[發明專利]一種超聲圖像定量評估系統

有效

• 申請號: 202110117792.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112807024B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 羅建文;王媛媛;何瓊;高孟澤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B8/00;G06T7/11
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發明涉及一種超聲圖像定量評估系統，包括：圖像預處理模塊，用于對獲取的關節超聲圖像進行預處理；圖像分割模塊，用于對關節超聲圖像進行圖像分割；定量分析指標提取模塊，用于對關節超聲圖像進行定量分析指標提取；參數聯合分析模塊，用于對關節超聲圖像進行多參數聯合分析。本發明通過在超聲圖像上自動分割出軟骨前后壁和內部區域，并對分割出的感興趣區域進行定量分析，提取出與超聲回波強度、聲衰減、軟骨厚度和散射子統計學分布等相關的定量分析指標，再利用多變量分析的方法，對多種指標進行綜合分析，從而實現對關節軟骨病變程度的無創及定量評估。

技術領域

本發明涉及一種超聲圖像定量評估系統，具體是關于一種可以用于評估關節軟骨病變的超聲圖像定量評估系統。

背景技術

多種病因導致的骨關節炎是老年人最常見的慢性關節退行性疾病。骨關節炎的早期識別和準確的關節退化分級有助于對病情進行及時和適當的干預，從而控制疾病進展，顯著改善預后。臨床上，常規X線攝影(conventional radiography,CR)常用于評價骨關節結構改變，但其無法顯示軟組織病變。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)可用于檢測關節軟骨、滑膜、半月板和軟組織病變，但其價格昂貴，掃描時間長，且對軟骨早期病變不敏感。而超聲診斷具有實時、便攜、易于使用、價格低廉等優勢，并且可以顯示骨與軟骨的結構改變，以及關節內的炎性改變，因此適用于大樣本人群中骨關節炎的篩查。但是，目前臨床超聲診斷存在主觀性強，無法給出定量結果等問題。

基于金標準關節鏡檢查，關節病變程度可以分為三度：I度下，探針可觸及關節軟骨軟化，可觀察到少量的表面纖維化，閉合性的軟骨分離及泡狀改變；II度下，可觀察到少量的關節軟骨纖維束樣改變，呈蟹肉狀外觀；III度下，可觀察到軟骨壞死脫落，軟骨下骨外露并出現“象牙化”。但是關節鏡檢查是一種有創的檢查技術，不適合骨關節炎的常規篩查。

目前，關于使用定量超聲的方法來評價軟骨退化的研究主要應用于離體實驗或者在體關節鏡檢查中。這些研究通過使用高頻探頭來提高軸向分辨率，通過從超聲射頻信號中提取與軟骨表面聲反射特性和粗糙度等相關的定量指標，來表征病變引起的軟骨表面微結構的變化，或者對超聲射頻信號進行功率譜分析，提取出與軟骨背向散射特性、聲衰減等相關的指標。然而對于臨床超聲檢查，由于探頭頻率與成像深度之間的折衷，離體實驗或者關節鏡檢查中使用的高頻探頭無法探及關節軟骨所在深度，因此不適用于關節軟骨的臨床檢查。并且，目前大部分臨床使用的超聲機器無法提供超聲射頻數據。因此，離體實驗和關節鏡檢查中常用的反映軟骨表面微結構變化的指標和根據超聲射頻數據頻譜分析提取得到的指標無法應用于臨床超聲檢查中。

因此，亟待為臨床提供一種無創/定量的關節軟骨病變評估方法，以更好的應用于大范圍人群的病變篩查和分級診斷。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種超聲圖像定量評估系統，該系統通過對超聲圖像進行定量分析，提取對軟骨病變敏感的指標，并利用多參數聯合分析對多種指標綜合分析，對關節軟骨病變程度進行無創及定量的評估。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種超聲圖像定量評估方法，包括：

一、對獲取的關節超聲圖像進行預處理的步驟；二、對關節超聲圖像進行圖像分割的步驟；三、對關節超聲圖像進行定量分析指標提取的步驟；四、對關節超聲圖像進行多參數聯合分析的步驟。

所述的超聲圖像定量評估方法，優選地，所述對獲取的關節超聲圖像進行預處理的步驟，包括：對獲取的關節超聲圖像進行插值、歸一化和衰減補償的預處理。

所述的超聲圖像定量評估方法，優選地，所述對關節超聲圖像進行圖像分割的步驟，包括：從所述超聲圖像中分割出軟骨前壁、軟骨后壁和軟骨內部所包含的感興趣區域。