一种基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法技术

本发明专利技术旨在提出一种基于超声去相关成像技术的微波热疗凝固区检测方法，连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号，分别进行瞬时去相关成像(每相邻两帧超声信号的去相关成像)和最大累计去相关成像(所有瞬时去相关图像中各像素点的最大值)，设定阈值，在累计去相关图像中描绘凝固区，结合多项式拟合技术实现微波热疗凝固区的定量检测。本发明专利技术利用了热疗过程中采集的所有超声信号，能够降低由于空化作用引起信号突变的影响，增加凝固区检测的准确度。

A microwave hyperthermia monitoring method based on ultrasonic echo decorrelation imaging technology

The invention aims to propose a method for detecting coagulation zone of microwave hyperthermia based on ultrasonic decorrelation imaging technology, which continuously collects ultrasonic echo signals at different times of microwave hyperthermia, and performs instantaneous decorrelation imaging (decorrelation imaging of two adjacent ultrasonic signals) and maximum cumulative decorrelation imaging (all instantaneous decorrelation images) respectively. The maximum value of each pixel in the image is set, the threshold is set, the coagulation zone is depicted in the accumulative decorrelated image, and the quantitative detection of microwave hyperthermia coagulation zone is realized by polynomial fitting technique. The invention utilizes all ultrasonic signals collected in the hyperthermia process, can reduce the influence of signal mutation caused by cavitation, and increase the accuracy of detecting the coagulation zone.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法
本专利技术属于信号处理领域，特别涉及一种基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法。
技术介绍
肝癌是常见的恶性肿瘤之一，目前手术切除被认为是治疗肝癌的首选方法。但是，由于肿瘤位置、大小、周围有无血管等因素影响，只有少数病人适合接受外科手术。近年来，热消融成为治疗肝脏肿瘤的有效新型疗法。微波热疗以其不受电流传导影响、受碳化及血流灌注影响小、温度上升快、消融范围大等特点受到广泛的关注。为了保证热疗过程中最大范围的杀死肿瘤细胞和保护正常组织细胞，凝固区的定量实时监测具有至关重要的作用。目前。肿瘤热疗监测的技术主要有：磁共振成像(magneticresonanceimaging，MRI)技术、超声成像(ultrasoundimaging，USI)技术、计算机断层扫描成像(computedtomography，CT)技术。MRI对于热疗过程中组织温度的测量具有很高的精度，但其实时性和成像的分辨率均不高，且费用昂贵；CT对人体有一定的辐射，不适合长期监测；USI以其无损、实时性好和费用低成为诸多学者的研究对象。传统的超声成像容易受热疗过程中产生的气泡影响，在气泡的下方产生伪影，不能准确描绘凝固区。超声去相关成像技术是一种通过计算相邻帧超声回波数据的去相关系数并进行成像，从而追踪热疗引起的组织变性。其他定量超声技术相比，去相关成像技术更容易实现肿瘤热疗的实时监测。本专利技术旨在提出一种基于超声去相关成像技术的微波热疗凝固区检测方法，连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号，分别进行瞬时去相关成像(每相邻两帧超声信号的去相关成像)和最大累计去相关成像(所有瞬时去相关图像中各像素点的最大值)，设定阈值，在累计去相关图像中描绘凝固区，结合多项式拟合技术实现微波热疗凝固区的定量检测。
技术实现思路
本专利技术提出基于超声回波去相关成像技术的微波热疗无创监测。连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号，分别进行瞬时去相关成像(每相邻两帧超声信号的去相关成像)和最大累计去相关成像(所有瞬时去相关图像中各像素点的最大值)，设定阈值，结合多项式拟合技术，在累计去相关图像中描绘凝固区，实现微波热疗凝固区的定量检测。一种基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法，包括以下步骤：步骤1、连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号data_1、data_2…data_N；步骤2、分别计算每相邻两帧超声数据的瞬时去相关，得到Insdecol1、InsdecolK…InsdecolN-1；步骤3、取所有瞬时去相关图像Insdecol1、Insdecol2…InsdecolN-1各像素点最大值，构成最大累计去相关图像Cumdecol；步骤4、为了与B型超声图像进行直接比较，对Cumdecol进行对数变换，得到log_Cumdecol；步骤5、根据热疗结束后肝脏组织剖面中的凝固区(金标准)，选择阈值，在log_Cumdecol中最大范围区分正常肝脏组织和热损伤组织；步骤6、结合多项式拟合技术，描绘凝固区。作为优选，步骤2具体为：步骤2.1、对相邻两帧超声数据data_K和data_K+1进行希尔伯特变换，得到复解析信号I_K和I_K+1；步骤2.2、分别对I_K.*conj(I_K+1)、abs(I_K).^2和abs(I_K+1).^2做高斯卷积滤波，得到R01、R00和R11；步骤2.3、根据公式2*(R00.*R11-abs(R01).^2)./(R00.*R11+mean(mean(R00.*R11)))计算相邻两帧超声数据的瞬时去相关InsdecolK；步骤2.4、遍历K＝1：N-1，重复步骤2.1-2.3。作为优选，步骤6具体为：步骤6.1、先对Cumdecol1每一列进行多项式拟合，然后再对每一行进行多项式拟合，得到多项式拟合去相关图像poly_cumdecol；步骤6.2、选取参数等势线，在poly_cumdecol中描绘凝固区。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1.本专利技术利用了热疗过程中采集的所有超声回波信号，能够降低由于组织空化作用引起信号突变的影响，增加凝固区检测的准确度。附图说明图1：本专利技术方法的流程图；图2：本专利技术方法中瞬时去相关算法流程图图3：本专利技术方法中最大累计去相关流程图图4：本专利技术方法中基于累计去相关图像的凝固区描绘流程图具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的流程图，主要包括基于超声回波信号的最大累计去相关成像和基于累计去相关图像的凝固区描绘。如图2所示，超声回波瞬时去相关成像，具体包括：步骤1、连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号data_1、data_2…data_N；步骤2、对相邻两帧超声数据data_K和data_K+1进行希尔伯特变换，得到复解析信号I_K和I_K+1；步骤3、分别对I_K.*conj(I_K+1)、abs(I_K).^2和abs(I_K+1).^2做高斯卷积滤波，得到R01、R00和R11；步骤4、根据公式2*(R00.*R11-abs(R01).^2)./(R00.*R11+mean(mean(R00.*R11)))计算相邻两帧超声数据的瞬时去相关InsdecolK；步骤5、遍历K＝1：N-1，重复步骤2-4；步骤6、取所有瞬时去相关图像Insdecol1、Insdecol2…InsdecolN-1各像素点最大值，构成最大累计去相关图像Cumdecol。如图3所示，超声回波最大累计去相关成像，具体包括：步骤1、取所有瞬时去相关图像Insdecol1、Insdecol2…InsdecolN-1各像素点最大值，构成最大累计去相关图像Cumdecol。步骤2、对Cumdecol进行对数压缩，得到log_Cumdecol如图4所示，基于累计去相关图像的凝固区描绘，具体包括：步骤1、根据热疗结束后肝脏组织剖面中的凝固区(金标准)，选择阈值，在log_Cumdecol中最大范围区分正常肝脏组织和热损伤组织，得到Cumdecol1步骤2、先对Cumdecol1每一列进行多项式拟合，然后再对每一行进行多项式拟合，得到多项式拟合去相关图像poly_cumdecol步骤3、选取参数等势线，在poly_cumdecol中描绘凝固区。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号data_1、data_2…data_N；步骤2、分别计算每相邻两帧超声数据的瞬时去相关，得到Insdecol1、InsdecolK…InsdecolN‑1；步骤3、取所有瞬时去相关图像Insdecol1、Insdecol2…InsdecolN‑1各像素点最大值，构成最大累计去相关图像Cumdecol；步骤4、为了与B型超声图像进行直接比较，对Cumdecol进行对数变换，得到log_Cumdecol；步骤5、根据热疗结束后肝脏组织剖面中的凝固区(金标准)，选择阈值，在log_Cumdecol中最大范围区分正常肝脏组织和热损伤组织；步骤6、结合多项式拟合技术，描绘凝固区。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、连续采集微波热疗不同时刻下的超声回波信号data_1、data_2…data_N；步骤2、分别计算每相邻两帧超声数据的瞬时去相关，得到Insdecol1、InsdecolK…InsdecolN-1；步骤3、取所有瞬时去相关图像Insdecol1、Insdecol2…InsdecolN-1各像素点最大值，构成最大累计去相关图像Cumdecol；步骤4、为了与B型超声图像进行直接比较，对Cumdecol进行对数变换，得到log_Cumdecol；步骤5、根据热疗结束后肝脏组织剖面中的凝固区(金标准)，选择阈值，在log_Cumdecol中最大范围区分正常肝脏组织和热损伤组织；步骤6、结合多项式拟合技术，描绘凝固区。2.如权利要求1所述的基于超声回波去相关成像技术的微波热疗监测方法，其特征在于，步骤2具体为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴水才，王月，周著黄，欧阳亚丽，高宏建，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11