基于平面波的超聲溫度成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于平面波的超聲溫度成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，腫瘤等不治之癥已開始被逐步攻克。但是，腫瘤類型繁 多，且特性不一，因此，腫瘤治療依然是研宄的難點，治療方法也多樣化。
[0003] 當(dāng)前，有效的腫瘤治療方法有：手術(shù)切除、放療、化療、熱療、熱消融、微創(chuàng)介入治療 等。
[0004] 良性腫瘤可以通過手術(shù)的方法有效切除，但是惡性腫瘤由于分化特異性大，生長 速度快、易轉(zhuǎn)移，手術(shù)方法就很難治愈。因此，嘗嘗需要采用放療、化療等方法。其中，熱敏 脂質(zhì)靶向藥物治療是將治療藥物運送到腫瘤細胞處，通過外部熱源使放藥區(qū)溫度升高，熱 敏脂質(zhì)達到相變溫度后，釋放藥物；熱療的方法是通過外部的熱源加熱腫瘤組織，使其處于 42-45°C，促使腫瘤細胞發(fā)生一系列的生理變化，有效的輔助放療和化療。
[0005] 在外部熱源對腫瘤區(qū)域加熱過程中，通常需要一種溫度測量的裝置檢測靶區(qū)的溫 度狀態(tài)。常見的測溫方法可分為有創(chuàng)測溫和無創(chuàng)測溫。有創(chuàng)測溫是將測溫傳感器插入治療 區(qū)達到溫度監(jiān)測的目的；而無創(chuàng)測溫則是通過體外無創(chuàng)的方法測量溫度。當(dāng)前臨床上應(yīng)用 得較成熟的無創(chuàng)測溫方法有紅外測溫、核磁共振溫度測量、超聲測溫等方法。
[0006] 紅外測溫是利用熱源輻射紅外線，通過紅外探測器將輻射功率轉(zhuǎn)換成電信號后， 根據(jù)紅外熱量和溫度關(guān)系檢測出熱源的溫度。
[0007] 核磁共振溫度成像技術(shù)是通過量化與溫度相關(guān)的參數(shù)，得到溫度隨空間得分布 圖，可提供的溫度參數(shù)有縱向弛豫時間、橫向弛豫時間、質(zhì)子共振頻率等。該方法能夠提供 高質(zhì)量的診斷和引導(dǎo)信息。
[0008] 超聲測溫技術(shù)是利用了超聲波隨組織溫度變化引起回波信號偏移從而對待測溫 度進行量化。
[0009] 熱電偶等有創(chuàng)測溫方法，不僅對組織體造成創(chuàng)傷，而且不能準(zhǔn)確測量熱區(qū)的溫度 變化，對于深部組織的測溫難度更大，同時還有可能導(dǎo)致腫瘤細胞醫(yī)源性擴散的危險。
[0010] 紅外測溫方法僅限于淺表的溫度測量，對于深部組織的熱源紅外線檢測存在很大 的難度，易受近表處的溫?zé)峒t外源影響，產(chǎn)生較大的測量誤差。
[0011] 核磁共振溫度成像方法，設(shè)備成本高昂，體積大，不可移動，易受外界兼容環(huán)境影 響，且無法做到實時監(jiān)控。
[0012]基于傳統(tǒng)超聲成像方法的測溫技術(shù)，由于受到系統(tǒng)幀頻的限制，幀頻只能達到幾 百幀，相對與高強度聚焦超聲治療引起的組織快速溫升，根據(jù)不同強度，溫升在2-10°C /s 左右，傳統(tǒng)超聲很難捕捉到這樣急劇的溫變，因此該方法只能應(yīng)用在低溫變，且溫升較緩 的測溫中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 基于此，有必要針對傳統(tǒng)超聲測溫技術(shù)對測量區(qū)域溫度變化靈敏度低的問題，提 供一種能夠靈敏測量溫度快速變化的基于平面波的超聲溫度成像方法。
[0014] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種基于平面波的超聲溫度成像方法，包括以下步驟：
[0015] 在初始時刻以預(yù)設(shè)數(shù)量的不同的預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)角向所述測試區(qū)域發(fā)射超聲波信號，并 接收從所述測試區(qū)域返回的回波信號，得到所述預(yù)設(shè)數(shù)量的回波信號的圖像；
[0016] 將獲得的所述預(yù)設(shè)數(shù)量的回波信號的圖像根據(jù)預(yù)設(shè)條件進行疊加處理得到第一 幀復(fù)合圖像；
[0017] 在設(shè)定時間內(nèi)獲取測試區(qū)域的第一數(shù)量的復(fù)合圖像；
[0018] 按時間順序?qū)λ龅谝粩?shù)量的復(fù)合圖像的相鄰幀復(fù)合圖像之間的溫度變化進行 累加得到最后一幀復(fù)合圖像所對應(yīng)的二維溫度分布圖；
[0019] 獲取一幀所述復(fù)合圖像的B超聲圖像；
[0020] 將所述B超聲圖像和所述二維溫度分布圖進行融合，得到測試區(qū)域的二維溫度圖 像；
[0021] 其中，在向所述測試區(qū)域發(fā)射超聲波信號時，采用全陣列同時發(fā)射的方式進行發(fā) 射，且接收從所述測試區(qū)域返回的回波信號時，也采用全陣列同時接收的方式接收。
[0022] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，所述將獲得的所述預(yù)設(shè) 數(shù)量的回波信號的圖像根據(jù)預(yù)設(shè)條件進行疊加處理得到第一幀復(fù)合圖像，包括以下步驟：
[0023] 對所述預(yù)設(shè)數(shù)量的回波信號的圖像進行累加，得到累加圖像；
[0024] 將所述累加圖像以所述預(yù)設(shè)數(shù)量進行平均計算，得到第一幀復(fù)合圖像。
[0025] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，步驟獲取一幀所述復(fù)合 圖像的B超聲圖像中獲取所述第一幀復(fù)合圖像的B超聲圖像。
[0026] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，所述按時間順序?qū)λ?第一數(shù)量的復(fù)合圖像的相鄰幀復(fù)合圖像之間的溫度變化進行累加得到最后一幀復(fù)合圖像 所對應(yīng)的二維溫度分布圖，包括以下步驟：
[0027] 按時間順序?qū)λ龅谝粩?shù)量的復(fù)合圖像的相鄰幀復(fù)合圖像之間進行快速二維互 相關(guān)溫度計算，得到相鄰幀復(fù)合圖像之間的溫度變化關(guān)系；
[0028] 將所計算得到的所有相鄰幀復(fù)合圖像之間的溫度變化關(guān)系進行累加，得到最后一 幀復(fù)合圖像所對應(yīng)的溫度狀態(tài)，并以偽彩色的形式表征所述最后一幀復(fù)合圖像對應(yīng)的二維 溫度分布圖。
[0029] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，使用現(xiàn)場可編程門陣列 進行相鄰幀復(fù)合圖像之間的快速二維互相關(guān)溫度計算。
[0030] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，生成的每幀復(fù)合圖像都 存入到緩存中，在進行相鄰幀復(fù)合圖像之間的溫度變化計算時，從所述緩存中讀取每幀復(fù) 合圖像。
[0031] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，通過對一幀所述復(fù)合圖 像進行包絡(luò)檢波、歸一化處理及對比對拉伸獲得所處理的復(fù)合圖像的B超聲圖像。
[0032] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，通過對線陣列探頭的延 時實現(xiàn)發(fā)送具有預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)角的平面超聲波信號。
[0033] 作為一種基于平面波的超聲溫度成像方法的可實施方式，還包括采用時間增益補 償對從測試區(qū)域返回的不同深度的回波信號進行相應(yīng)的增益放大的步驟。
[0034] 本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明提供的本發(fā)明的基于平面波的超聲溫度成像方 法，避免了傳統(tǒng)超聲成像方法多次發(fā)射接收而導(dǎo)致的幀頻率低的問題，本方法中的幀頻可 達到1000幀以上，因此，對溫變引起的超聲射頻數(shù)據(jù)變化具有很好的靈敏度，有利于溫度 的估計。且采用多偏移角度復(fù)合成像，保證了圖像的分辨率和對比度。同時，采用本發(fā)明的 方法在進行人體組織溫度測試，對人體無損傷，測試快速且成本低。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明一種基于平面波的超聲溫度成像方法的一具體實施例的流程圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明一種基于平面波的超聲溫度成像方法所使用的測試設(shè)備的示意圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明一種基于平面波的超聲溫度成像方法中具有偏轉(zhuǎn)角的平面波示意 成像計算示意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明一種基于平面波的超聲溫度成像方法的一具體實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的 基于平面波的超聲溫度成像方法的【具體實施方式】進行說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040] 本發(fā)明一實施例的基于平面波的超聲溫度成像方法，如圖1所示，包括以下步驟：
[0041] S100,在初始時刻以預(yù)設(shè)數(shù)量的不同的預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)角向所述測試區(qū)域發(fā)射超聲波信 號，并接收從所述測試區(qū)域返回的回波信號，得到所述預(yù)設(shè)數(shù)量的回波信號的圖像。此處需 要說明的是，所述初始時刻是指在某段時間內(nèi)進行測試區(qū)域溫度檢測時，開始獲得測試區(qū) 域溫度圖像的時刻，且在初始時刻后的連續(xù)時間內(nèi)都在測試區(qū)域采用超聲方式進行溫度檢 測。而所述以預(yù)設(shè)數(shù)量的不同的預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)角向所述測試區(qū)域發(fā)射超聲波信號，是指每次向 所述測試區(qū)域發(fā)送帶有偏轉(zhuǎn)角的平面超聲波信號，而且每次所發(fā)送的平面超聲波信號的偏 轉(zhuǎn)角不同。當(dāng)然，也可以發(fā)送兩次或者多次相同偏轉(zhuǎn)角的超聲波信號，但是在計算時使用不 同偏轉(zhuǎn)角的聲波信號。且預(yù)設(shè)數(shù)量的超聲波信號也是按時間順序每次發(fā)送一個超聲波信號 實現(xiàn)的。
[0042] 其中，在向所述測試區(qū)域發(fā)射超聲波信號時，采用全陣列同時發(fā)射的方式進行發(fā) 射，且接收從所述測試區(qū)域返回的回波信號時，也采用全陣列同時接收的方式接收。其不同 于傳統(tǒng)技術(shù)中基于超聲聚焦成像的方法，采用全陣列同時發(fā)射超聲波信號，接收回波信號， 使超聲成像的幀頻高，因此，檢測靈敏性好。
[0043] 如圖2所示，為本發(fā)明的基于平面波的超聲溫度成像方法所使用的測試設(shè)備連接 示意圖。
[0044] 其中，超聲換能器001實現(xiàn)電聲信號的互