壓力彈性成像位移檢測方法、裝置和超聲成像設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種醫(yī)療設(shè)備，具體涉及一種壓力彈性成像位移檢測方法及其裝置和 一種超聲成像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)用超聲彈性成像主要指以顯示組織彈性差異為目的的一系列成像和信號處理 技術(shù)。目前已有的幾大分類包括壓力彈性成像、聲福射力彈性成像（AcousticRadiation ForceImaging,ARFI)、剪切波彈性成像（ShearWaveElastography，SWE)等。其中壓力彈 性成像發(fā)展的時間最長，技術(shù)也最為成熟。壓力彈性成像作為癌癥檢測，尤其是乳腺癌良性 惡性判別中，對B模式聲像圖檢測的重要輔助手段，快速應(yīng)用于臨床。
[0003] 壓力彈性成像主要是通過手持超聲探頭對目標組織施加壓力（pressure)，獲取目 標組織被壓縮前后兩幀超聲回波信息，再通過特定的算法計算出壓縮前后對應(yīng)位置發(fā)生的 位移（displacement)，即為目標組織在兩個不同時刻空間位置變化信息，通過對位移求軸 向（axial)梯度，進而得到目標組織區(qū)域各點的應(yīng)變值（strain)，在相同外力壓縮下，應(yīng)變 越大，表示組織越軟，應(yīng)變越小，則表示組織越硬。根據(jù)目標組織區(qū)域各點的應(yīng)變值以圖像 形式表現(xiàn)出來，可直觀反映不同組織間的軟硬差別或彈性差別。
[0004] 在上述處理過程中，位移檢測是否準確、計算是否快速，共同影響著最終應(yīng)變圖 像的對比度噪聲比（contrast-noise-ratio,CNR)、圖像的實時性、臨床幀率等。申請?zhí)枮?201110159110. 9的中國專利《一種彈性成像中的位移檢測方法、裝置及系統(tǒng)》提出了引導(dǎo)零 相位估計（GuidedPhaseZeroEstimation，GPZE)算法，這種GPZE位移檢測算法，一方面 使用最優(yōu)的缺省位移結(jié)果來引導(dǎo)下一行位移計算，減少了搜索量；另一方面使用相位估計 的方法來計算位移，對原始數(shù)據(jù)采樣率要求不高，大大降低了計算量。但是GPZE算法仍有 以下不足之處：
[0005] 現(xiàn)有GPZE算法在計算一幀彈性圖像時，采用逐行引導(dǎo)計算方式，由于引導(dǎo)位置過 于固定，當上一行某點出現(xiàn)計算錯誤導(dǎo)致壞點時，由于引導(dǎo)的存在，會導(dǎo)致錯誤延續(xù)至之后 的每一行的該點位置，在圖像上表現(xiàn)為縱向的線狀誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請?zhí)峁┮环N壓力彈性成像位移檢測方法及其裝置和一種超聲成像設(shè)備，減少 引導(dǎo)點向下傳導(dǎo)誤差的幾率。
[0007] 根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N壓力彈性成像位移檢測方法，包括：
[0008] 獲取兩幀圖像數(shù)據(jù)，分別作為壓縮前的目標圖像數(shù)據(jù)和壓縮后的被匹配圖像數(shù) 據(jù)；
[0009] 將目標圖像數(shù)據(jù)中第一行的節(jié)點作為目標點，分別在被匹配圖像數(shù)據(jù)中找到對應(yīng) 的匹配點；
[0010] 根據(jù)第一行的目標點及其匹配點計算第一行各節(jié)點的位移結(jié)果；
[0011] 計算目標圖像數(shù)據(jù)中第N行各節(jié)點的位移結(jié)果，其中N為依次從2到n的整數(shù)，n 為一幀圖像劃分的行數(shù)，包括：
[0012] 在第N-I行的各節(jié)點的匹配結(jié)果中查找出匹配度最高的節(jié)點作為行初始引導(dǎo)點；
[0013] 基于行初始引導(dǎo)點查找第N行的各節(jié)點在被匹配圖像數(shù)據(jù)中的匹配點；
[0014] 根據(jù)第N行的各節(jié)點及其匹配點計算第N行各節(jié)點的位移結(jié)果。
[0015] 根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N壓力彈性成像中位移檢測裝置，包括：
[0016] 圖像獲取模塊，用于獲取兩幀圖像數(shù)據(jù)，分別作為壓縮前的目標圖像數(shù)據(jù)和壓縮 后的被匹配圖像數(shù)據(jù)；
[0017] 第一匹配模塊，用于將目標圖像數(shù)據(jù)中第一行的節(jié)點作為目標點，分別在被匹配 圖像數(shù)據(jù)中找到對應(yīng)的匹配點；
[0018] 查找模塊，用于在第N-I行的各節(jié)點的匹配結(jié)果中查找出匹配度最高的節(jié)點作為 行初始引導(dǎo)點，其中N為需要查找匹配點的當前行，N為依次從2到n的整數(shù)，n為一幀圖像 劃分的行數(shù)；
[0019] 第二匹配模塊，用于基于行初始引導(dǎo)點查找第N行的各節(jié)點在被匹配圖像數(shù)據(jù)中 的匹配點；
[0020] 位移計算模塊，用于根據(jù)第一行的目標點及其匹配點計算第一行各節(jié)點的位移結(jié) 果，并根據(jù)第N行的各節(jié)點及其匹配點計算第N行各節(jié)點的位移結(jié)果。
[0021] 根據(jù)本申請的第三方面,本申請?zhí)峁┮环N超聲成像設(shè)備，包括：
[0022] 探頭，用于向掃查目標發(fā)射超聲波并接收超聲回波；
[0023] 信號處理器，用于對超聲回波進行處理，生成超聲圖像數(shù)據(jù)；
[0024] 圖像處理器，用于對超聲圖像數(shù)據(jù)進行處理，并生成彈性圖像，圖像處理器包括： 上述的位移檢測裝置和基于位移檢測裝置檢測的各節(jié)點的位移結(jié)果生成彈性圖像的彈性 圖像生成裝置。
[0025] 本申請的有益效果是：改進了引導(dǎo)方式，將現(xiàn)有固定的引導(dǎo)方式，改為由匹配度最 高的節(jié)點作為引導(dǎo)點，從而減少引導(dǎo)點向下傳導(dǎo)誤差的幾率，提高了引導(dǎo)的可靠性，避免了 計算錯誤的累積效應(yīng)。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本申請實施例超聲成像設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖2為本申請實施例位移檢測裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖3為本申請實施例第二匹配模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖4為本申請實施例各節(jié)點位移檢測流程圖；
[0030] 圖5為本申請實施例圖像數(shù)據(jù)塊劃分示意圖；
[0031] 圖6為本申請實施例查找各節(jié)點的匹配點的流程圖；
[0032] 圖7為本申請實施例確定搜索區(qū)域的一種策略示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0034] 醫(yī)用彈性成像主要指以顯示組織彈性差異為目的的一系列成像和信號處理技術(shù)。 以醫(yī)用超聲成像技術(shù)為例，請參考圖1，圖1所示為超聲成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)，包括探頭1、信號 處理器2、圖像處理器3和顯示器4。其中：
[0035] 探頭1用于向掃查目標發(fā)射超聲波并接收超聲回波。超聲波發(fā)生電路11產(chǎn)生波 形數(shù)據(jù)，通過發(fā)射通道12接通探頭1的陣元，向被探測組織發(fā)射超聲波，超聲波經(jīng)組織反射 和吸收后形成超聲回波，探頭1接收超聲回波，通過接收通道13輸出至信號處理器2。
[0036] 信號處理器2用于對超聲回波進行處理，生成超聲圖像數(shù)據(jù)。信號處理器2首先將 接收通道13接收到的超聲回波通過波束合成環(huán)節(jié)得到射頻（radiofrequency,RF)信號； 再經(jīng)過正交解調(diào)后得到正交解調(diào)的基帶信號。在處理過程中，還可以在波束合成后，對射頻 信號進行升采樣，增加RF信號的采樣率，然后在正交解調(diào)后再經(jīng)過降采樣。通過升采樣可 以增加位移檢測精度，升采樣率由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定。處理后的超聲圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像處理 器。
[0037] 圖像處理器3用于對超聲圖像數(shù)據(jù)進行處理，并生成彈性圖像。圖像處理器3包 括位移檢測裝置和彈性圖像生成裝置，位移檢測裝置對信號處理器2輸出的超聲圖像數(shù)據(jù) 進行處理得到各節(jié)點的位移結(jié)果，而后彈性圖像生成裝置基于位移檢測裝置檢測的各節(jié)點 的位移結(jié)果生成彈性圖像。
[0038] 顯示器4用于顯示圖像處理器3生成的彈性圖像。
[0039] 本申請的改進點為圖像處理器3中的位移檢測裝置，如圖2所示為位移檢測裝置 的結(jié)構(gòu)，包括圖像獲取模塊301、第一匹配模塊302、查找模塊303、第二匹配模塊304和位移 計算模塊305。圖像獲取模塊301用于獲取兩幀圖像數(shù)據(jù)，分別作為壓縮前的目標圖像數(shù)據(jù) 和壓縮后的被匹配圖像數(shù)據(jù)；第一匹配模塊302用于將目標圖像數(shù)據(jù)中第一行的節(jié)點作為 目標點，分別在被匹配圖像數(shù)據(jù)中找到對應(yīng)的匹配點；查找模塊303用于在第N-I行的各節(jié) 點的匹配結(jié)果中查找出匹配度最高的節(jié)點作為行初始引導(dǎo)點，其中N為需要查找匹配點的 當前行，N為依次從2到n的整數(shù)，n為一幀圖像劃分的行數(shù)；第二匹配模塊304用于基于 行初始引導(dǎo)點查找第N行的各節(jié)點在被匹配圖像數(shù)據(jù)中的匹配點；位移計算模塊305用于 根據(jù)第一行的目標點及其匹配點計算第一行各節(jié)點的位移結(jié)果，并根據(jù)第N行的各節(jié)點及 其匹配點計算第N行各節(jié)點的位移結(jié)果。在一種具體實例中，位移計算模塊305包括互相 關(guān)相位計算單元和位移計算單元，互相關(guān)相位計算單元，用于基于該節(jié)點及其匹配點的超 聲射頻復(fù)信號計算該節(jié)點的互相關(guān)相位；位移計算單元用于基于互相關(guān)相位計算該節(jié)點的 最終位移結(jié)果。
[0040] 在一具體實施例中，第二匹配模塊304結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括第一目標點確定單元 341、第一偏移量獲取單元342、第一搜索區(qū)域確定單元343、第一搜索單元344、第二目標點 確定單元345、引導(dǎo)點確定單元346、第二偏移量獲取單元347、第二搜索區(qū)域確定單元348 和第二搜索單元349。第一目標點確定單元341用于基于第N-I行中匹配度最高的節(jié)點確 定目標圖像數(shù)據(jù)中第N行的第一目標點；第一偏移量獲取單元342用于獲取初始引導(dǎo)點的 位移偏移量；第一搜索區(qū)域確定單元343用于將行初始引導(dǎo)點的位移偏移量作為第N行第 一目標點的初始偏移量，在被匹配圖像數(shù)據(jù)中，以第N行第一目標點的位置偏移初始偏移 量后的位置為核心搜索位置，基于核心搜索位置確定搜索區(qū)域；第一搜索單元344用于在 搜索區(qū)域內(nèi)搜索目標圖像數(shù)據(jù)中的第N行第一目標點的匹配點；第二目標點確定單元345 用于在找到第N行第一目標點的匹配點后，依次以第N行第一目標點同行兩側(cè)的節(jié)點為目 標點；引導(dǎo)點確定單元3