[發(fā)明專(zhuān)利]超聲圖像中自動(dòng)識(shí)別和分割不同組織類(lèi)型的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110463236.5
• 申請(qǐng)日: 2011-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102580260A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·E·L·戴維斯;范穎;H·W·林;G·斯瓦米;N·蘇布拉馬尼安;N·蘇布拉馬尼亞姆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61N7/02
• 分類(lèi)號(hào): A61N7/02
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及組織的治療，并且更特別地，涉及用于使用超聲治療組織的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

例如皮下脂肪、內(nèi)臟脂肪、脂肪瘤和腫瘤等不良組織可使用超聲進(jìn)行非侵入式治療。典型地，伴隨熱療或空化治療的聚焦超聲用于治療這樣的組織。在熱療中，超聲功率在一段短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)集中，并且組織通過(guò)強(qiáng)烈的振動(dòng)而加熱。在空化治療中，超聲能量用于以相對(duì)低強(qiáng)度的方式使組織振動(dòng)以便破壞細(xì)胞。破壞的細(xì)胞可經(jīng)由壞死或凋亡的細(xì)胞死亡而相繼死亡。在消融期間，對(duì)組織的破壞可經(jīng)由熱效應(yīng)和空化效應(yīng)的組合、通過(guò)仔細(xì)選擇超聲換能器頻率而調(diào)整超聲參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，具有頻率范圍從約1MHz到約2MHz的換能器可調(diào)整成對(duì)于主要是空化效應(yīng)的情況采用低占空比脈沖模式運(yùn)行。然而，如果占空比增大至連續(xù)波(CW)，該效應(yīng)可主要是熱效應(yīng)。

不同組織的空化閾值是不同的。因此，對(duì)于空化治療，確定要治療的組織的類(lèi)型并據(jù)此調(diào)整治療，這是可取的。例如，在美容消融脂肪組織的情況下，對(duì)脂肪層的位點(diǎn)有著精確確定是可取的。需要精確確定組織位點(diǎn)用于定位脂肪層以便進(jìn)行消融以及對(duì)剩余層的消融后檢查。

因此，提供用于在超聲圖像中自動(dòng)識(shí)別和分割不同組織類(lèi)型以用于執(zhí)行例如消融等程序的方法，這將是可取的。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于對(duì)感興趣區(qū)域提供基于非侵入式超聲的治療的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：成像單元，用于對(duì)該感興趣區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)組織類(lèi)型成像；圖像處理單元，其配置成識(shí)別該感興趣區(qū)域中的該一個(gè)或多個(gè)組織類(lèi)型；超聲換能器，其配置成聚焦超聲束來(lái)消融已識(shí)別的組織的至少一部分；以及控制器單元，其控制超聲束至感興趣區(qū)域的輸送。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于使用超聲來(lái)治療感興趣區(qū)域的方法。該方法包括采集該感興趣區(qū)域的超聲圖像，在這些超聲圖像中識(shí)別一個(gè)或多個(gè)組織類(lèi)型，在超聲圖像中分割組織類(lèi)型，識(shí)別要消融的組織，聚焦超聲束來(lái)消融已識(shí)別的組織的至少一部分，以及消融已識(shí)別組織的該部分。

附圖說(shuō)明

當(dāng)參照附圖(其中在所有圖中相似的符號(hào)代表相似的部件)閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，其中：

圖1是用于自動(dòng)識(shí)別和分割感興趣區(qū)域中的組織類(lèi)型的超聲系統(tǒng)的示例的示意圖；

圖2是指示包括脂肪和結(jié)締組織的不同組織類(lèi)型的示例超聲圖像；

圖3是用于自動(dòng)識(shí)別和分割感興趣區(qū)域中的組織類(lèi)型的示例方法的流程圖；

圖4是用于自動(dòng)識(shí)別和分割感興趣區(qū)域中的組織類(lèi)型的示例輸入超聲圖像；

圖5-6是在將本發(fā)明的方法應(yīng)用于圖4的輸入超聲圖像用于自動(dòng)識(shí)別和分割感興趣區(qū)域中的組織類(lèi)型的期間在不同階段的處理的超聲圖像；

圖7-10是在應(yīng)用算法用于自動(dòng)識(shí)別和分割感興趣區(qū)域中的組織類(lèi)型期間，在不同迭代后的處理的超聲圖像；

圖11是用于在患者上移動(dòng)單個(gè)元件換能器的示例設(shè)置的示意圖；

圖12是包括相控陣、成像換能器和空化探測(cè)器的示例一體化換能器的示意圖；以及

圖13是輸入超聲圖像與將本發(fā)明的方法應(yīng)用于輸入超聲圖像用于自動(dòng)識(shí)別和分割相應(yīng)的感興趣區(qū)域內(nèi)的組織類(lèi)型后的處理的圖像作比較的示例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于使用超聲自動(dòng)治療組織的系統(tǒng)和方法。在治療感興趣區(qū)域的步驟之前或期間，使該感興趣區(qū)域的至少一部分成像并且在采集的超聲圖像中自動(dòng)識(shí)別和分割不同的組織類(lèi)型。基于識(shí)別和分割的不同組織類(lèi)型，計(jì)劃最佳治療。例如，計(jì)劃可包括調(diào)整超聲參數(shù)(例如超聲束的形狀、大小、位點(diǎn)或方向)以在治療期間使治療效果最大化且對(duì)健康組織的破壞最小化。該治療可使用高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)來(lái)提供。

在某些實(shí)施例中，最佳治療基于對(duì)感興趣區(qū)域中的脂肪組織、血管和結(jié)締組織的識(shí)別和分割來(lái)計(jì)劃。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)締組織層可在脂肪組織或肌肉之前被識(shí)別。不同組織類(lèi)型的識(shí)別可采用多種方式來(lái)進(jìn)行。例如，識(shí)別可以基于反向散射的反射的強(qiáng)度和/或區(qū)域的紋理特性來(lái)進(jìn)行。另外，在識(shí)別之前，可使用例如但不限于血管增強(qiáng)濾波器、相干增強(qiáng)濾波器等圖像增強(qiáng)濾波器的任何組合來(lái)增強(qiáng)圖像特征。在一個(gè)示例中，在感興趣區(qū)域包括脂肪和肌肉的情況下，可在任何兩個(gè)相鄰結(jié)締組織層之間分割該區(qū)域，并且這些組織層可歸類(lèi)為兩個(gè)類(lèi)別(即脂肪和肌肉)中的一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，HIFU聚焦斑可引導(dǎo)于脂肪組織并且結(jié)締組織可免于被破壞。