颅内脑血流三维成像去噪方法、装置、终端设备及存储介质与流程

1.本发明涉及医学超声成像技术领域，尤其涉及一种颅内脑血流三维成像去噪方法、装置、终端设备及存储介质。


背景技术：

2.目前针对患者脑部术后手术效果的评估，现有三维成像技术存在无法区分颅内血管主动脉与细小血管以及噪声过多的问题。虽然可以通过核磁共振(mri)，然而mri存在所需扫描时间较长、体内留有金属物品不宜接受mri、危重病人不宜做以及成本较高(患者费用成本与医院采购设备成本)等缺点。现有技术中，在进行三维成像时，基本都是通过采集到的颅内血流信息来构建三维成像数据，但并未对其进行去噪处理，导致输出的三维成像数据存在干扰，影响数据分析的准确性。
3.因此，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种颅内脑血流三维成像去噪方法、装置、终端设备及存储介质，旨在解决现有技术中未对三维成像数据进行去噪处理，导致输出的三维成像数据存在干扰，影响数据分析准确性的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种颅内脑血流三维成像去噪方法,其中，所述方法包括：
7.利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息；
8.对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据；
9.根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。
10.在一种实现方式中，所述经颅多普勒探头设置在颅骨两侧颞窗上，以完成经颅骨两侧颞窗的颅内超声信号扫描。
11.在一种实现方式中，所述对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据，包括：
12.获取所述血流信息中预设深度范围内的超声回波信号，并从所述预设范围内的超声回波信号中获取每一组处于同一深度信息的超声回波信号；
13.分别对每一组所述处于同一深度信息的超声回波信号进行插值处理，补充超声回波信号；
14.插值处理完成后，根据补充超声回波信号的血流信息，构建所述三维成像数据。
15.在一种实现方式中，所述获取所述血流信息中预设深度范围内的超声回波信号，包括：
16.获取所述血流信息中的深度信息，以及所述深度信息对应的超声回波信号；
17.根据所述深度信息，获取所述深度信息中预设深度范围的超声回波信号。
18.在一种实现方式中，所述分别对每一组所述处于同一深度信息的超声回波信号进行插值处理，补充超声回波信号，包括：
19.获取处于同一深度信息中相邻两个的超声回波信号的强度数据和方向数据；
20.计算相邻两个超声回波信号的强度数据与方向数据的均值，并将所述均值插入所述相邻两个超声回波信号之间。
21.在一种实现方式中，所述根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息，包括：
22.根据所述三维成像数据，获取所述三维成像数据中的凸包以及所述凸包的尺寸；
23.若所述凸包尺寸小于预设值时，则确定所述凸包为所述凸包噪声，并将所述凸包噪声进行过滤。
24.在一种实现方式中，所述根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息，包括：
25.在去除凸包噪声后，获取所述三维成像数据中的剩余凸包；
26.获取所述剩余凸包的平均能量值与剩余凸包的直径；
27.根据所述平均能量值与所述剩余凸包直径，确定所述剩余凸包中的细小血管，并将所述细小血管过滤。
28.第二方面，本实施例提供一种颅内脑血流三维成像去噪装置，其中，所述方法包括：
29.血流信息获取模块，用于利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息；
30.三维成像模块，用于对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据；
31.数据去噪模块，用于根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息，输出去噪后的图像信息。
32.第三方面，本发明实施例还提供一种终端设备，其中，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的颅内脑血流三维成像去噪程序，所述处理器执行所述颅内脑血流三维成像去噪程序时，实现上述方案中任一项所述的颅内脑血流三维成像去噪方法的步骤。
33.第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有颅内脑血流三维成像去噪程序，所述颅内脑血流三维成像去噪程序被处理器执行时，实现上述方案中任一项所述的颅内脑血流三维成像去噪方法的步骤。
34.有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种颅内脑血流三维成像去噪方法，本发明首先利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息；对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据；根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。本发明可对三维成像颅内血流三维成像数据进行去噪处理，提高数据精确度，以便得到更为准确的图像信息。
附图说明
35.图1为本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪方法的具体实施方式的流程图。
36.图2为本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪方法中的超声探头的设置形式示意图。
37.图3为本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪方法中超声扫描形成的连续多个曲面示意图。
38.图4为本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪方法中进行插值处理的示意图。
39.图5为本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪方法中凸包噪声示意图。
40.图6为本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪方法中细小血管噪声示意图。
41.图7是本发明实施例提供的颅内脑血流三维成像去噪装置的原理框图。
42.图8是本发明实施例提供的终端设备的内部结构原理框图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.目前针对患者脑部术后手术效果的评估，现有三维成像技术存在无法区分颅内血管主动脉与细小血管以及噪声过多的问题。虽然可以通过核磁共振(mri)，然而mri存在所需扫描时间较长、体内留有金属物品不宜接受mri、危重病人不宜做以及成本较高(患者费用成本与医院采购设备成本)等缺点。现有技术中，在进行三维成像时，基本都是通过采集到的颅内具有血流信息来构建三维成像数据，但并未对其进行去噪处理，导致医生在根据三维成像数据进行分析时容易出现误差。
45.为此，本实施例提供一种颅内脑血流三维成像去噪方法，本发明首先利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息；对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据；根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。本实施例可对三维成像颅内血流三维成像数据进行去噪处理，提高数据精确度，以便医生可以根据去噪后的三维成像数据进行更为准确地判断。
46.具体实施时，如图1中所示，本实施例的颅内脑血流三维成像去噪方法包括如下步骤：
47.步骤s100、利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息。
48.具体实施时，超声在人体中传播会发生偏转，单振元或多振元超声探头在发射超声时，超声束在人体内的传播随着深度增加逐渐扩散。本实施例利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，当单振元或多振元探头以极小的角度进行偏转扫描时，探头在连续轨迹上的移动中采集的回波信号近似一个扇形空间，具体如图2中所示。根据探头扫描的特性，决
定了在靠近探头面部分，每束超声之间存在重叠，采集的血流信号存在冗余，而远离探头面部分，每个超声束之间存在间隙。当超声探头进行一次完整轨迹扫描时获得一个具有血流信息的三维锥体空间。本实施例所述经颅多普勒探头设置在颅骨两侧颞窗上，以完成经颅骨两侧颞窗的颅内超声信号扫描。
49.步骤s200、对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据。
50.由于超声探头在进行扫描时，扫描的轨迹是一个扇形空间，并且该扇形空间中设置有不同的深度信息，每一个深度信息均进行了扫描。因此在每一个深度信息中均存在超声回波信号。具体地，本实施例为了实现三维成像数据后，本实施例将所述血流信息中的超声回波信号进行处理。由于在进行超声扫描时所呈现的扫描轨迹为弧形，并且形成一个扇形的扫描区域，在该扇形的扫描区域内随着扫描路径的延长以及改变，会出现相邻超声回波信号之间的距离过大，导致相邻两个超声回波信号之间存在未覆盖超声回波信号的区域。因此，为了使得构建的三维成像数据更为精确，本实施例对未覆盖超声回波信号的区域进行补充。具体实施时，本实施例并不是对所有的深度信息都需要进行超声回波信号补充，对于一些深度信息中，其中的超声回波信号是比较密集的，是不需要进行补充的。为此，本实施例首先需要获取预设深度范围内的超声回波信号，然后对该预设深度范围内的超声回波信号进行超声回波信号的补充。
51.在本实施例中，本实施例利用插值法对预设深度范围内的超声回波信号进行超声回波信号的补充。本实施例首先获取所述血流信息中的深度信息，以及所述深度信息对应的超声回波信号；根据所述深度信息，获取所述深度信息中预设深度范围的超声回波信号。具体地，本实施例首先获取超声回波信号的深度信息，并将所述深度信息与预设的第一阈值和第二阈值进行比较；将深度信息大于第一阈值以及深度信息小于第二阈值的超声回波信号舍弃。例如，当深度信息超过90mm后，超声回波信号通过插值得到的数据不能真实的表现颅内血流的情况，故超过90mm的超声回波信号会被舍弃。而超声回波信号在0～5mm间，由于存在皮肤、颅骨等组织，这些超声回波信号也将被舍弃；实际颅内脑血流三维空间分布建模使用的数据为5～90mm(即第一深度范围)之间的数据。而在5～90mm的深度信息中，有一些深度范围内的超声回波信号是密集的，无需进行补充。本实施例限定需要补充超声回波信号的深度范围为75～90mm的深度范围。具体地，在对血流信息进行分析时，实施例按照扫描轨迹点中从预设的深度范围75～90mm内获取处于同一深度的超声回波信号，并从所述预设范围内的超声回波信号中获取每一组处于同一深度信息的超声回波信号。由于本实施例在进行超声回波信号的插值时是对两两相邻的超声回波信号进行插值，因此本实施例分别对每一组所述处于同一深度信息的超声回波信号进行插值处理，补充超声回波信号，具体如图4中所示。在插值处理完成后，根据补充超声回波信号的血流信息，构建所述三维成像数据。
52.具体地，本实施例获取处于同一深度信息中相邻两个的超声回波信号的强度数据和方向数据；然后计算相邻两个超声回波信号的强度数据与方向数据的均值，并将所述均值插入所述相邻两个超声回波信号之间。进行数据插值时，在一个弧面上通过计算超声束所在深度范围(gate)上超声回波信号的强度和方向量化此范围的超声表现，在两两相邻的超声束之间进行插值，所插入的数据计算方法为，gate’＝(gate1的强度和方向+gate 2的
强度和方向)/2；需要进行插值处理的深度限定于深度范围75～90mm之间，即5～74mm之间的超声回波数据无需进行插值处理。具体如图4中所示，图4中的为实际测量得到的每个gate深度范围)的强度值，为两个实际gate强度值之间插值得到的强度值。每个gate的数据实际可认为是圆柱体内信号的血流信号的强度和方向的表示从图中可以看出，在进行插值处理时，是计算相邻两个超声回波信号的强度数据和方向数据模的平均值，然后再将计算得到的平均值插入至相邻的两个超声回波信号之间。当插值结束后，本实施例根据插值完后的超声回波数据生成三维成像数据。
53.步骤s300、根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。
54.通过获取的具有血流信息的三维成像数据，构造空间中三维脑血流模型即可将这些信息表现出来。但如果直接将获取的三维图形数据进行三维重建显示出来的图像会发现其中包含了很多噪声及细小血管，较大程度的影响医生和研究人员对主动脉血管情况的判断。为此，本实施例需要对三维成像数据进行去噪处理，输出去噪后的图像信息，本实施例主要需要去除的噪声干扰为去除噪声干扰和去除细小血流信号的干扰。具体地，在完成三维脑血流数据中的空间位置量化后，得到三维空间中具有能量和方向信息的点。而这些具有空间信息的能量和点，聚集在一起即可认为一个凸包，如图5中所示。较强的血流信号在空间分布中具有连续性所形成的凸包通常体积较大，跨越多个深度区域，不同于包括固定强度阈值的白噪声和具有不连续特征的由细小血管形成的不连续强信号体积很小，在空间中离散分布。通过计算凸包尺寸的大小，当凸包尺寸小于预设值时，则可认为这个凸包为一个凸包噪声。将这些凸包噪声点的空间坐标记录后，在进行三维二次重建时进行有效的过滤，以便输出去噪后的图像信息。比如，当获取到所述三维成像数据中的凸包以及所述凸包的尺寸为2mm时，则将该凸包尺寸与预设值(比如2.5mm)进行比较，此时凸包尺寸小于所述预设值，因此就可以确定所述凸包为所述凸包噪声，并将所述凸包噪声进行过滤。
55.本实施例在去除凸包噪声后，获取所述三维成像数据中的剩余凸包，接着获取所述剩余凸包的平均能量值与剩余凸包的直径。然后根据所述平均能量值与所述剩余凸包直径，确定所述剩余凸包中的细小血管，并将所述细小血管过滤。在本实施例中，当将凸包噪声去除后，剩余凸包均为主要动脉血流信息在空间分布形成的凸包。细小血管中血流信息形成的凸包与主动脉之间的主要差别在两个方面：主动脉血管中红细胞的数量远大于细小血管，导致其超声信号能量更大，且主动脉血管直径大于细小血管直径，其间血流信息形成的空间分布具有不同深度的较大体积的连续分布。因此通过对比剩余凸包的平均能量和凸包直径，对能量小、体积小、空间分布离散的剩余凸包进行过滤。比如，当剩余凸包平均能量值以及剩余凸包的直径与预设的值进行比较，就可以确定出该剩余凸包是否是细小血管，如果是细小血管，则就对该细小血管进行过滤。通过以上三个维度的过滤后，则可获得需关注的主要动脉血流在空间的分布形态，具体如图6中所示。这样以便医生可以根据去噪后的三维成像数据进行更为准确地判断。
56.综上，本实施例首先利用经颅多普勒探头进行单波束或多波束超声波的颅内血管扫描，并接收超声回波信号，依据所接收到的超声回波信号计算得到血流信息；对所述血流
信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的曲面，形成具有所述血流信息的三维成像数据；对所述三维成像数据进去噪处理，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，输出去噪后的图像信息。本实施例可对三维成像颅内血流三维成像数据进行去噪处理，提高血流空间成像精确度，以便医生可以根据去噪后的三维成像数据进行更为准确地判断。
57.如图7中所示，本实施例还提供一种颅内脑血流三维成像去噪装置，该装置包括：血流信息获取模块10、三维成像模块20以及数据去噪模块30。具体地，所述血流信息获取模块10，用于利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息。所述三维成像模块20，用于对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据。所述数据去噪模块30，用于根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。
58.在一种实现方式中，所述三维成像模块20包括：
59.超声回波信号获取单元，用于获取所述血流信息中预设深度范围内的超声回波信号，并从所述预设范围内的超声回波信号中获取每一组处于同一深度信息的超声回波信号；
60.超声回波信号补充单元，用于分别对每一组所述处于同一深度信息的超声回波信号进行插值处理，补充超声回波信号；
61.三维成像单元，用于插值处理完成后，根据补充超声回波信号的血流信息，构建所述三维成像数据。
62.在一种实现方式中，所述超声回波信号补充单元包括：
63.强度和方向获取子单元，用于获取处于同一深度信息中相邻两个的超声回波信号的强度数据和方向数据，
64.插值处理子单元，用于计算相邻两个超声回波信号的强度数据与方向数据的均值，并将所述均值插入所述相邻两个超声回波信号之间。
65.在一种实现方式中，所述数据去噪模块30包括：
66.凸包尺寸获取单元，用于根据所述三维成像数据，获取所述三维成像数据中的凸包以及所述凸包的尺寸；
67.凸包噪声过滤单元，用于若所述凸包尺寸小于预设值时，则确定所述凸包为所述凸包噪声，并将所述凸包噪声进行过滤。
68.在一种实现方式中，所述数据去噪模块30还包括：
69.剩余凸包获取单元，用于在去除凸包噪声后，获取所述三维成像数据中的剩余凸包；
70.能量值和直径获取单元，用于获取所述剩余凸包的平均能量值与剩余凸包的直径；
71.细小血管过滤单元，用于根据所述平均能量值与所述剩余凸包直径，确定所述剩余凸包中的细小血管，并将所述细小血管过滤。
72.基于上述实施例，本发明还提供了一种终端设备，其原理框图可以如图8所示。该终端设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏、温度传感器。其中，该终端设备的处理器用于提供计算和控制能力。该终端设备的存储器包括非易失性存储介
质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该终端设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种颅内脑血流三维成像去噪方法。该终端设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该终端设备的温度传感器是预先在终端设备内部设置，用于检测内部设备的运行温度。
73.本领域技术人员可以理解，图8中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端设备的限定，具体的终端设备以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
74.在一个实施例中，提供了一种终端设备，终端设备包括存储器、处理器及存储在存储器中并可在处理器上运行的颅内脑血流三维成像去噪程序，处理器执行颅内脑血流三维成像去噪程序时，实现如下操作指令：
75.利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息；
76.对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据；
77.根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。
78.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
79.综上，本发明公开了一种颅内脑血流三维成像去噪方法、装置、存储介质及终端设备，所述方法包括：利用经颅多普勒探头进行颅内血管扫描，并接收超声回波信号，根据所接收到的超声回波信号得到血流信息；对所述血流信息进行数据处理，并构建具有所述血流信息的三维成像数据；根据所述三维成像数据，去除所述三维成像数据中的凸包噪声与细小血管噪声，并输出去噪后的图像信息。本发明可对三维成像颅内血流三维成像数据进行去噪处理，提高数据精确度，以便医生可以根据去噪后的三维成像数据进行更为准确地判断。
80.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。