[發(fā)明專利]用于無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)被檢者的狀況的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680009174.1
• 申請(qǐng)日: 2016-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107430095A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: Z·希弗;E·拉特納;I·布勒司京;A·蔡拉克;A·羅恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: OR-NIM醫(yī)療有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/14
• 分類號(hào): G01N29/14
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常屬于醫(yī)療裝置領(lǐng)域，并且涉及用于基于光的超聲標(biāo)記來(lái)監(jiān)測(cè)被檢者的狀況的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明特別用于：表征介質(zhì)/組織，并且識(shí)別或者定位和/或測(cè)量諸如腦部、肌肉、腎臟和其它器官等的組織內(nèi)的關(guān)注區(qū)域中的含流動(dòng)介質(zhì)中的流動(dòng)的參數(shù)。

背景技術(shù)

使用非電離輻射的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)和攝像使得醫(yī)療專業(yè)人員能夠在無(wú)需侵入性過(guò)程(例如消除抽血的需求)的情況下診斷并監(jiān)測(cè)患者狀況。這些無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)方法中的一些無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)方法依賴于通過(guò)對(duì)組織進(jìn)行照明并且檢測(cè)組織的光響應(yīng)來(lái)監(jiān)測(cè)該組織的光學(xué)性質(zhì)。如果該組織是均勻的，則簡(jiǎn)單的模型使得能夠計(jì)算光學(xué)性質(zhì)。然而，由于生物組織是復(fù)雜的散射介質(zhì)，因此測(cè)量局部光學(xué)性質(zhì)成為具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的WO2008/149342公開(kāi)了用于確定被檢者的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的方法和系統(tǒng)。根據(jù)該技術(shù)，利用聲標(biāo)記輻射照射被檢者的關(guān)注區(qū)域，并且同時(shí)利用預(yù)定頻率范圍的電磁輻射照射該關(guān)注區(qū)域的至少一部分。檢測(cè)關(guān)注區(qū)域的該至少一部分的電磁輻射響應(yīng)，并且生成表示該電磁輻射響應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，其中所檢測(cè)到的響應(yīng)包括通過(guò)聲輻射所標(biāo)記的電磁輻射。對(duì)表示所檢測(cè)到的電磁輻射響應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定被檢者在與介質(zhì)中的通過(guò)聲輻射標(biāo)記了電磁輻射的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的至少一個(gè)參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

在現(xiàn)有技術(shù)中，存在提供使得能夠在不會(huì)丟失與每個(gè)深度處的組織的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)的信息或者至少顯著減少該信息的丟失的情況下、完全表征關(guān)注區(qū)域的不同深度處的組織的新穎測(cè)量技術(shù)的需求。

在現(xiàn)有技術(shù)中，還存在提供如下的新穎測(cè)量技術(shù)的需求，其中該新穎測(cè)量技術(shù)與測(cè)量中的被檢者的狀況、以及測(cè)量過(guò)程的環(huán)境和被檢者內(nèi)的正檢查的關(guān)注區(qū)域的深度無(wú)關(guān)地，針對(duì)被檢者提供精確測(cè)量。例如，存在針對(duì)兩個(gè)被檢者所進(jìn)行的測(cè)量將潛在地具有相同的醫(yī)療/物理含義并且可以將這些測(cè)量進(jìn)行比較的需求。另外，針對(duì)相同的測(cè)量醫(yī)療條件，在不同時(shí)間或者在不同環(huán)境下針對(duì)同一被檢者所進(jìn)行的兩個(gè)測(cè)量過(guò)程應(yīng)當(dāng)相同。此外，期望獲得可以使得能夠執(zhí)行所需動(dòng)作以確保足夠的測(cè)量質(zhì)量的針對(duì)測(cè)量質(zhì)量的在線指示。

本發(fā)明利用作為基于聲波與利用光正探測(cè)的相同組織體的相互作用的效應(yīng)的“光的超聲標(biāo)記”(UTL)。這種相互作用使得利用聲波的特征(即，頻率、相位)來(lái)調(diào)制或標(biāo)記光波。由于聲波在組織中的傳播相對(duì)較慢(在軟組織中約為1500m/sec)，因此可以確定光與聲輻射發(fā)生相互作用的位置。如前面在轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的WO2008/149342中所述，通過(guò)僅獲取針對(duì)各延遲所計(jì)算出的聲輻射的載波頻率分量所獲得的信號(hào)在這里被稱為載波頻率超聲標(biāo)記光(CFUTL)，并且與用于生成所發(fā)送的聲(超聲)波的編碼信號(hào)(還稱為編碼函數(shù))和所檢測(cè)到的光信號(hào)之間的互相關(guān)相同。

聲波與介質(zhì)的相互作用的效率和功率影響測(cè)量的空間和時(shí)間分辨率以及信噪比(SNR)。對(duì)于聲波、連續(xù)波(CW)、短脈沖串波(SB)和脈沖的生成，存在三個(gè)可能的模態(tài)。由于照射并檢測(cè)到更多的聲能，因此利用連續(xù)波的操作產(chǎn)生更高的SNR。在(預(yù)定頻率范圍的)連續(xù)聲波與光相互作用、并且通過(guò)聲波的完全傳播來(lái)收集光的情況下，更高的聲能可用于該相互作用，由此增大了信號(hào)。另外，連續(xù)聲波的譜寬度可能非常窄，由此降低了噪聲帶寬。由此，SNR大幅改善。然而，利用連續(xù)聲波產(chǎn)生的測(cè)量的空間分辨率不像利用短脈沖串或脈沖的聲波所產(chǎn)生的測(cè)量那樣高。在測(cè)量幾何結(jié)構(gòu)要求與光傳播方向?qū)嵸|(zhì)平行的聲波的傳播的情況下，該降低的空間分辨率是特別有限的。關(guān)于短脈沖串波和脈沖的使用，這樣提供了更好的空間分辨率，但是與連續(xù)波模式的情況相比，相互作用的聲能變低并且?guī)捵儗挘瑥亩鴮?dǎo)致SNR降低。為了實(shí)現(xiàn)高空間分辨率和高SNR這兩者，本發(fā)明人引入了WO2008/149342中所公開(kāi)的利用連續(xù)聲波的生成(因此提高了SNR)的方法，其中連續(xù)聲波是以窄的自相關(guān)函數(shù)為特征的調(diào)制(編碼)信號(hào)，由此提高了空間分辨率。

為了實(shí)現(xiàn)上述的測(cè)量技術(shù)的目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)確保聲輻射和光學(xué)輻射充分耦合至被檢查組織，但是即使在無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)耦合的情況下，也可以獲取測(cè)量數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)/歸一化以對(duì)不夠最優(yōu)的耦合條件進(jìn)行補(bǔ)償。另外，期望指示次優(yōu)耦合條件，使得可以采取適當(dāng)動(dòng)作(例如，在測(cè)量或者以在線或離線方式向數(shù)據(jù)應(yīng)用不同的下游處理方法期間改善耦合)。在耦合條件劣化并且UTL信號(hào)水平下降時(shí)，經(jīng)常噪聲水平?jīng)]有降低相同量并且SNR也降低，使得即使對(duì)針對(duì)平均測(cè)量值的耦合影響進(jìn)行補(bǔ)償，整體測(cè)量質(zhì)量也下降并且用以從數(shù)據(jù)中提取重要信息的能力受到損害。