[發(fā)明專利]用于定征松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)的超聲頻譜偏移量參數(shù)成像方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910195459.0
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN101658434A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 他得安;黃凱;王威琪;楊白丁
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸 飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種評價松質(zhì)骨狀況的超聲成像方法。

背景技術(shù)

骨質(zhì)疏松癥是一種骨強度下降引起的骨骼疾病，是當(dāng)今的一大健康問題。骨質(zhì)疏松癥的診斷受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和醫(yī)學(xué)界的日益重視，松質(zhì)骨組織的成像方法可用于定征骨狀況。相比于基于X射線的松質(zhì)骨成像方法，超聲技術(shù)具有費用低、無電離輻射、簡便等優(yōu)勢，松質(zhì)骨的超聲參數(shù)成像技術(shù)受到廣泛關(guān)注。

目前已被提出的超聲成像技術(shù)是基于超聲透射法的超聲參數(shù)成像，這種技術(shù)對跟骨松質(zhì)骨掃描，然后對超聲參數(shù)(超聲傳導(dǎo)速度(SOS)和寬帶超聲衰減(BUA))成像。結(jié)果表明，跟骨的BUA和SOS的成像能反映骨礦密度(BMD)的分布。

但是，已有的定量超聲技術(shù)仍需進一步改進。主要原因是：(1)骨強度的下降不僅是骨礦密度(BMD)減小的結(jié)果，也起因于骨微結(jié)構(gòu)的退化。透射法并沒有考慮骨微結(jié)構(gòu)變化對于骨質(zhì)量的影響。(2)透射法使用雙探頭測量，且過于依賴測量位置。而超聲背散射信號卻能使用單探頭測量，并反映超聲與松質(zhì)骨之間的作用機理，其原因在于，聲散射是聲波與組織內(nèi)部的異質(zhì)成分相互作用的過程。因此，對于背散射信號的分析能提供關(guān)于骨內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的信息。近年來，研究者已嘗試從背散射信號中獲取骨小梁間距及骨小梁厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。另外，背散射方法使某些部分骨強度測量成為可能，例如股骨。

由于在骨結(jié)構(gòu)內(nèi)，骨小梁的衰減系數(shù)比骨髓等其他物質(zhì)的衰減大，超聲的頻移量會隨著傳播路徑上骨小梁的分布疏密而變化。因此，通過同一平面處(同一衰減距離)頻移量參數(shù)的成像，可以得到與骨小梁分布有關(guān)的骨結(jié)構(gòu)信息。然而，目前還沒有用超聲頻移量參數(shù)進行松質(zhì)骨超聲成像的研究成果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能準(zhǔn)確、方便的定征松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)的超聲成像方法。

本發(fā)明提出的超聲成像方法是用超聲頻移量參數(shù)成像方法來定征松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)，并使用一個超聲探頭實現(xiàn)松質(zhì)骨超聲頻移量參數(shù)成像。

與傳統(tǒng)的透射法不同，本發(fā)明的成像方法只使用單個高頻超聲探頭掃描松質(zhì)骨，同時用于發(fā)射、接收信號。

本發(fā)明方法的具體步驟是：用單個超聲探頭在掃描系統(tǒng)控制下，掃描待測離體松質(zhì)骨，在每個掃描位置，向離體松質(zhì)骨垂直發(fā)射超聲脈沖波，超聲波的傳播受到松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)的作用，背向散射回來的超聲信號由同一超聲探頭接收；對每一個掃描位置處接收的信號分別進行信號處理，提取接收信號與發(fā)射信號的頻譜偏移量參數(shù)，獲得對應(yīng)于掃描區(qū)域的超聲頻譜偏移量參數(shù)矩陣；把參數(shù)矩陣映射成超聲頻譜偏移量參數(shù)圖像，象素值與參數(shù)值成比例關(guān)系。完成超聲頻移量參數(shù)成像。結(jié)果證明，本發(fā)明利用超聲背散射系數(shù)成的圖像能反映松質(zhì)骨中主要組成成分--骨小梁的分布信息，可以幫助定征松質(zhì)骨狀況。

下面對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步的介紹：

1.單探頭掃描松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)

采用一個掃描系統(tǒng)控制超聲探頭，在焦距平面上網(wǎng)格狀等間距地掃描待測松質(zhì)骨。本發(fā)明的硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。測試系統(tǒng)包括PC機、示波器、掃描系統(tǒng)、超聲分析儀和超聲探頭等。掃描開始前，調(diào)整探頭位置，使其表面與松質(zhì)骨樣本的表面平行，且探頭焦點處于松質(zhì)骨樣本表面下的位置。掃描過程中，在每個掃描點，探頭向骨樣本表面垂直發(fā)射超聲脈沖，背向散射信號由同一探頭接收，通過掃描分析儀，由示波器采樣、顯示，采樣數(shù)據(jù)傳送到PC機上，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。超聲分析儀與探頭連接，用于超聲波的激勵、接收、放大等。使用的超聲頻率范圍為5-10MH₂，橫向分辨能力1mm以上，掃描點長不大于0.4mm。

2.估計超聲頻移量參數(shù)，獲得超聲頻移量參數(shù)矩陣

超聲頻譜偏移量參數(shù)能有助于定征骨骼強度，輔助骨質(zhì)疏松的診斷。超聲在骨結(jié)構(gòu)中的頻譜偏移量參數(shù)fs(Z)可按如下公式計算：