一种超声造影剂到达时间成像方法及装置

摘要

本发明涉及一种超声造影剂到达时间成像方法及装置，其中，方法包括以下步骤：获取超声图像数据以及对应的造影图像数据；根据所述造影图像数据计算造影剂的到达时间和达峰时间；对所述到达时间到所述达峰时间之间的造影图像数据进行彩色编码，得到彩色图像数据；将所述彩色图像数据与所述超声图像数据叠加，得到造影剂到达时间图像。本发明能够在造影剂到达时间成像时体现到达时间与病灶区域的相对关系，以便基于成像进行后续诊断治疗，同时成像自动化程度高、准确率高。

说明书

技术领域

本发明涉及超声剂造影技术领域，尤其涉及一种超声造影剂到达时间成像方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

超声造影(Ultrasonic Contrast)，即声学造影(Acoustic Contrast)，是利用造影剂使后散射回声增强，明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术。造影剂到达时间成像(也叫造影剂参数成像)技术作为一种超声新技术，可以将超声造影剂达到靶组织所需的时间形象化。

目前，超声造影剂到达时间成像通常只能对到达时间进行彩色编码，无法显示到达时间与相应病灶区域的相对关系；同时，成像时间较短，人工选取时间段的话难度较大，准确率也低，选取的时间段过长，则增加无用的工作量，选取的时间段过段，则无法涵盖整个到达时间段。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种超声造影剂到达时间成像方法及装置，用以解决造影剂到达成像无法体现到达时间与病灶区域的相对关系的问题。

本发明提供一种超声造影剂到达时间成像方法，包括以下步骤：

获取超声图像数据以及对应的造影图像数据；

根据所述造影图像数据计算造影剂的到达时间和达峰时间；

对所述到达时间到所述达峰时间之间的造影图像数据进行彩色编码，得到彩色图像数据；

将所述彩色图像数据与所述超声图像数据叠加，得到造影剂到达时间图像。

进一步的，根据所述造影图像数据计算造影剂的到达时间和达峰时间，具体为：

设置超声造影的感兴趣区域以及对照区域，计算所述造影图像数据中感兴趣区域的到达时间和达峰时间，计算所述造影图像数据中对照区域的到达时间和达峰时间；

取所述感兴趣区域的到达时间和所述对照区域的到达时间中较小值作为所述到达时间；

取所述感兴趣区域的达峰时间和所述对照区域的达峰时间中较大值作为所述达峰时间。

进一步的，设置超声造影的感兴趣区域以及对照区域，具体为：

选取病灶区为所述感兴趣区域，选取所述病灶区周围的区域作为所述对照区域。

进一步的，对所述到达时间到所述达峰时间之间的造影图像数据进行彩色编码，得到彩色图像数据，具体为：

设置造影剂到达时间与颜色之间的映射关系，得到彩阶条；

基于所述彩阶条，按时间顺序对所述到达时间到所述达峰时间之间的每一帧造影图像数据进行彩色编码，得到所述彩色图像。

进一步的，设置造影剂到达时间与色彩之间的映射关系，得到彩阶条，具体为：

将所述到达时间到所述达峰时间之间的时间段划分为多个子时间段，为每一所述子时间段设置相应的颜色，得到所述彩阶条。

进一步的，将所述彩色图像数据与所述超声图像数据叠加，得到造影剂到达时间图像，具体为：

依次判断所述彩色图像数据中每一像素是否为0，如果是，则取所述超声图像数据中相应像素的像素值，否则取彩色图像数据中相应像素的像素值，得到所述造影剂到达时间图像；或者，

为所述造影剂到达时间图像的每一像素设置叠加参数，设置所述叠加参数的值，所述叠加参数为第一设定值时，取所述超声图像数据的像素值作为所述造影剂到达时间图像相应像素的值，所述叠加参数为第二设定值时，取所述彩色图像数据的像素值作为所述造影剂到达时间图像相应像素的值。

进一步的，还包括：对所述造影剂到达时间图像进行显示；

对所述造影剂到达时间图像进行显示，具体为：

对所述造影剂到达时间图像进行单屏显示，或对所述造影剂到达时间图像以及其它相关图像进行分屏显示。

进一步的，还包括：基于所述造影剂到达时间图像进行定量分析。

本发明还提供一种超声造影剂到达时间成像装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述超声造影剂到达时间成像方法。

本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序被处理器执行时，实现所述超声造影剂到达时间成像方法。

有益效果：本发明首先获取超声图像数据和对应的造影图像数据；随后计算造影剂到达时间和达峰时间，用于后续成像的时间段定位，避免人工进行成像时间段定位出现的效率低、易出错的问题；然后选取病灶造影剂到达时间AT至达峰时间TTP期间的造影图像数据进行彩色编码成像。最后将彩色图像(代表到达时间)叠加到超声图像上，得到造影剂到达时间图像。造影剂到达时间图像对超声图像和彩色图像进行了叠加，可以直观地观察到造影剂到达靶组织的先后顺序，便于后续对彩色编码后的不同颜色进行定量分析进而获得靶组织造影剂灌注特征。

附图说明

图1为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的方法流程图；

图2a为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的第一彩阶条示意图；

图2b为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的第二彩阶条示意图；

图2c为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的第三彩阶条示意图；

图2d为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的第四彩阶条示意图；

图2e为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的第五彩阶条示意图；

图3a为本发明基于图2c中第三彩阶条进行造影剂到达时间成像的结果图；

图3b为本发明基于图2e中第五彩阶条进行造影剂到达时间成像的结果图；

图4为本发明提供的超声造影剂到达时间成像方法第一实施例的造影图像示意图；

图5为本发明对图3中造影图像进行累积的累积效果图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的实施例1提供了超声造影剂到达时间成像方法，包括以下步骤：

S1、获取超声图像数据以及对应的造影图像数据；

S2、根据所述造影图像数据计算造影剂的到达时间和达峰时间；

S3、对所述到达时间到所述达峰时间之间的造影图像数据进行彩色编码，得到彩色图像数据；

S4、将所述彩色图像数据与所述超声图像数据叠加，得到造影剂到达时间图像。

本实施例首先获取超声图像数据和对应的造影图像数据，用于后面的计算；超声图像数据和对应的造影图像数据的获取可以通过多种方式实现，比如从超声系统、DICOM、工作站、U盘等存储介质中；获取到的图像数据可以是实时的，也可以是非实时的，例如，可以是视频数据或者回放区数据。随后计算造影剂到达时间(Arrival Time，简称AT)和达峰时间(Time To Peak，简称TTP)，用于后续成像的时间段定位，避免人工进行成像时间段定位出现的效率低、易出错的问题。然后选取病灶造影剂到达时间AT至达峰时间TTP期间的造影图像数据进行彩色编码成像。最后将彩色图像(代表到达时间)叠加到超声图像上，得到造影剂到达时间图像。造影剂到达时间图像对超声图像和彩色图像进行了叠加，可以直观地观察到造影剂到达靶组织的先后顺序，便于后续对彩色编码后的不同颜色进行定量分析进而获得靶组织造影剂灌注特征。本发明可以表征靶组织不同部位的造影剂到达时间快慢(彩色图像部分)，同时，可以表征靶组织的血管分布范围及密度(超声图像部分)，对靶组织性质的判定有重要帮助。

优选的，根据所述造影图像数据计算造影剂的到达时间和达峰时间，具体为：

设置超声造影的感兴趣区域以及对照区域，计算所述造影图像数据中感兴趣区域的到达时间和达峰时间，计算所述造影图像数据中对照区域的到达时间和达峰时间；

取所述感兴趣区域的到达时间和所述对照区域的到达时间中较小值作为所述到达时间；

取所述感兴趣区域的达峰时间和所述对照区域的达峰时间中较大值作为所述达峰时间。

选择感兴趣区域和对照区域。分别计算感兴趣区域对应的造影剂到达时间AT_ROI和达峰时间TTP_ROI。分别计算对照区域对应的造影剂到达时间AT_Ref和达峰时间TTP_Ref。关于造影剂到达时间AT和达峰时间TTP的计算已有常用的实现方式，本发明采用常规方式进行计算即可，此处不再赘述。

然后把造影剂到达时间AT_ROI和AT_Ref中的较小值作为后续计算中用到的造影剂到达时间AT，把达峰时间TTP_ROI和TTP_Ref中的较大值作为后续计算中用到的造影剂达峰时间TTP。

本实施例计算了两个不同区域的到达时间和达峰时间，并选取了到达时间的较小值和达峰时间的较大值作为最终的成像时间范围，这样做的目的是尽可能的扩大彩色编码的时间，可以把病灶区和周围组织区域的完整时间显示出来，方便进行比较。

优选的，设置超声造影的感兴趣区域以及对照区域，具体为：

选取病灶区为所述感兴趣区域，选取所述病灶区周围的区域作为所述对照区域。

选择最大病灶区为感兴趣区域，选取方式可以采用任意形状的选择框进行选取，例如圆、椭圆、矩形、任意多边形、点(在病灶区域选取N个点，然后进行平均，N≥1)等。选择感兴趣区域周围的区域为对照区域，选取方式同样可以采用任意形状的选择框进行选取，例如可以采用圆、椭圆、矩形、任意多边形、点(在感兴趣区域周围选取N个点，然后进行平均,N≥1)等。

优选的，对所述到达时间到所述达峰时间之间的造影图像数据进行彩色编码，得到彩色图像数据，具体为：

设置造影剂到达时间与颜色之间的映射关系，得到彩阶条；

基于所述彩阶条，按时间顺序对所述到达时间到所述达峰时间之间的每一帧造影图像数据进行彩色编码，得到所述彩色图像。

在超声图像数据中筛选出到达时间AT至达峰时间TTP期间的造影图像，对此期间的每一帧超声造影图像进行彩色编码。彩色编码采用先来先编码的方式，彩色编码中的不同的色彩表示的是不同的时间。所以从到达时间AT开始，每次来一帧造影图像都只编码新增加的内容(即后一帧造影图像相对于前一帧造影图像新增加的像素内容)，以此类推，直到达峰时间TTP时结束编码。

优选的，设置造影剂到达时间与色彩之间的映射关系，得到彩阶条，具体为：

将所述到达时间到所述达峰时间之间的时间段划分为多个子时间段，为每一所述子时间段设置相应的颜色，得到所述彩阶条。

彩色编码的彩阶条表示范围可以是造影剂到达时间AT到达峰时间TTP之间的时间，也可以大于该时间范围(比如设置为整个成像时间)，为了说明方便，后续关于彩色编码的内容都把时间范围设置为造影剂到达时间AT到达峰时间TTP之间的时间。

用于彩色编码的彩阶条可以有不同的生成方式。彩阶条代表时间，单位设置为秒(s)。图2a-图2e给出了5个例子。图2a用的是两种颜色,造影剂到达时间AT至达峰时间TTP期间的时间平均分成两段，用不同的颜色显示。图2b用的是三种颜色,造影剂到达时间AT至达峰时间TTP期间的时间平均分成三段，用不同的颜色显示。图2c用的是四种颜色,造影剂到达时间AT至达峰时间TTP期间的时间平均分成四段，用不同的颜色显示。图2d用的是八种颜色,造影剂到达时间AT至达峰时间TTP期间的时间平均分成八段，用不同的颜色显示。彩阶条可以任意生成，颜色个数可修改，每一时间段对应的颜色可以修改，每种颜色表示的时间长短也可以修改，彩阶条的时间段划分可以是平均分段也可以是不平均分段。另外，图2a-图2d中显示的每种颜色都是固定的，没有渐变效果，彩阶条也可以设置成是渐变的。如图2e所示。由于专利附图的要求，图2a-图2e中不同的颜色均表示为不同的灰度。

彩阶条在成像之前预设好，也支持用户自定义，多级可调，在造影剂到达成像时可以通过旋钮、触摸屏、按键等等方式来切换。

优选的，将所述彩色图像数据与所述超声图像数据叠加，得到造影剂到达时间图像，具体为：

依次判断所述彩色图像数据中每一像素是否为0，如果是，则取所述超声图像数据中相应像素的像素值，否则取彩色图像数据中相应像素的像素值，得到所述造影剂到达时间图像；或者，

为所述造影剂到达时间图像的每一像素设置叠加参数，设置所述叠加参数的值，所述叠加参数为第一设定值时，取所述超声图像数据的像素值作为所述造影剂到达时间图像相应像素的值，所述叠加参数为第二设定值时，取所述彩色图像数据的像素值作为所述造影剂到达时间图像相应像素的值。

彩色编码后的彩色图像还需要和超声图像进行叠加，得到最终的造影剂到达时间图像ATI。叠加方式可以是直接叠加，即只要彩色编码图像数据不为0则显示彩色编码图像，否则显示超声图像。也可以设置一个叠加参数balance，叠加参数取值范围为[0，1]，叠加参数与彩色图像数据相关联，叠加参数为0，则只显示超声图像，叠加参数为1，则只显示彩色图像。

将彩色图像与超声图像叠加后，形成的效果图，可以直观的看到病灶区以及周围的更多信息。本实施例利用图2c和图2e中所示的彩阶条进行彩色编码成像，然后进行图像叠加，得到叠加后的造影剂到达时间图像分别如图3a和图3b所示，可以看出，图3b中成像效果呈渐变状，这与所采用的彩阶条有关。

彩色图像所显示的病灶灌注方式有以下三种：向心性:造影剂由病灶周围向内部逐渐充填显影；离心性:造影剂由病灶中央向周边逐渐充填显影；弥漫性:造影剂由病灶内部多个部位同时开始显填并充填，无明显方向性。

优选的，还包括：对所述造影剂到达时间图像进行显示；

对所述造影剂到达时间图像进行显示，具体为：

对所述造影剂到达时间图像进行单屏显示，或对所述造影剂到达时间图像以及其它相关图像进行分屏显示。

对最终成像的效果进行显示时，可以采用单屏、双屏或者四屏显示。例如将造影剂到达时间图像ATI(Arrival Time Imaging)进行单屏显示，或者将其与超声图像、造影图像、Accumulation图像分屏或者是四屏显示。也就是说超声图像、造影图像、Accumulation图像、造影剂到达时间图像ATI这四种图像可以任意组合然后独立或者是分屏显示，以便用户进行对比分析。

Accumulation图像指的是累积图像，即累积检测造影图像最大信号并保持它在指定水平，其中累积时间可调，比如1s、2s或者是一直累积，根据实际需要进行设置。图4给出了本实施例造影图像数据中某一帧造影图像的显示图，图5是对造影图像数据一直累积得到的累计效果图Accumulation。

优选的，还包括：基于所述造影剂到达时间图像进行定量分析。

造影剂到达时间成像完成后进行定量分析是指计算一些临床上需要的血流灌注参数，实现对所选病灶的定量分析，为临床诊断提供依据。

本实施例中定量分析，计算的定量参数有：Area(mm

Area表示造影过程时间强度曲线的曲线下面积，感兴趣区域的Area用A_ROI表示，对照区区域的Area用A_Ref来表示。△Area＝abs(A_ROI-A_Ref)，abs()表示取绝对值。

Peak Intensity表示达峰时间TTP对应的强度值，感兴趣区域的Peak Intensity用PI_ROI表示，对照区域的Peak Intensity用PI_Ref来表示。△Peak Intensity＝abs(PI_ROI-PI_Ref)，abs()表示取绝对值。

△T表示造影剂到达时间图像ATI中两个点之间的时间差，这两个点可以选择感兴趣区域和对照区域，也可以是其他区域。△T可以采用如下公式计算：△T＝abs(AT_ROI-AT_Ref)。△T也可以通过计算造影剂从病灶区中央到周边或者是病灶区周边到中央的时间得到。

实施例2

本发明的实施例2提供了超声造影剂到达时间成像装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现实施例1提供的超声造影剂到达时间成像方法。

本发明实施例提供的超声造影剂到达时间成像装置，用于实现超声造影剂到达时间成像方法，因此，超声造影剂到达时间成像方法所具备的技术效果，超声造影剂到达时间成像装置同样具备，在此不再赘述。

实施例3

本发明的实施例3提供了计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现实施例1提供的超声造影剂到达时间成像方法。

本发明实施例提供的计算机存储介质，用于实现超声造影剂到达时间成像方法，因此，超声造影剂到达时间成像方法所具备的技术效果，计算机存储介质同样具备，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。