一种血流灌注参数提取方法及设备与流程

1.本公开涉及医疗超声技术，更具体地，涉及一种血流灌注参数提取方法及设备。


背景技术：

2.超声造影成像，一般来说，对于选定的感兴趣区域(roi)，在一个相对较小的区域提取时间强度曲线(time-intensity curve，tic)。描述该曲线的参数和血流灌注(blood flow)以及血容量(blood volume)相关。通过血流灌注相关信息，可以为病灶或者肿瘤检测、诊断提供额外维度信息，提高诊断的准确率。
3.可以基于时间强度曲线提取的参数，一般包括血流灌注相关参数，例如曲线下面积(auc)、峰值增强(peak enhancement，pe)、达峰时间(time to peak，tp)、上升时间(rise time，rt)、下降时间(fall time,ft)等相关参数。以上参数，一般直接或者间接反应病灶或者肿瘤的病理状况。
4.现有的超声造影成像在一个相对较小的区域提取的tic曲线并不能在整个的成像区域内展现出血流灌注变化的情况。


技术实现要素：

5.旨在提供一种血流灌注参数提取方法、装置及设备，在目标区域内进行血流灌注参数提取，可以基于各子区域的血流灌注相关参数生成目标区域的血流灌注参数图像，从而能够在大的范围内体现出血流灌注的变化情况，通过目标区域的血流灌注参数图像表述出更为精确的血流灌注变化细节。
6.在第一方面，本公开的实施例提供了一种血流灌注参数提取方法，包括：确定超声造影影像中的目标区域；基于预设划分方法将所述目标区域划分为数个子区域；基于所述超声造影影像确定所述子区域的数个原始散点数据，所述原始散点数据描述有时间与该散点的超声强度的关系；基于各原始散点数据的分布关系生成该子区域的时间强度曲线；基于所述时间强度曲线提取该子区域的血流灌注相关参数；基于各子区域的血流灌注相关参数生成所述目标区域的血流灌注参数图像。
7.在第二方面，本公开的实施例提供了一种超声造影设备，包括处理器和存储器，所述处理器被配置为执行存储器中存储的一个或者多个计算机程序实现：确定超声造影影像中的目标区域；基于预设划分方法将所述目标区域划分为数个子区域；基于所述超声造影影像确定该子区域的数个原始散点数据，所述原始散点数据描述有时间与该散点的超声强度的关系；基于各原始散点数据的分布关系生成该子区域的时间强度曲线；基于所述时间强度曲线提取该子区域的血流灌注相关参数；基于各子区域的血流灌注相关参数生成所述目标区域的血流灌注参数图像。
8.在第三方面，本公开的实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现本公开各实施例所述的血流灌注参数提取方法。
9.本公开的方法将目标区域划分为数个子区域；基于超声造影影像的数个原始散点数据生成子区域的时间强度曲线；基于各子区域的血流灌注相关参数生成目标区域的血流灌注参数图像，利用本公开的方法能够在大的范围内体现出血流灌注的变化情况，通过目标区域的血流灌注参数图像表述出更为准确的血流灌注变化细节。
附图说明
10.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
11.图1a示出根据本公开实施例的血流灌注参数提取方法的基本流程示意图；
12.图1b示出根据本公开实施例的血流灌注参数提取方法的具体流程示意图；
13.图2示出根据本公开实施例超声造影成像区域选取目标区域的示意图；
14.图3示出根据本公开实施例的原始散点数据分布状态以及所拟合的tic曲线示意图；
15.图4示出根据本公开实施例将目标区域划分为数个子区域的一种示例；
16.图5示出根据本公开实施例超声造影设备的基本结构示意图。
具体实施方式
17.为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。
18.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。
19.本公开的实施例提供一种血流灌注参数提取方法，如图1a所示，本公开的血流灌注参数提取方法始于步骤s101、确定超声造影影像中的目标区域。其中所述的目标区域可以是较大成像范围的一个区域，可以根据医生的需要通过软件操作来完成区域大小的设置，例如可以选取指定的区域为目标区域，例如在图2示出的超声造影(ceus)影像的成像区域内，选择目标区域201。
20.然后在步骤s102中，基于预设划分方法将所述目标区域划分为数个子区域。例如可以将图2中的目标区域201划分为数个子区域，具体的划分的区域的大小可以根据实际需要设定，极限情况下可以将一个像素点作为一个子区域，也可以依据用户设置的子区域的大小来将目标区域201划分为数个子区域。也可以根据用户的需求选取多个目标区域，多个目标区域可以不连通，并将多个目标区域划分成若干子区域，具体的划分方法在此不做一一限定。
21.接着可以对各个子区域来进行参数提取，在步骤s103中基于所述超声造影影像确定所述子区域的数个原始散点数据，所述原始散点数据描述有时间与该散点的超声强度的
303。但显然tic曲线a 302和tic曲线b 303分别所能得到的血流灌注参数是不相同的。现有的方案认为这两条曲线均是拟合正确的，直观的说，tic曲线b 303更趋近于数据分布的趋势，因此医生更加期望拟合获得tic曲线b 303。不同的模型拟合出来的tic曲线所提取到的血流灌注参数对曲线本身又很敏感，在一些实施例中，基于各原始散点数据的分布关系生成该子区域的时间强度曲线可以包括：在步骤s501、确定数个不同的灌注模型，可以根据用户的需要设置指定的几个数学模型，也可以将预先保持的数据库中的所有的灌注模型均用于后续对同一子区域的血流灌注参数的拟合，具体的选择可以根据实际需要设定。
26.接着在步骤s502、基于各原始散点数据的分布关系，分别基于各灌注模型，生成该子区域的时间强度曲线。具体的生成该子区域的时间强度曲线的方式可以是采用数学拟合的方式，也可以采用其他的方式，在此不做一一限定。通过多个灌注模型来对同一个子区域进行拟合有效解决了单一灌注模型对器官的局限性，通过后续的误差判定步骤(步骤s504)可以确定出各子区域对应的最优的灌注模型，从而使得本公开的血流灌注参数提取方法能够对任何的成像部位(器官)均达到理想的效果。
27.接着在步骤s503基于各原始散点数据与所生成的时间强度曲线的位置关系确定各灌注模型的误差。具体的确定误差的方式可以包括计算距离偏差r2，，具体的可以根据实际需要确定。
28.最后在步骤s504中基于误差最小的灌注模型确定该子区域的时间强度曲线。例如图3中tic曲线a 302和tic曲线b 303，基于误差最小的判定方法可以确定出当前理想的tic曲线应为tic曲线b 303，则将tic曲线b 303作为该子区域的时间强度曲线，在具有更多的灌注模型的情况下，可以以此类推，从而解决tic曲线的拟合容易受到噪声污染的问题，并且通过数个灌注模型的拟合能够获得拟合效果最好(例如误差最小)的tic曲线，基于该tic曲线所提取到的血流灌注参数更加贴合于医生的期望，从而便于医生研究患者的病灶。
29.基于前述实施方式，确定散点数据与所拟合的tic曲线的误差有多种方式，在一些实施例中，基于所述时间强度数据确定各时间强度曲线的误差可以包括：基于各原始散点数据与时间强度曲线之间的最小二乘误差来确定对应的灌注模型的误差，其中所述误差随着所述距离偏差的增大而增大。继续以图3中tic曲线a 302和tic曲线b 303为例，可以计算各散点原始数据到tic曲线a 302和tic曲线b 303的距离，可以确定出tic曲线a 302的误差(大部分散点的距离)大于tic曲线b 303的误差，因此可以确定出tic曲线b 303是优选的灌注模型所拟合的tic曲线，基于tic曲线b 303可以提取到与实际情况更加匹配的血流灌注参数。
30.本公开各实施例的血流灌注参数提取方法可以提取出目标区域的血流灌注相关参数，并且通过生成目标区域的血流灌注参数图像来输出到用户，基于各子区域的血流灌注相关参数生成所述目标区域的血流灌注参数图像可以包括：
31.在各子区域对应的位置基于该子区域的血流灌注相关参数生成血流灌注参数子图像。例如在当前子区域提取到了血流灌注相关参数mtt的值。可以根据该子区域的mtt的值在该子区域对应的位置，来生成对应的血流灌注参数子图像，例如子区域的mtt的值是100，则可以在对应的位置标识出mtt 100。
32.基于各血流灌注参数子图像生成所述目标区域的血流灌注参数图像，基于所述目标区域呈现所述血流灌注参数图像。例如可以根据前述各子区域的mtt的值，在对应的位置
来生成目标区域的血流灌注参数图像，由此所生成的血流灌注参数图像包括了各子区域的位置和血流灌注参数值，给医生更加直观的展示出基于病理或正常组织的不同特征而显示出的血流灌注区域分布差异。
33.在一些实施例中，基于各子区域的血流灌注相关参数生成所述目标区域的血流灌注参数图像还可以包括：将各子区域的血流灌注相关参数映射为对应的颜色值，以实现将各子区域映射为对应颜色的血流灌注参数子图像。例如子区域是规则划分的情况下，可以直接将子区域对应的颜色显示到该子区域中，从而在结合各子区域的颜色，即可得到目标区域的赋予颜色的血流灌注参数子图像。对于不规则划分，例如三角划分，还可以在生成二维血流灌注图时，结合矩形坐标系判断子区域(像素)属于哪个三角分划，并将该三角分划对应的血流灌注参数作为该像素的血流灌注参数。在得到每个小区域的血流灌注参数后，在生成二维血流灌注图的过程中，还可以对于相邻小区域进行平滑处理，对整幅图像采取对比度增强处理等等。通过在子区域映射颜色的方式，提高了血流灌注参数图像的可读性，特别的在子区域的分辨率为像素点的情况下，还能输出精细的包含映射颜色的血流灌注参数图像，从而医生能够更佳直观地理解患者当前的病理状况。
34.在获得各血流灌注参数子图像，可以基于各血流灌注参数子图像来生成目标区域的血流灌注参数图像。例如在目标区域为多个且不连通的情况下，则可以分别生成各个目标区域的血流灌注参数图像，然后可以在超声图像的基础上呈现血流灌注参数图像，例如基于目标区域呈现血流灌注参数图像。例如需要生成包含颜色的血流灌注参数图像的情况下，可以利用各种颜色映射图，将计算出来的血流灌注参数映射为彩色图像，叠加在b图像上，在包含多个目标区域的情况下，进行对应叠加即可。
35.除了映射为彩色图像外，在一些实施例中，基于各子区域的血流灌注相关参数生成血流灌注参数图像还可以包括：在该子区域对应的位置，基于该子区域的血流灌注相关参数的值，生成带参数值的血流灌注参数子图像。例如可以直接将该子区域的参数值，填入该子区域中，从而生成带参数值的血流灌注参数子图像。基于各血流灌注参数子图像生成所述目标区域的血流灌注参数图像。基于所述目标区域呈现所述血流灌注参数图像。类似的在包括多个目标区域的情况下，可以分别在对应区域对应的位置结合带参数值的血流灌注参数子图像，生成目标区域的血流灌注参数图像。参考图2，图2中左侧为ceus图像，右侧为b图像，将ceus图像与b图像叠加时，可以首先通过颜色映射表将b图像以及ceus灰度图像映射为rgb彩色图像，然后根据预设规则(例如阈值比较等)进行融合，还可以在图像融合的过程中配合相关边缘处理算法，使融合后的图像自然、平滑。
36.本公开的方法有效地将提取的血流灌注参数通过二维图像的方式来进行展示，并且通过多模型拟合的方式，能够获得不同的子区域的拟合效果最好的灌注模型来对该子区域进行拟合，从而进行血流灌注相关参数的估计，所获得的血流灌注相关参数能够更加真实的反应该子区域的血流灌注情况。同时向医生输出包含整个目标区域的血流灌注相关参数的血流灌注参数图像，有效提高了医生对病人病情的把握，提高了医生的诊断效率。
37.本公开的实施例提供了一种超声造影设备，如图5所示，包括处理器501和存储器502，处理器501与存储器502通过通信总线连接，所述处理器501被配置为执行存储器502中存储的一个或者多个计算机程序实现：确定超声造影影像中的目标区域；基于预设划分方法将所述目标区域划分为数个子区域；基于所述超声造影影像确定该子区域的数个原始散
点数据，所述原始散点数据描述有时间与该散点的超声强度的关系；基于各原始散点数据的分布关系生成该子区域的时间强度曲线；基于所述时间强度曲线提取该子区域的血流灌注相关参数；基于各子区域的血流灌注相关参数生成所述目标区域的血流灌注参数图像。本示例中的处理器501可以是包括一个以上通用处理设备的处理设备，诸如微处理器、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等。更具体地，该处理器可以是复杂指令集计算(cisc)微处理器、精简指令集计算(risc)微处理器、超长指令字(vliw)微处理器、运行其他指令集的处理器或运行指令集的组合的处理器。该处理器还可以是一个以上专用处理设备，诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、片上系统(soc)等。超声造影设备，如图5所示，还可以包括若干i/o接口，i/o接口可以用于连接外接i/o设备，例如i/o接口1可以连接显示器503，外接i/o设备可以是键盘鼠标等，具体连接的设备可以根据实际需要设定，在此不做一一列举。
38.在一些实施方式中，所述处理器501还可以被配置为：在各子区域对应的位置基于该子区域的血流灌注相关参数生成血流灌注参数子图像；基于各血流灌注参数子图像生成所述目标区域的血流灌注参数图像。
39.所述超声造影装置还包括显示器503，被配置为基于所述目标区域呈现所述血流灌注参数图像。
40.在一些实施方式中，基于所述预设划分方法所划分的各子区域的面积，随着所述超声造影影像中图像变化速度的加快而减小，随着所述超声造影影像中图像变化速度的减慢而增大。
41.在一些实施方式中，处理器还可以被配置为：确定数个不同的灌注模型；基于各原始散点数据的分布关系，分别基于各灌注模型，生成该子区域的时间强度曲线；基于各原始散点数据与所生成的时间强度曲线的位置关系确定各灌注模型的误差；基于误差最小的灌注模型确定该子区域的时间强度曲线。
42.在一些实施方式中，处理器还可以被配置为：基于各原始散点数据与时间强度曲线之间的距离偏差来确定对应的灌注模型的误差，其中所述误差随着所述距离偏差的增大而增大。
43.在一些实施方式中，处理器还可以被配置为：将各子区域的血流灌注相关参数映射为对应的颜色值，以实现将各子区域映射为对应颜色的血流灌注参数子图像；基于各血流灌注参数子图像，生成所述目标区域的血流灌注参数图像。所述显示器，还被配置为基于所述目标区域呈现所述血流灌注参数图像。
44.在一些实施方式中，处理器还可以被配置为：在该子区域对应的位置，基于该子区域的血流灌注相关参数的值，生成带参数值的血流灌注参数子图像；基于各血流灌注参数子图像生成所述目标区域的血流灌注参数图像。所述显示器，还被配置为基于所述目标区域呈现所述血流灌注参数图像。
45.本公开实施例还提出一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现前述各实施例所述的血流灌注参数提取方法。本示例中计算机可读存储介质可以是非暂时性计算机可读的介质，诸如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、相变随机存取存储器(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、电可擦除可编程只读存储器
(eeprom)、其他类型的随机存取存储器(ram)、闪存盘或其他形式的闪存、缓存、寄存器、静态存储器、光盘只读存储器(cd-rom)、数字通用光盘(dvd)或其他光学存储器、盒式磁带或其他磁存储设备，或被用于储存能够被计算机设备访问的信息或指令的任何其他可能的非暂时性的介质等。
46.此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本技术的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
47.以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
48.以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。