基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法，其针对目前各种基于对体内组织加热的方式治疗疾病的方法中无法有效监测靶区温升的问题，建立了一种利用B超RF信号评估生物组织温度变化的方法。该方法对生物组织利用聚焦超声、射频、微波等方法进行局部加热，用B型超声对靶区进行成像并收集其RF信号，基于B超时序图像，选取目标帧，计算超声经过组织时的时间延迟图像并由此得到温度变化图像；根据加热区域外的图像计算自适应滤波器的系数，对得到的温度变化图像进行噪声抑制。本方法在温升18℃范围内误差不超过2℃，其将推动B超的温升监控技术在热疗中的应用，可显著提高热疗的安全性和有效性。

Ultrasonic method for measuring the temperature change of biological tissue based on thermal expansion and gate control algorithm

The invention discloses an ultrasonic method and measurement of tissue temperature change gating algorithm based on thermal expansion method, aiming at all kinds of tissue heating methods on the treatment of diseases which cannot be effectively monitoring the temperature rise of the target area, a method for evaluation of the biological tissue temperature by using ultrasound RF signal. The method for local heating of biological tissues using focused ultrasound, RF and microwave method, with B ultrasound on target imaging and collect the ultrasound image based on RF signal timing, select the target frame, the calculation of time delay by the ultrasonic image and the temperature change image; adaptive filter coefficients are calculated according to the image heating outside the region, noise suppression of the temperature variation of image. This method does not exceed 2 degrees in the temperature range of 18 degrees. It will promote the application of B-mode temperature monitoring technology in hyperthermia, and it can significantly improve the safety and effectiveness of hyperthermia.

【技术实现步骤摘要】
基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法
本专利技术涉及一种对生物组织进行超声测温的方法，是基于生物组织的热膨胀效应、利用B超RF信号，通过应用生理门控和自适应滤波降噪技术相结合，高精度地测量温度变化的方法；属于医疗器械领域。
技术介绍
近年来，作为一种新兴的肿瘤治疗方式，热疗引起了广泛的关注，并且在子宫平滑肌瘤、乳腺癌等的治疗中获得了很大成功。热疗方法包括高强度聚焦超声(HIFU)、微波消融、射频消融等，其机理都是通过升温方式杀死癌细胞。然而在热疗过程中，如靶区温升过高可能会对靶区周围正常细胞造成损伤，产生严重的副作用。而若温度达不到要求，则可能降低疗效，甚至导致治疗失败。考虑热疗的安全性和有效性，对生物组织的温度变化进行监控具有很强的必要性。当前临床上用于温度监控的方法主要包括核磁共振及超声方法等。由于具有三维成像和温度量程大的特点，基于质子在弛豫过程中产生信号的核磁共振技术常被用于引导和监控治疗过程。但核磁共振系统一般较为昂贵和复杂，且其应用场合存在局限性，不能被广泛应用。超声成像技术具有灵活性强、性价比高、实时性强、兼容性好等特点，因而在热疗温度监控中具有独有的优势本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法，其特征在于包括如下步骤：(1)通过机械或电子的方式，将加热源与B型超声成像仪的成像区域调整至同一范围，确保B超成像区域覆盖待测温区域；(2)对生物组织内待加热区域进行B型超声扫描成像，按时序连续输出RF信号，并且在加热前，应采集至少2个生理运动周期的RF信号；(3)在加热开始前，选取初始时刻的一帧回波信号为参考帧，设计用于抑制噪声的自适应滤波器；(4)根据参考帧的时间序列，选取与参考帧相差一个生理周期的信号帧作为目标帧；(5)以评估点为中心在目标帧选取矩形窗1；在参考帧中以评估点为中心选取矩形窗2，使其横向尺寸和纵向尺寸均为矩形窗1的两倍...

【技术特征摘要】
1.一种基于热膨胀和门控算法测量生物组织温度变化的超声方法，其特征在于包括如下步骤：(1)通过机械或电子的方式，将加热源与B型超声成像仪的成像区域调整至同一范围，确保B超成像区域覆盖待测温区域；(2)对生物组织内待加热区域进行B型超声扫描成像，按时序连续输出RF信号，并且在加热前，应采集至少2个生理运动周期的RF信号；(3)在加热开始前，选取初始时刻的一帧回波信号为参考帧，设计用于抑制噪声的自适应滤波器；(4)根据参考帧的时间序列，选取与参考帧相差一个生理周期的信号帧作为目标帧；(5)以评估点为中心在目标帧选取矩形窗1；在参考帧中以评估点为中心选取矩形窗2，使其横向尺寸和纵向尺寸均为矩形窗1的两倍或以上；在参考帧中移动尺寸与矩形窗1相同的矩形窗3使其遍历矩形窗2，每移动一次均计算矩形窗1与矩形窗3内图像的互相关系数，其相关系数的计算公式如下：其中Wnew和Wref分别是矩形窗1和矩形窗3中包含的RF数据；当该系数γ达最大值时，由矩形窗1和矩形窗3中心点间距计算组织热膨胀导致的超声传输时间延迟；(6)将温度变化评估的目标点遍历整个超声图像区域，得到整个成像区域的时间延迟量的二维分布；结合测温系数，根据温度变化和时间延时的关系计算得到温度变化量的分布；(7)利用步骤(3)中得到的自适应滤波器对上一步骤得到的温度变化图像进行滤波，得到噪声抑制后的温度变化图像：其中T(n)＝N2(n)+S(n)为微分和平滑后的温度信号与噪声信号的和，是评估得到的噪声信号，S(n)和分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霞生，屠娟，章东，薛洪惠，孔祥清，
申请(专利权)人：南京广慈医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32