心肌背向散射積分起伏b超融合成象方法
2023-10-18 04:23:39 1
專利名稱：心肌背向散射積分起伏b超融合成象方法
技術領域：
本發明屬於醫學超聲領域，特別用於心肌的超聲組織定徵-心肌缺血的檢測。
心肌缺血是冠心病和心肌梗塞的初期症狀，在人群中的發病率非常高。隨著我國逐步進入老齡化社會，心肌缺血的發病率會越來越高。而且發病的年齡也逐漸出現低齡化的趨勢，中青年人群由於面對越來越重的社會與工作的壓力，因心肌缺血而引發的猝死也越來越多，並已引起社會的高度重視。
如果在病人早期就能夠及時的診斷出心肌的供血狀況並採取相應的措施，許多冠心病和心肌梗塞病人的生命是可以得到挽救的。因此心肌缺血在臨床上的早期發現就具有十分重要的意義。目前臨床上心肌缺血的診斷主要有以下幾種常用方法(1)心電圖法。心電圖檢測目前是最常用的一種心肌缺血的檢測方法。然而，利用心電圖不能夠判定心肌缺血發生的部位。
(2)超聲心動圖法。利用二維超聲心動圖可以檢測到心肌壁的異常運動以及心肌壁厚度的變化，但是其準確度、靈敏度還不夠，而且對大夫的臨床經驗要求較高。
(3)X線冠脈血管造影。這一方法目前是診斷冠狀動脈血管堵塞具體位置方面最為有效的檢測方法。但是該方法也存在著一些局限性，一方面因為它使用了X射線，是有創的檢測方法；另一方面其價格是非常昂貴的，目前不可能推廣使用；另外，也存在一些病人對於心血管造影劑過敏的問題，使得該方法在具體臨床應用中有一定的局限性。
因此，如果有一種簡單而有效、價格比較便宜且是無創性的檢測方法能進行心肌缺血的定位的話，其臨床意義是很大的。
大量的實驗結果表明，心肌的背向散射積分(Integrated Backscatter，簡稱IB)值隨心動周期而出現周期性的起伏。對於正常心肌，心舒末期背向散射積分取得最大值，而在心縮末期取得最小值。心肌缺血發生時，受缺血影響的心肌的背向散射積分起伏的幅度較正常時減小。人們希望利用這一現象進行心肌缺血的判別。
然而，目前關於背向散射積分的研究主要集中在一維曲線上。例如HP公司的新型全數位化B超中已經包含了一維IB曲線功能。而二維IB的研究卻開展得比較少，J.Miller等人最先開發了二維IB圖象系統，但是該圖象是以IB值為成象因子，利用圖象的灰度變化來反映IB的變化情況。如果圖象上心肌的某個區域的灰度變化比較明顯則說明該區域的心肌供血狀況良好，而如果該區域的灰度變化不明顯則說明該區域的心肌可能存在缺血狀況。然而，利用這種方法人們觀察到的是圖象的最大灰度變化，也就是IB曲線上的最大值與最小值之間的差值。由於二維IB圖象上難以定量地給出IB曲線起伏程度的大小，使得二維IB圖象在實際中難以應用。
本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法，更好地利用IB曲線在評價心肌供血狀況上的優勢，直接利用CVIB作為成象特徵量，從而建立了二維CVIB圖象。可直接反映的是心肌各質點的IB曲線的周期性起伏的大小，得到更直視的成象圖案。
本發明提出一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法，其特徵在於，1)以二維CVIB圖象作為成象因子，2)將感興趣區域的CVIB偽彩圖象與B超圖象融合在一起形成心肌背向散射積分起伏B超融合圖象。
所說的二維CVIB圖象的成象的步驟可包括1)採用數位化超聲射頻信號作為輸入；2)在B超圖象上選擇感興趣的區域；3)計算該區域內各點的IB曲線；4)根據IB曲線計算感興趣區域內各點的CVIB值；5)進行心內膜與心外膜的定位；6)經過心肌定位後的二維CVIB圖象與B超圖象相融合就得到了心肌的二維CVIB圖象。
所說的心內膜的定位方法可利用IB曲線的最低值作為判據。
所說的心外膜的定位方法可利用B超圖象的灰度值進行閾值檢測的一種自動方法。
本發明直接利用心肌背向散射積分起伏CVIB(cyc1ic variation of theintegrated backscatter)作為成象特徵量，從而建立了二維CVIB圖象。因為二維CVIB圖象直接反映的是心肌各質點的IB曲線的周期性起伏的大小，那麼心肌各部位的供血情況可通過偽彩圖直觀地顯現出來，克服了二維IB圖象的弱點。同時，為了表徵心肌缺血的解剖部位，本發明採用將以CVIB為特徵量的心肌功能圖象融合在傳統B超圖象中，形成了心肌背向散射積分起伏B超融合圖象。
附圖簡要說明
圖1為本發明心肌背向散射積分起伏成象法流程圖。
圖2為本發明重建的B超圖象。方框中為選擇的感興趣區域。
圖3為本發明二維CVIB圖象與B超圖象的直接疊加圖。
圖4為本發明經心肌定位後重建的二維CVIB圖象與B超圖象的融合圖。
圖5為本發明實施例的二維全數位化射頻信號採集系統框圖。
圖6為本發明的正常心肌的二維CVIB圖象。
圖7為本發明的缺血心肌的二維CVIB圖象。
本發明提出的心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法及其裝置的一種實施例結合各附圖詳細說明如下本發明可作為一個新的功能模塊用於數位化超聲成象儀，使其具有心肌缺血檢測和定位的功能。其輸入信號為數位化的射頻回波以及成象同步信號。經過如圖1所示的CVIB成象算法，包括在B超圖象上選擇感興趣的區域，計算該區域內各點的IB曲線，計算感興趣區域內各點的CVIB值，定位心肌和與B超圖象融合後，將給出與B超圖象融合一體的心肌背向散射積分起伏(CVJB)圖象，心肌的供血狀況用偽彩色度標誌。
二維CVIB圖象的特點在於以超聲射頻信號作為輸入信號，通過IB曲線的計算，CVIB的計算，心內膜與心外膜的定位，二維CVIB圖象與心舒末期B超圖象的融合而產生心肌背向散射積分起伏的偽彩B超融合圖象。
二維CVIB成象的步驟1、採用數位化超聲射頻信號作為輸入。
2、在B超圖象上選擇感興趣的區域，如圖2所示，圖中的扇形圖象為B超圖象，其中的方框表示醫生選擇的感興趣的區域。
3、計算該區域內各點的IB曲線，其公式如下IB=10log10(0-t/20+t/2x2(t)dt0-t/20+t/2x02(t)dt)---(1)]]>4.根據IB曲線計算感興趣區域內各點的CVIB值，其算法可選擇公開文獻上的任一種方法。
5.由於心肌是在不斷運動的，得到的二維CVIB圖象會有許多的偽象而無法看清心肌的CVIB值，如圖3所示，圖中方框內即為未經心肌定位的CVIB圖象，其上部和下部為非心肌部位並形成了偽象，所以必須進行心內膜與心外膜的定位，在此基礎上對二維CVIB圖象進行處理。心肌定位可採用人工方法或自動邊緣提取方法。因為得到的二維CVIB圖象實際上應與B超圖象相對應，所以如要獲得一幅融合圖象則只需要進行一幅圖象的心內膜與心外膜的定位。
6.經過心肌定位後的二維CVIB圖象與相應的B超圖象相融合就得到了心肌的二維CVIB圖象。圖4顯示了正常心肌的二維CVIB圖象，圖中扇形圖象為B超圖象，方框內的偽彩圖象為與B超相融合的心肌CVIB圖象。
7.若要獲得動態的融合圖象，則要對每一幅圖象進行心內膜和心外膜的檢測並生成相應的融合圖象。
本發明專利設計的一種二維CVIB圖象的系統實施例，如圖5所示。包括具有射頻信號輸出的B超，數據採集器和個人電腦以及如圖1所示的軟體模塊。本實施例利用本發明人自行設計的二維超聲射頻信號採集器(專利號ZL98 203234.X授權日1999年4月8日)對由B超引出的超聲射頻信號數位化並送入計算機進行CVIB成象。
B超圖象的獲得是利用存儲的射頻信號重建的，在本實施例中該重建是利用本發明人的超聲射頻信號分析軟體包完成的，該軟體包是基於Windows98平臺利用VisualC++6.0開發實現的，具有重建B型、M型圖象以及IB曲線顯示功能。利用該軟體可以在重建的B超圖象上隨意選取感興趣的區域。這部分內容也可以利用已有的數位化B超的顯示功能實現，不屬於本發明的保護內容。
心內膜的定位是利用IB曲線來實現的，對於射頻信號以8位精度採樣即0-255來表示時，可以通過下面判據來區分心內膜與心腔內的血液IB＞27dB (2)滿足公式(2)時即認為該點在心動周期過程中始終位於心肌內部。
心外膜的定位是利用我們開發的自動識別算法完成的。
1.利用心外膜在B超圖象上表現為一條強反射條紋這一現象，採用下列閾值檢測方法粗略定位心外膜邊界點。
2.對於上面方法得到的邊界點進行非線性平滑。最後得到一條比較光滑的心外膜邊界曲線。
經過心內膜於心外膜定位後，可以去除二維CVIB圖象上的偽象，從而得到清楚的心肌的二維CVIB圖象。圖6為正常心肌的二維CVIB圖象。圖7為缺血心肌的二維CVIB圖象。圖6和圖7中方框內為心肌的CVIB圖象。
權利要求
1.一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法，其特徵在於，1)以二維CVIB圖象作為成象因子；2)將感興趣區域的CVIB偽彩圖象與B超圖象融合在一起形成心肌背向散射積分起伏B超融合圖象。
2.如權利要求1所述的一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法，其特徵在於，所說的二維CVIB圖象的成象的步驟包括1)採用數位化超聲射頻信號作為輸入；2)在B超圖象上選擇感興趣的區域；3)計算該區域內各點的IB曲線；4)根據IB曲線計算感興趣區域內各點的CVIB值；5)進行心內膜與心外膜的定位；6)經過心肌定位後的二維CVIB圖象與B超圖象相融合就得到了心肌的二維CVIB圖象。
3.如權利要求1所述的一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法，其特徵在於，所說的心內膜的定位方法是利用IB曲線的最低值作為判據。
4.如權利要求1所述的一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法，其特徵在於，所說的心外膜的定位方法是利用B超圖象的灰度值進行閾值檢測的一種自動方法。
全文摘要
本發明屬於醫學超聲領域,本發明提出一種心肌背向散射積分起伏B超融合成象方法,是以二維CVIB圖象作為成象因子,將感興趣區域的CVIB偽彩圖象與B超圖象融合在一起形成心肌背向散射積分起伏B超融合圖象。本發明更好地利用IB曲線在評價心肌供血狀況上的優勢,直接利用CVIB作為成象特徵量,從而建立了二維CVIB圖象。可直接反映的是心肌各質點的IB曲線的周期性起伏的大小,得到更直觀的成象圖案。
文檔編號A61B8/00GK1270794SQ0010901
公開日2000年10月25日 申請日期2000年6月2日 優先權日2000年6月2日
發明者白淨, 李響, 胡廣書 申請人:清華大學