一种超声造影脾脏血流灌注评估方法、系统及电子设备

本发明涉及超声造影脾脏实时灌注评估，具体涉及一种超声造影脾脏血流灌注评估方法、系统及电子设备。

背景技术：

1、超声造影（ceus）凭借其实时、便携、无电离辐射及可床旁操作等显著优势，在腹部脏器疾病的筛查、诊断及随访中发挥着不可替代的作用。脾脏作为与肝脏血流动力学密切相关的器官，其血流灌注模式的改变，尤其是脾实质内红髓与白髓区域的血流分布异质性，被证实与肝硬化门静脉高压、失代偿风险等病理状态高度关联。因此，利用超声造影对脾脏血流灌注状态进行定量评估，对于肝脏疾病的进展监测和风险分层具有重要的临床价值。

2、目前，对脾脏超声造影的评估主要依赖主观视觉判断，或借助传统的时间-强度曲线（tic）分析工具。然而，现有技术方案存在一些缺陷，超声成像是自由切面扫查，缺乏如计算机断层扫描（ct）或磁共振成像（mr）那样固定的空间坐标参考体系，操作者每次扫查获得的脾脏切面角度、空间位置和层面厚度均不相同，这导致无法对脾脏内部的同一实质区域的增强模式进行跨时间、跨次检查的纵向对比，使得定量评估的基线漂移严重，可重复性差。同时，脾脏紧邻膈肌，在受检者呼吸过程中会产生大幅度的三维空间位移，操作者手持探头试图保持固定切面极为困难，导致预设的感兴趣区域（roi）在连续帧分析中频繁偏离甚至完全丢失原始跟踪的脾实质目标，这种运动造成的roi与目标组织间的错配，会引入严重的运动误差，使灌注参数的计算结果失去组织特异性，变为无意义的混合信号。对此，专利申请cn106056589a提出了基于块匹配的呼吸运动补偿方法，但其针对的是离线灌注参量成像，不具备在扫查过程中实时评估切面质量并引导操作者优化扫查策略的能力，且仅关注整体位移补偿，不涉及脾脏内部不同灌注区域的像素级划分与空间构型特征提取。超声图像中固有的肋骨后方声影、胃肠内容物引起的强回声及多重反射伪影，会随机遮挡脾脏实质区域，导致部分区域信号缺失或产生虚假信号，干扰区域分割的准确性。更为关键的是，超声造影剂微泡在声场中具有非线性行为，尤其是在血供丰富的脾脏红髓区域，微泡在较高声压作用下瞬间破裂会产生脉冲式、极高亮度的伪影，这种伪影在时间-强度特征上与真实的高血流灌注区极为相似，极易被误判为红髓，从而严重歪曲了血流灌注的空间分布评估结果，现有方法缺乏对这类超声特有伪影进行在线、特异性识别与剔除的机制。

3、目前超声设备通常仅能提供事后、离线的单个固定区域tic曲线分析，例如专利申请cn107169998b提出的基于光流法与粒子滤波的实时跟踪及定量分析方法，其跟踪目标仅为单个观察点区域，且依赖于初始帧中手动选择目标区域，操作者主观差异直接影响分析结果的可重复性，同时该方法仅计算roi内平均信号强度的时间-强度曲线，丢失了表征脾脏花斑样强化模式核心特征的多维空间信息，如高灌注区的破碎度、聚集度等空间构型特征，这种分析模式不具备在扫查过程中对脾脏灌注模式进行实时动态的生境划分与可视化能力，无法即时获得反馈来优化扫查策略；单一的tic曲线仅反映roi内平均信号强度随时间的变化，丢失了表征脾脏花斑样强化模式核心特征的多维空间信息，如高灌注区的破碎度、聚集度等空间构型特征。此外，现有专利申请cn119344764b提供了一种超声设备及成像方法主要关注超声造影图像的采集与显示，不具备在扫查过程中对脾脏灌注模式进行实时动态的生境划分与可视化能力，亦未利用像素级时间-强度信息进行灌注模式分类。

4、综上所述，自由切面和呼吸运动使得稳定可重复地锁定脾实质目标成为难题，而声学伪影和微泡爆破效应则使即便锁定了目标，所提取的信号也混入了大量噪声和伪差；最后，分析工具的单一与滞后，使得即使获取了高质量数据，也无法从中提取出能稳健反映脾脏血流灌注异质性的实时、多维特征，这一系列问题制约了超声造影脾脏血流灌注评估在临床，特别是需要快速决策的床旁和急诊场景中的可靠应用。

5、因此，现有技术还有待进一步发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种超声造影脾脏血流灌注评估方法、系统及电子设备，以解决现有技术存在的问题。

2、为达到上述技术目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种超声造影脾脏血流灌注评估方法，包括：

3、s100、实时获取脾脏的超声造影视频流，对所述超声造影视频流的帧进行切面质量评估，评估当前切面是否满足预设质量条件，根据质量评估结果输出操作引导信息；

4、s200、对满足预设质量条件的切面对应的有效分析窗口内，对脾脏实质区域进行帧间追踪，以确定目标脾实质区域；

5、s300、基于所述目标脾实质区域内各像素在造影过程中的时间-强度信息，实时将所述像素划分为多个生境类别，所述生境类别反映脾实质区域的不同灌注模式；

6、s400、根据划分出的所述生境类别的空间分布构型，实时计算灌注评估指标，并显示所述生境类别的划分结果和/或所述灌注评估指标。

7、具体的，所述切面质量评估的依据包括脾实质可见度、声影遮挡率、以及造影剂微泡爆破伪影密度中的至少一个；

8、其中，所述评估当前切面是否满足预设质量条件的方法，包括：

9、根据所述切面质量评估的依据计算当前切面的质量评分，若当前切面的质量评分大于或等于预设阈值，则判定满足预设质量条件，否则，判定为不满足预设质量条件。

10、具体的，所述根据质量评估结果输出操作引导信息的方法，包括：

11、当所述切面的质量评分低于所述预设阈值的时间达到预设时长时，生成视觉提示和/或听觉提示；

12、其中，所述视觉提示包括叠加于超声画面上的方向箭头或文字提示信息。

13、具体的，所述对脾脏实质区域进行帧间追踪，以确定目标脾实质区域的方法，包括：

14、在所述有效分析窗口的起始帧中，获取包含脾脏实质的初始感兴趣区域；

15、利用超声图像的散斑纹理信息，对所述初始感兴趣区域进行非刚性追踪，以在后续帧中实时更新所述脾脏实质区域的位置和轮廓，将更新后的区域确定为所述目标脾实质区域；

16、实时计算当前帧与所述起始帧中脾脏实质区域的散斑纹理相似度，并在所述相似度低于预设相似度阈值时，生成追踪丢失提示信息，并重新确认包含脾脏实质的初始感兴趣区域。

17、具体的，所述有效分析窗口通过以下方式确定：

18、当连续第一数量的帧的切面质量评估结果均满足所述预设质量条件时，将该连续帧段的起始时刻标记为所述有效分析窗口的起点；

19、当后续帧的切面质量评估结果不满足所述预设质量条件，或接收到操作者手动结束指令时，将对应时刻标记为所述有效分析窗口的终点；

20、其中，所述有效分析窗口的持续时长在显示界面上以时间轴叠加条带的形式实时呈现。

21、具体的，所述实时将所述像素划分为多个生境类别的方法，包括：

22、基于各像素当前时刻相对于基线信号的增强程度以及增强上升速率，采用在线聚类或滑动窗口阈值法，将所述像素划分为第一灌注模式区域和第二灌注模式区域，所述第一灌注模式区域的增强程度和增强上升速率高于所述第二灌注模式区域；

23、识别脉冲式爆破伪影像素，所述脉冲式爆破伪影像素的信号-时间曲线呈现上升和回落均在预设帧数内完成的脉冲尖峰；

24、将识别出的所述脉冲式爆破伪影像素从所述第一灌注模式区域中剔除。

25、具体的，所述根据划分出的所述生境类别的空间分布构型，实时计算灌注评估指标的方法，包括：

26、实时计算表征所述第一灌注模式区域空间构型的至少一个特征参数，所述特征参数包括所述第一灌注模式区域的面积占比、二维破碎度指数、二维聚集指数、二维分形维数中的至少一种；

27、对所述特征参数进行加权组合，生成所述灌注评估指标。

28、具体的，所述显示所述生境类别的划分结果和/或所述灌注评估指标的方法，包括：

29、在超声造影画面上，以伪彩色半透明叠加的方式，实时显示所述多个生境类别的空间分布；

30、以进度条或颜色指示灯形式，实时显示当前的切面质量评估结果；

31、在灌注曲线区，以滚动窗口形式实时显示所述灌注评估指标随帧序号或时间的变化曲线；

32、在所述有效分析窗口结束后，显示基于该有效分析窗口内所述灌注评估指标的统计量生成的灌注评估结果。

33、根据本发明的第二方面，提供一种超声造影脾脏血流灌注评估系统，包括：

34、视频采集模块：用于实时获取脾脏的超声造影视频流；

35、切面质量评估与引导模块：用于对所述超声造影视频流的帧进行切面质量评估，评估当前切面是否满足预设质量条件，根据质量评估结果输出操作引导信息；

36、追踪模块：用于对满足预设质量条件的切面对应的有效分析窗口内，对脾脏实质区域进行帧间追踪，以确定目标脾实质区域；

37、生境划分模块：用于基于所述目标脾实质区域内各像素在造影过程中的时间-强度信息，实时将所述像素划分为多个生境类别，所述生境类别反映脾实质区域的不同灌注模式；

38、指标评估模块：用于根据划分出的所述生境类别的空间分布构型，实时计算灌注评估指标；

39、显示模块：用于显示所述生境类别的划分结果和/或所述灌注评估指标。

40、根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现上述的超声造影脾脏血流灌注评估方法。

41、有益效果：

42、本发明提供了一种超声造影脾脏血流灌注评估方法及系统，通过实时切面质量评估—操作引导反馈—有效窗口内追踪—生境动态划分—空间构型指标计算的实时闭环设计，解决了超声自由切面下脾脏灌注评估面临的切面不可重复、呼吸运动干扰及伪影混淆等技术问题，通过将切面质量评估与操作引导信息输出相结合，引导操作者获取并维持满足预设质量条件的切面，保障了进入后续分析的数据质量，通过基于像素级时间-强度特征实时划分反映不同灌注模式的生境类别，并依据生境的空间分布构型而非单一时间-强度均值来计算灌注评估指标，使得评估结果能够捕捉脾脏血流灌注异质性的空间结构信息，对自由切面条件下的角度和位置变化具有更强的稳健性，为肝硬化门静脉高压、失代偿风险等临床评估提供了一种实时客观的床旁辅助决策手段。