量儀，其特征在于，所述的操作控制單元包括鍵盤和鼠標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的超聲有向性紋理定量測量儀，其特征在于，所述的輸出系統(tǒng)包括圖像顯示裝置和測量數(shù)據(jù)打印裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲有向性紋理定量測量儀，其特征在于，所述的圖像顯示裝置為液晶圖像顯示裝置。
7.一種基于權(quán)利要求1所述的測量儀實現(xiàn)超聲有向性紋理定量測量的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: (1)所述的超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)從外部的超聲探測儀中獲得超聲圖像數(shù)據(jù)信息； (2)所述的圖像處理系統(tǒng)將所述的超聲圖像數(shù)據(jù)信息從模擬圖像格式轉(zhuǎn)成數(shù)字圖像格式； (3)所述的圖像處理系統(tǒng)通過所述的輸出系統(tǒng)顯示該超聲圖像數(shù)據(jù)信息； (4)所述的圖像處理系統(tǒng)中的圖像紋理水平化處理單元將所述的超聲圖像數(shù)據(jù)信息中感興趣部分的紋理轉(zhuǎn)成水平方向； (5)所述的定量測量單元根據(jù)用戶通過操作控制單元的輸入操作，在轉(zhuǎn)成水平方向的圖像中劃定感興趣的區(qū)域； (6)對所劃定的感興趣的區(qū)域中的圖像進(jìn)行紋理定量測定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實現(xiàn)超聲有向性紋理定量測量的方法，其特征在于，所述的紋理定量測定，包括以下步驟: (61)對于圖像中的超聲有向性紋理測量相互垂直的兩個方向上的最大游程長度和平均游程長度； (62)根據(jù)所述的最大游程長度和平均游程長度分別計算最大游程長度比值和平均游程長度比值； (63)根據(jù)所述的最大游程長度、平均游程長度分別、最大游程長度比值和平均游程長度比值計算灰度譜中出現(xiàn)的不同峰值數(shù)、峰值位置和峰值高度，從而區(qū)分不同粗細(xì)長短的超聲有向性紋理； 所述的游程長度是指圖像的紋理在一定方向上某個灰度或灰度段的連續(xù)點數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲有向性紋理定量測量儀，其中包括超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)包括接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元、定量測定單元和操作控制單元，超聲圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)依次通過接口控制單元，圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元與輸出系統(tǒng)連接，圖像紋理水平化處理單元和定量測定單元分別與操作控制單元連接。本發(fā)明還涉及一種基于該測量儀實現(xiàn)超聲有向性紋理定量測量的方法。采用該種超聲有向性紋理定量測量儀，能夠準(zhǔn)確有效地定量測量各種超聲有向性紋理，為臨床醫(yī)生提供診治參考，為患者提供方便，而且成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，處理過程快捷方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛。
文檔編號A61B8/00GK103211621SQ20131015303
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者姚煒, 雷凱榮, 孫成瑜, 李艷平, 金鳳山 申請人:上海市楊浦區(qū)中心醫(yī)院