本申请涉及导波测量技术领域，特别涉及一种双向导波测量装置、方法及存储介质，其中，装置包括：超声测量模块用于对目标位置的血管沿长轴切面进行超声成像，得到超声影像，通过声辐射力的编程方式，使得血管上壁和下壁同时激发出轴向导波信号与环向导波信号，采集信号得到超声成像序列；数据处理模块用于识别超声影像得到血管半径，提取超声成像序列的时空速度场，根据血管半径和时空速度场提取双向导波群速度，基于双向导波群速度进行力学性质反演，得到血管的各向异性力学性质。由此，解决了相关技术中同时测量血管的轴向导波和环向导波时，存在测量数据稳定性差，数据精度低、成本高以及同时反演血管各向异性力学性质的技术困难等问题。难等问题。难等问题。
【技术实现步骤摘要】
双向导波测量装置、方法及存储介质
[0001]本申请涉及导波测量
，特别涉及一种双向导波测量装置、方法及存储介质装置、方法及存储介质。
技术介绍
[0002]近年来，心血管系统疾病已成为全球人类健康的头号杀手，居各种死因首位。研究表明，血管壁的病变及其发生发展是心肌梗死、中风等多种心血管并发症的直接原因，多数血管壁的病变会导致动脉力学性质的改变，因此在体测量动脉力学性质对心血管疾病的早期筛查和诊断具有重大意义。
[0003]血管导波弹性成像技术是近年来新兴的测量血管力学性质的技术，该技术由声辐射力在血管壁中激励出弹性波，弹性波以导波形式在血管壁内传播，再通过超声平面波快速成像技术对其进行成像和信号采集，从而获取波场信息。从波场中提取群速度或者相速度信息，结合导波理论频散模型，即可对血管的力学性质进行表征。相关技术主要是对血管沿长轴切面方向进行超声成像，通过血管导波技术分析其轴向力学性质。然而对于血管环向导波的技术研究较少，主要是由于成像质量、信号采集等诸多方面的限制。因此，如何通过血管导波技术表征血管的环向力学性质仍充满挑战。另一方面，血管具有各向异性的力学性质(即环向和轴向的力学性质不同)，而不同的成像方法至多是对血管的其中一个方向进行材料表征，而难以实现对血管的各向异性的同时表征，因此发展一套能够同时测量血管轴向和环向导波信号的成像技术具有重要的应用价值。
[0004]相关技术提出了十字型探头的设计方案，通过两个正交排布的探头可以实现对血管的轴向导波和环向导波的同时测量，然而相关技术对于轴向导波群速度的提取鲁棒性差，尤其是在血管处于收缩期时的测量明显不准确，且对于环向导波的采集存在信号质量差等问题。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种双向导波测量装置、方法及存储介质，以解决相关技术中同时测量血管的轴向导波和环向导波时，存在测量数据稳定性差，数据精度低、成本高以及同时反演血管各向异性力学性质的技术困难等问题。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种双向导波测量装置，包括：超声测量模块，用于对目标位置的血管沿长轴切面进行超声成像，得到超声影像，通过编程的声辐射力对血管壁的上壁和下壁进行同步激励，使得所述血管壁的上壁和下壁同时激发出轴向导波信号与环向导波信号，采集信号得到超声成像序列；数据处理模块，用于识别所述超声影像得到血管半径，提取所述超声成像序列的时空速度场，根据所述血管半径和所述时空速度场提取双向导波群速度，基于所述双向导波群速度进行力学性质反演，得到血管的各向异性力学性质。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，所述数据处理模块进一步用于利用预设算法
处理所述超声成像序列得到质点速度场；基于所述质点速度场分别沿所述血管壁的上壁和下壁中心线的位置提取出时空速度场，其中，所述时空速度场由声辐射力激励出的血管导波场，同时包含轴向导波信息和环向导波信息。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，所述数据处理模块进一步用于对所述时空速度场进行加窗滤波处理，得到处理后的时空速度场；逐点寻找所述处理后的时空速度场中速度最小的数据点，根据所述数据点通过最小二乘法计算得到轴向导波群速度。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述轴向导波群速度c
a
的计算公式为：
[0010][0011]其中，表示拟合系数，l
i
表示最小值点对应的位置，t
i
表示最小值点对应的时间，n表示总数量，表示位置点的平均值，表示时间的平均值。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，所述数据处理模块进一步用于沿着所述时空速度场中长度方向，在声辐射力激励位置处提取时间与速度关系曲线；对所述时间与速度关系曲线进行平滑滤波优化，得到优化后的曲线；识别所述优化后的曲线中最小值对应时刻，对所述最小值对应时刻进行时间增益补偿，得到环向导波到达时间，基于所述环向导波到达时间计算得到环向导波群速度。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述环向导波群速度c
c
的计算公式为：
[0014]c
c
＝πr/t
c
，
[0015]其中，t
c
＝t1+t
ARF
+t
NL
表示环向导波到达时间，t1表示最小值对应时刻，t
ARF
表示声辐射力激励时间，t
NL
表示系统等待时间，r表示血管半径，π为圆周率参数。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，所述超声测量模块包括：超声探头，用于对目标位置的血管沿长轴切面进行超声成像；超声主机，所述超声主机包含射频接收、射频发射端和聚焦声辐射力端，用于产生并发射声辐射力，对血管壁的上壁和下壁进行同步激励，并接收激发出轴向导波信号与环向导波信号；超声系统，用于根据编程控制所述超声主机产生声辐射力。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，反演方式包括理论模型、有限元模型和基于有限元结果训练的神经网络中的任意一种。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，激励方式包括同时双点激励、移动声辐射力激励和单点声辐射力激励中的任意一种。
[0019]本申请第二方面实施例提供一种双向导波测量方法，所述方法应用于如上述实施例所述的双向导波测量装置，包括以下步骤：对目标位置的血管沿长轴切面进行超声成像，得到超声影像，通过编程的声辐射力对血管壁的上壁和下壁进行同步激励，使得所述血管壁的上壁和下壁同时激发出轴向导波信号与环向导波信号，采集信号得到超声成像序列；识别所述超声影像得到血管半径，提取所述超声成像序列的时空速度场，根据所述血管半
径和所述时空速度场提取双向导波群速度，基于所述双向导波群速度进行力学性质反演，得到血管的各向异性力学性质。
[0020]可选地，在本申请的一个实施例中，所述提取所述超声成像序列的时空速度场，包括：利用预设算法处理所述超声成像序列得到质点速度场；基于所述质点速度场分别沿所述血管壁的上壁和下壁中心线的位置提取出时空速度场，其中，所述时空速度场由声辐射力激励出的血管导波场，同时包含轴向导波信息和环向导波信息。
[0021]可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述血管半径和所述时空速度场提取双向导波群速度，包括：对所述时空速度场进行加窗滤波处理，得到处理后的时空速度场；逐点寻找所述处理后的时空速度场中速度最小的数据点，根据所述数据点通过最小二乘法计算得到轴向导波群速度。
[0022]可选地，在本申请的一个实施例中，所述轴向导波群速度c
a
的计算公式为：
[0023][0024]其中，表示拟合系数，l
i
表示最小值点对应的位置，t
i
表示最小值点对应的时间，n表示总数量，表示位置点的平均值，表示时间的平均值。
[0025]可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述血管半径和所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双向导波测量装置，其特征在于，包括：超声测量模块，用于对目标位置的血管沿长轴切面进行超声成像，得到超声影像，通过编程的声辐射力对血管壁的上壁和下壁进行同步激励，使得所述血管壁的上壁和下壁同时激发出轴向导波信号与环向导波信号，采集信号得到超声成像序列；数据处理模块，用于识别所述超声影像得到血管半径，提取所述超声成像序列的时空速度场，根据所述血管半径和所述时空速度场提取双向导波群速度，基于所述双向导波群速度进行力学性质反演，得到血管的各向异性力学性质。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块进一步用于：利用预设算法处理所述超声成像序列得到质点速度场；基于所述质点速度场分别沿所述血管壁的上壁和下壁中心线的位置提取出时空速度场，其中，所述时空速度场由声辐射力激励出的血管导波场，同时包含轴向导波信息和环向导波信息。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块进一步用于：对所述时空速度场进行加窗滤波处理，得到处理后的时空速度场；逐点寻找所述处理后的时空速度场中速度最小的数据点，根据所述数据点通过最小二乘法计算得到轴向导波群速度。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述轴向导波群速度c
a
的计算公式为：其中，表示拟合系数，l
i
表示最小值点对应的位置，t
i
表示最小值点对应的时间，n表示总数量，表示位置点的平均值，表示时间的平均值。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块进一步用于：沿着所述时空速度场中长度方向，在声辐射力激励位置处提取时间与速度关系曲线；对所述时间与速度关系曲线进行平滑滤波优化，得到优化后的曲线；识别所述优化后的曲线中最小值对应时刻，对所述最小值对应时刻进行时间增益补偿，得到环向导波到达时间，基于所述环向导波到达时间计算得到环向导波群速度。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述环向导波群速度c
c
的计算公式为：c
c
＝πr/t
c
，其中，t
c
＝t1+t
ARF
+t
NL
表示环向导波到达时间，t1表示最小值对应时刻，t
ARF
表示声辐射力激励时间，t
NL
表示系统等待时间，r表示血管半径，π为圆周率参数。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声测量模块包括：超声探头，用于对目标位置的血管沿长轴切面进行超声成像；超声主机，所述超声主机包含射频接收、射频发射端和聚焦声辐射力端，用于产生并发射声辐射力，对血管壁的上壁和下壁进行同步激励，并接收激发出轴向导波信号与环向导
波信号；超声系统，用于根据编程控制所述超声主机产生声辐射力。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，反演方式包括理论模型、有限元模型和基于有限元结果训练的神经网络中的任意一种。9.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹艳平，江宇轩，郑阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。