一种用于血管壁参数测量和显示的超声成像设备和方法与流程

本发明涉及计算机技术成像，特别涉及一种用于血管壁参数测量和显示的超声成像设备和方法。

背景技术：

1、在血管超声检查中，脉搏波速度(pwv)测量技术通常用于评估血管的硬化程度。动脉硬化是一种常见的心血管疾病，通常与动脉粥样硬化相关联，是动脉壁的脂质沉积和钙化导致的。超声pwv测量技术可以帮助医生识别和评估这种动脉病变，从而提供及早干预和治疗的机会，有助于预防心血管事件的发生，如心脏病和中风。高pwv值通常与动脉硬化和血管损伤相关联，表明血管失去了弹性，变得僵硬。因此，pwv技术可以作为评估心血管健康状况和预测心血管事件风险的重要工具之一，在临床诊断和治疗中具有重要意义。

2、基于二维超声图像的pwv成像和测量技术，在动脉硬度评估中已经有较为广泛的科研和临床应用。现有技术介绍了二维超声脉搏波成像和测量技术，在人体颈动脉血管的研究结果。专利cn114072065a描述了一种基于二维超声图像采集的脉搏波可视化方法，使用超声成像系统，采集血管二维超声图像的时间序列，进行数据分析并得到脉搏波沿着血管轴向的图像，也可呈现测量结果。

3、现有技术中关于超声pwv显示和测量的技术，均是基于一维和二维超声图像进行采集并分析回波数据，通过计算得到脉搏波的传播速度，并进行可视化显示。现有技术存在的缺点包括：

4、(1)脉搏波在血管壁的传播，实际上是机械波在三维管壁上的空间传播过程。现有技术只获取血管壁的二维切片数据，所计算得到的脉搏波图像者测量数值不能完全反映脉搏波的在三维管壁空间的整体和准确传播过程。

5、(2)现有技术无法测量脉搏波在血管壁中的三维空间速度分布，也无法呈现血管壁的空间硬度分布。

6、(3)使用二维图像和数据计算血管壁的位移，和血管的空间分布和走向存在偏差，导致计算结果存在偏差。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于血管壁参数测量和显示的超声成像设备和方法，用以解决背景技术中提出的问题。

2、一种用于血管壁参数测量和显示的超声成像设备，包括

3、发射模块，用于产生电脉冲序列，激励超声探头向感兴趣的血管区域发射脉冲超声波，并接收超声回波信号；

4、采集模块，用于采集超声回波信号，并对超声回波信号进行模数转换，得到数字波信号；

5、波束合成模块，用于对数字波信号进行波束合成处理，得到包含血管解剖信息的三维体数据；

6、数据处理模块，用于对三维体数据进行分析处理，得到血管区域内脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数；

7、显示模块，用于基于脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数，进行三维空间可视化显示。

8、优选的，还包括：

9、数据传输存储模块，用于对采集得到的数字波信号进行存储，并传输至波束合成模块。

10、优选的，所述发射模块，包括：

11、激励单元，用于对超声探头的阵元进行电信号激励，向感兴趣的血管区域发射脉冲超声波；

12、回波接收单元，用于接收来自感兴趣的血管区域的发射脉冲超声波产生的超声回波信号。

13、优选的，所述采集模块，包括：

14、增益调节单元，用于对采集的超声回波信号进行增益调节，得到增益信号；

15、信号滤波单元，用于对所述增益信号进行滤波，得到滤波信号；

16、模数转换单元，用于对所述滤波信号进行模数转换，得到数字波信号。

17、优选的，所述波束合成模块，包括：

18、波束合成单元，用于基于所述数字波信号的波形状特征，确定数字波信号的波束合成数据，按照所述波束合成数据对数字波信号进行波束合成，得到波束合成信号；

19、三维生成单元，用于对波束信号进行处理，生成包含感兴趣区域血管空间特征的三维体数据。

20、优选的，所述数据处理模块，包括：

21、处理单元，用于基于三维体数据中的时间戳，对三维体数据进行帧处理，得到若干个数据帧；

22、位置识别单元，用于基于预设算法对数据帧进行血管壁自动识别，根据识别结果定位血管壁在数据帧中的空间位置和血管中心径线位置；

23、方式确定单元，用于基于血管壁在数据帧中的空间位置和血管中心径线位置，确定血管壁的位置分布特征，并基于所述位置分布特征确定对血管壁的采样方式；

24、参数确定单元，用于按照所述采样方式对血管壁进行空间采样，得到血管壁采样点，并基于相邻血管壁采样点的采样参数，计算血管壁采样点的振动参数；

25、参数分析单元，用于基于所述振动参数，确定血管区域内脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数。

26、优选的，所述参数分析单元，包括：

27、标记单元，用于基于所述振动参数在血管区域进行数值标记，得到标记结果，并基于不同类型的振动参数之间的关联关系，对所述标记结果进行关联，得到关联标记结果；

28、结果分析单元，用于基于所述关联结果，按照预设传播指标和分布指标，确定血管区域内脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数。

29、优选的，所述显示模块，包括：

30、编码单元，用于基于脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数，在血管壁上进行类型编码和数值编码，并利用不同的形状对类型编码结果进行第一显示，利用不同的颜色对数值编码结果进行第二显示；

31、显示单元，用于对所述第一显示和第二显示进行融合，得到综合显示数据，基于所述综合显示数据进行三维空间可视化显示。

32、一种用于血管壁参数测量和显示的超声成像方法，包括：

33、s1：激励超声探头向感兴趣的血管区域发射脉冲超声波，并接收超声回波信号；

34、s2：采集超声回波信号，并对超声回波信号进行模数转换，得到数字波信号；

35、s3：对数字波信号进行波束合成处理，得到包含血管解剖信息的三维体数据；

36、s4：对三维体数据进行分析处理，得到血管区域内脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数；

37、s5：基于脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数，进行三维空间可视化显示。

38、优选的，所述s4中，对三维体数据进行分析处理，得到血管区域内脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数，包括：

39、基于三维体数据中的时间戳，对三维体数据进行帧处理，得到若干个数据帧；

40、基于预设算法对数据帧进行血管壁自动识别，根据识别结果定位血管壁在数据帧中的空间位置和血管中心径线位置；

41、基于血管壁在数据帧中的空间位置和血管中心径线位置，确定血管壁的位置分布特征，并基于所述位置分布特征确定对血管壁的采样方式；

42、按照所述采样方式对血管壁进行空间采样，得到血管壁采样点，并基于相邻血管壁采样点的采样参数，计算血管壁采样点的振动参数；

43、基于所述振动参数，确定血管区域内脉搏波沿血管壁的空间传播特征和分布参数。

44、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

45、本发明在一段有限的时间内，使用较高帧频，获取血管的超声三维容积数据。生成三维容积图像，并对其中的血管进行识别和分割，确定血管和血管壁的空间位置。对采集到的超声数据的时间序列进行分析，获得血管壁上的径向位移分布。基于径向位移分布计算脉搏波沿着血管壁的传播速度和传播方向分布。对血管壁上的位移速度分布，进行可视化显示，可视化显示包括三维空间的脉搏波可视化，以及从中提取的任意切面的脉搏波可视化。

46、通过获取包含感兴趣血管的超声三维数据，进行血管壁相关参数和脉搏波速度的计算；可以自动识别并确定三维数据中的血管壁的空间位置，对血管壁的采样点，根据血管壁的空间位置，首先确定径向的方向，据此计算血管壁位移和速度等参数；获取血管壁参数随着时间变化的空间位移分布，并进行三维动态显示；可以获取每个采样点的血管壁参数时间峰值，并对参数峰值随着时间变化的空间位移分布进行三维动态显示；可以根据用户指定的血管壁任意一个或多个切面，显示血管壁参数的时间和空间分布可以根据用户指定的血管壁任意一个或多个切面，计算脉搏波的速度；可以观测血管壁参数沿血管内壁的时间和空间分布，也可以观测血管外壁的时间空间分布。

47、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在本技术文件中所特别指出的结构来实现和获得。

48、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。