一种脑灌注成像方法与装置

本公开涉及微波成像，特别是涉及一种脑灌注成像方法与装置。

背景技术：

1、微波成像是指以微波作为信息载体的一种成像手段，微波成像具备无创、无射线损伤、探测深度大的优点，其测量设备便捷，对测量环境要求较低，是一种理想的适于脑卒中早期筛查与床旁动态监测的影像学方法。

2、目前广泛研究的微波成像方法属于静态或准静态成像，其通过测量数据的载波频率分量，重建脑组织在较长时间内电学参数的均值或变化量分布，但是，静态或准静态成像无法实时反应脑部血液灌注引起的电学参数瞬态变化。静态成像直接利用测量数据重建人脑电学参数的绝对数值，通过其空间分布推测脑组织情况；准静态成像利用测量数据的长时间变化量重建人脑电学参数变化量，通过变化量的空间分布推测脑组织异常改变；静态成像方法的计算时间长，准静态成像的数据记录时间长，二者对脑组织电学参数的时间分辨率较低，难以进行脑组织与血液的实时成像。

3、现目前对脑部血管进行微波成像的方法，无法实时反馈脑部血液灌注引起的电学参数瞬态变化，不能够及时应对脑卒中等突发且进展迅速的脑缺血性或脑出血性疾病在发病初期的快速筛查，无法应对脑卒中等突发且进展迅速的脑缺血性或脑出血性疾病在发病初期的快速筛查、脑部血管阻塞或脑出血的急救场景，无法快速、及时获知病人脑部血管的情况，导致延误治疗时机。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开旨在提出一种脑灌注成像方法与装置，以解决现目前脑部血管微波成像的方法无法实时反馈脑部血液灌注引起的电学参数瞬态变化，无法及时应对脑卒中等突发且进展迅速的脑缺血性或脑出血性疾病在发病初期的快速筛查，以及在脑部血管阻塞或脑出血的急救场景中无法快速、及时获知病人脑部血管的情况，导致延误治疗时机的问题。

2、为达到上述目的，本公开的技术方案是这样实现的：

3、根据本公开实施例的第一方面，提供一种脑灌注成像方法，包括：

4、s1：控制天线阵列中各天线单元按顺序依次发射电磁波；

5、s2：连续采集所述天线阵列中各天线单元处的空间散射电磁场数据，在所述各天线单元发射完一次电磁波后，将所述采集到的空间散射电磁场数据，作为一帧数据；所述采集一帧数据的频率大于2倍心率；

6、s3：从初始时刻开始，从所述连续采集的每一帧数据中提取对应的灌注分量；

7、s4：根据每一帧数据中提取出来的所述对应的灌注分量，计算相对于所述初始时刻的灌注分量的变化量，根据所述灌注分量的变化量，计算脑部电学参数变化量；

8、s5：根据所述计算获取的脑部电学参数变化量，进行成像。

9、根据本公开实施例的第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，在所述各天线单元发射完一次电磁波后，将所述采集到的空间散射电磁场数据，作为一帧数据，包括：

10、s21：依次采集所述天线阵列中，每一个天线单元发射电磁波时，其余天线单元处的空间散射电磁场数据；

11、s22：在所述天线阵列中各天线单元依次发射完一次电磁波后，将采集到的所述天线阵列中所有的空间散射电磁场数据，作为一帧数据。

12、根据本公开实施例的第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，从所述连续采集的每一帧数据中提取对应的灌注分量，包括：

13、s31：将所述每一次采集的一帧数据进行滤波，提取出其中的低频分量数据；

14、s32：从所述低频分量数据中提取出与心率保持一致的数据，作为与所述一帧数据对应的灌注分量。

15、根据本公开实施例的第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，计算相对于所述初始时刻的灌注分量的变化量，包括：

16、s41：将初始时刻的所述一帧数据对应的灌注分量，作为参考点灌注分量；

17、s42：将初始时刻之后的每一个时刻所对应的灌注分量，与所述参考点灌注分量作差，得到差分数据量；所述差分数据量即为该时刻相对于所述初始时刻的灌注分量的变化量；

18、s43：根据所述差分数据量，计算差分数据量灵敏度矩阵；

19、s44：根据所述差分数据量灵敏度矩阵，计算所述脑部电学参数变化量。

20、根据本公开实施例的第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述脑部电学参数变化量为脑部血管的介电常数变化量。

21、根据本公开实施例的第二方面，提供一种用于脑灌注成像的装置，用于实现本公开实施例的第一方面所提供的脑灌注成像方法，包括：

22、发射模块，被配置为控制天线阵列中各天线单元按顺序依次发射电磁波；

23、采集模块，被配置为连续采集所述天线阵列中各天线单元处的空间散射电磁场数据，在所述各天线单元发射完一次电磁波后，将所述采集到的空间散射电磁场数据，作为一帧数据；所述采集一帧数据的频率大于2倍心率；

24、数据处理模块，被配置为从初始时刻开始，从所述连续采集的每一帧数据中提取对应的灌注分量；

25、计算模块，被配置为根据每一帧数据中提取出来的所述对应的灌注分量，计算相对于所述初始时刻的灌注分量的变化量，根据所述灌注分量的变化量，计算脑部电学参数变化量；

26、成像模块，被配置为根据所述计算获取的脑部电学参数变化量，进行成像。

27、根据本公开实施例的第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述采集模块包括：

28、数据采集子模块，被配置为依次采集所述天线阵列中，每一个天线单元发射电磁波时，其余天线单元处的空间散射电磁场数据；

29、第一输出子模块，被配置为在所述天线阵列中各天线单元依次发射完一次电磁波后，将采集到的所述天线阵列中所有的空间散射电磁场数据，作为一帧数据输出。

30、根据本公开实施例的第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述数据处理模块包括：

31、滤波子模块，被配置为将所述每一次采集的一帧数据进行滤波，提取出其中的低频分量数据；

32、第二输出子模块，被配置为从所述低频分量数据中提取出与心率保持一致的数据，作为与所述一帧数据对应的灌注分量输出。

33、根据本公开实施例的第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述计算模块包括：

34、参数重建子模块，被配置为将初始时刻的所述一帧数据对应的灌注分量，作为参考点灌注分量；将初始时刻之后的每一个时刻所对应的灌注分量，与所述参考点灌注分量作差，得到差分数据量；所述差分数据量即为该时刻相对于所述初始时刻的灌注分量的变化量；根据所述差分数据量，计算差分数据量灵敏度矩阵；根据所述差分数据量灵敏度矩阵，计算所述脑部电学参数变化量；

35、第三输出子模块，被配置为将所述计算获取的脑部电学参数变化量进行输出。

36、根据本公开实施例的第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，还包括控制模块，所述控制模块被配置为：

37、控制所述天线阵列中各天线单元依次发射与接收空间电磁场数据；所述各天线单元依次发射完一次电磁波的频率大于2倍心率；

38、控制所述采集模块连续采集所述一帧数据；所述采集一帧数据的频率与所述各天线单元依次发射完一次电磁波的频率保持一致。

39、相对于现有技术，本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

40、本公开的实施例中，首先通过采集测脑微波电磁场数据，从中提取出人体脑部血管的灌注分量，然后通过灌注分量计算脑部电学参数变化量，并将脑部电学参数变化量在时间分布与空间分布上进行动态成像，达到即时、准确地反映脑部血管阻塞状态的目的。在病人出现脑卒中、缺血性中风等突发的脑部血管堵塞危急场景下，能够对病人的脑部血管进行快速筛查与定位，为病人赢得治疗时间，在连续监测卒中治疗后的脑部血液重建场景中，能够实时监控治疗恢复情况，及时反馈以提高治疗效果，并且，本方法无需使用造影剂，不会对病人身体造成副作用影响。