一種基于單像素tic源的超聲造影灌注參量成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲造影成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于單像素 Tic源的超聲血流灌注 參量成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲造影微泡和造影成像方法的發(fā)展使得超聲造影技術(shù)定量估計血流灌注成為 可能。盡管超聲造影成像的空間分辨率有限，無法識別單個毛細血管，但是造影微泡引起的 回波信號強度與微泡的濃度成比例，也與組織血容量成比例，這種比例關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，近年來 推動了超聲造影成像的重要應(yīng)用，即灌注參量估計的發(fā)展。超聲造影血流灌注參量成像是 一種功能性成像方法，它可反映血流速度、血容量、微循環(huán)等功能性血流灌注信息的空間分 布，并已初步應(yīng)用于估計心肌血流灌注、區(qū)分肝臟的良性惡性病變、研究腫瘤的新生血管的 血液供給情況等。它主要通過對臟器的感興趣區(qū)域（region of interest, R0I)進行血流 灌注定量評價，以直觀和豐富的參量顯示該ROI區(qū)域超聲圖像中的血流灌注信息的空間分 布，以輔助臨床掌握相應(yīng)的生理學(xué)和病理學(xué)信息。超聲造影血流灌注參量成像作為一種新 興的臨床診斷和治療評價的輔助方法具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。
[0003] 超聲造影灌注是一動態(tài)過程，在這過程中，計算感興趣區(qū)域（region of interest，R0I)內(nèi)視頻造影圖像的像素的平均強度，作為時間或圖像幀數(shù)的函數(shù)，形成時間 強度曲線（time-intensity curve, TIC)并進行血流灌注評價和診斷。目前文獻、專利以及 超聲成像設(shè)備（Philips HD15, GE Logiq E9)中所涉及到的超聲造影灌注估計方法或定量 分析軟件首先通過手動選取較大尺寸的R0I，這種方法的缺陷如下：（1)它需要富有經(jīng)驗的 操作者選取有效的R0I，存在主觀差異性；(2)這種操作不便于重復(fù)實施；（3)采用大尺寸的 ROI會忽視血流灌注的空間差異性，并且分辨率低、缺乏細節(jié)信息和直觀性。
[0004] 然而，因 ROI越小，TIC受到的雜波干擾越大，其SCR越低；而且TIC沖出相的尾部 容易受到造影微泡再循環(huán)的干擾；因此，基于單像素 ROI提取TIC進行超聲血流灌注參量成 像主要受到TIC低信雜比（signal-to-clutter，SCR)的限制。為此，需提高單像素 ROI下 TIC的SCR。目前文獻、專利中用到的提高TIC的SCR的方法包括：加權(quán)移動平均濾波、團注 模型擬合等方法。但加權(quán)移動平均濾波方法可能會導(dǎo)致TIC的時移的問題，造成時間類參 量估計不準(zhǔn)確；對TIC進行團注模型擬合又受TIC本身SCR的限制較大，如出現(xiàn)畸變的TIC， 團注模型擬合將無法發(fā)揮作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對常規(guī)大ROI下提取TIC進行超聲造影血流灌注參量成像存在的限制（存在主 觀差異性、難以重復(fù)實施、細節(jié)信息缺乏以及細節(jié)分辨率較低的問題），本發(fā)明的目的在于 提供一種基于單像素 TIC源的超聲造影灌注參量成像方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0007] (1)單像素 TIC提?。涸O(shè)定組織病灶區(qū)域作為待參量成像區(qū)域；并以單像素為最小 ROI，提取待參量成像區(qū)域每像素單元下的原始TIC ;
[0008] (2) TIC降噪擬合：對原始TIC依次進行有效TIC的篩選、雙向加權(quán)移動平均濾波 以及團式灌注模型擬合，獲得單像素 TIC矩陣；
[0009] (3)灌注參量提取并編碼成像：在單像素 TIC矩陣中分別提取時間類、強度類，以 及比值類的灌注參量矩陣，并進行偽彩色編碼。
[0010] 所述單像素 TIC提取具體包括以下步驟：
[0011] (1)通過多邊形ROI函數(shù)選擇待參量成像區(qū)域輪廓；
[0012] (2)以單像素為最小R0I，提取待參量成像區(qū)域的每像素單元下的原始TIC。
[0013] 所述有效TIC的篩選具體包括以下步驟：
[0014] (1)提取待參量成像區(qū)域的TIC，作為篩選基準(zhǔn)TIC ;
[0015] (2)對單像素下的原始TIC與篩選基準(zhǔn)TIC做相關(guān)分析；
[0016] (3)剔除相關(guān)系數(shù)小于0· 3的單像素下的原始TIC，剩余的單像素下的原始TIC為 有效TIC。
[0017] 所述雙向加權(quán)移動平均濾波具體包括以下步驟：
[0018] (1)以有效TIC某一數(shù)據(jù)點對應(yīng)的當(dāng)前時刻為基準(zhǔn)，進行加權(quán)移動平均濾波；
[0019] (2)將加權(quán)移動平均濾波后的有效TIC進行時間翻轉(zhuǎn)，并再次進行加權(quán)移動平均 濾波；
[0020] (3)對經(jīng)過再次加權(quán)移動平均濾波后的有效TIC，以前5點的均值為基準(zhǔn)，進行基 線歸零。
[0021] 所述團式灌注模型擬合具體包括以下步驟：
[0022] (1)基線歸零后進行對數(shù)正態(tài)團注模型擬合，得到擬合后的單像素 TIC矩陣；
[0023] (2)對單像素 TIC矩陣進行歸一化。
[0024] 所述灌注參量提取并編碼成像具體包括以下步驟：
[0025] (1)分別提取單像素 TIC矩陣中時間類、強度類以及比值類微泡灌注參量，形成對 應(yīng)的灌注參量矩陣，所述時間類微泡灌注參量包括沖入時刻WIT、沖出時刻W0T、達峰時間 TTP以及平均渡越時間MTT ;所述強度類微泡灌注參量包括峰值PV以及曲線下面積AUC ; 所述比值類微泡灌注參量包括沖入率WIR、沖出率WOR以及曲線下面積與平均渡越時間比 PI ;
[0026] (2)對灌注參量矩陣進行256階次JET偽彩色編碼。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0028] 1、本發(fā)明以單像素 ROI提取超聲造影序列視頻圖像的TIC，該過程是算法自動進 行的，勿需要人工介入。
[0029] 2、雙向加權(quán)移動平均濾波聯(lián)合對數(shù)正態(tài)團注模型擬合大幅提高單像素 ROI下的 TIC的SCR并抑制雜波的干擾。
[0030] 3、相比傳統(tǒng)灌注參量評價及成像，單像素 TIC源的超聲血流灌注參量成像包含了 最為豐富的灌注細節(jié)信息。
【附圖說明】
[0031] 圖1為算法整體流程框圖。
[0032] 圖2為兔腎時間類（以MTT為例）灌注參量圖。
[0033] 圖3為兔腎強度類（以AUC為例）灌注參量圖。
[0034] 圖4為兔腎比值類（以WIR為例）灌注參量圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細敘述。
[0036] 本發(fā)明主要提出在團式灌注下，在最小單元ROI 即"單像素"下提取TIC進行超聲 造影血