一种新型实时超声弹性成像定量化系统构建

来源 :中国超声医学工程学会第十届全国腹部超声学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nanguo34
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  目的 在超声探头上加装压力传感器装置,将实时超声弹性成像技术定量化,提高超声弹性成像的稳定性,为鉴别乳腺良恶性肿瘤提供依据.方法 2.1实时超声弹性成像定量化系统的构成:该系统包括四部分;加装了压力传感器的探头(简称压力探头)、数据采集卡(NI USB-6009,美国国家仪器有限公司,美国)、图像采集卡组成(DC60,深圳市城动科技有限公司,深圳)和笔记本电脑.压力探头系在HITACHI Preirus L74M超声探头上加装压力传感器装置.该装置由基座和托盘(三维打印制作)二部分组成,基座固定在探头上,托盘位于基座的底部,托盘与基座之间有四个压力传感器(P LD204D-10,深圳市鹏力达科技有限公司,深圳),分布在探头的四角,托盘底面与探头处于同一平面,检查病人时同时接触皮肤.压力传感器及超声仪器分别通过数据采集卡和图像采集卡经由线缆与笔记本电脑相连.这样,检查病人时,探头上的压力数据和超声弹性图像信息可以同时传导到计算机的储存系统,便于后续的定量分析.2.2图像处理方法在本文处理弹性伪彩图时,参照国外相关文献的办法,首先将RGB图像转换为HSV颜色空间,HSV (Hue-Saturation-Value)是从视觉的角度定义的一种颜色模式,将色彩分解为色调H,饱和度S及亮度V.通过调整色调H,饱和度S及亮度V得到颜色变化.在HSV空间中彩色图像的每一个均匀性色彩区域都对应一个相对一致的色调H,使得色调H能够单独用来进行彩色区域的分割.这里,使用图像处理的手段,提取H分量,去对组织的应变分布进行分类.从RGB转换成HSV模式并获取H的分量的方法见公式一;H=cos-1{1/2[(R-G)+(R-B)]/√(R-G)2+(R-B)(G-B)}公式一其中,色调H的范围为0到360度.色调H的值也可以除以360进行归一化(即0到1),当色调H从0变化到1时,相应的颜色从红色变化到黄色、绿色、蓝绿色、蓝色、紫红色,然后回到红色,实际上0和1都代表红色值.容易发现,弹性成像所使用的比色刻度尺相对应于HSV色调H的刻度尺的2/3区间(即0到240°).H值对应于相应的弹性图像的色彩,即不同的弹性图像色彩可以用相应的H值表示.因此,可以通过提取H分量去还原超声弹性伪彩图,去对组织的应变分布进行分类.2.3组织软硬度阈值的选取在RGB颜色空间中蓝色代表比较硬的组织,通过计算蓝色区域占整个ROI区域的面积比去衡量组织的硬度.按照Chang RF等方法,将软硬分界阈值设在色调H值的1/2处,即弹性图像颜色条1/2到2/3处的组织被认定为比较硬,0到1/2处的组织被认定为比较软阈值选定以后,使用Matlab 2013b图象处理工具箱计算硬组织的像素数(Hard_Pixel)占整个ROI区域的像素总数(n)百分比,得到组织硬度值,见公式二:Hard_rate =(Hard_P ixel)/n 公式二结果 应用该装置进行预实验:应用该装置对20例自愿者的双侧小腿肌肉作定量的弹性图像的测量.自愿者俯卧于检查床上,三位医师采用压力探头对小腿感兴趣区加压.在不同的标定压力及节律曲线引导下对肌肉加压,计算压力探头获得的肌肉硬度值.应用Matlab 2013b图象处理工具箱对腓肠肌实时超声弹性成像定量图处理后,得到图5的蓝色区域为14.32%.讨论 基本原理是通过实时加压使组织产生一定的形变,根据组织形变的大小对肿块硬度进行判断并由此推测肿块的良恶性.乳腺肿块弹性成像的评分法目前多采用Itoh提出的五分法[5]以及罗葆明[6]提出的改良五分法,但是此两种方法均受检查者主观影响较大,由于检查医师施力的力度和频率的差异,以及对评分标准解读的不同而产生较大的差异.应变率比值(Strain Ratio,SR)则是通过对乳腺肿块与正常乳腺组织进行形变量比较,计算出肿块与正常组织的相对硬度,因其较客观而准确性较高.本文还针对不同的初始压力及压力范围作了比较,结果看出,有无初始压力对于实时弹性成像的影响不一样.而压力大小是否有影响?本装置前期在实验室用砝码验证了其测量压力的准确性,通过对于正常腿部肌肉的实验,进一步证实了本装置的在人体上应用可行性.下一步我们将应用该装置对乳腺等浅表器官病变作深入研究,探讨定量实时超声弹性成像技术在乳腺病变的应用价值.当然,本装置还有许多不足之处,如体积较大,制作略粗糙等须不断改进与完善.结论 通过对实时超声弹性成像技术改进,可以对操作者的压力及压放频率定量化,对超声弹性成像图处理后可以定量提取图像的蓝色部分(对应于硬组织)并计算硬组织在感兴趣区的比值,可能有利于临床上对病变的硬度作定量分析.
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