基于超聲波的肝臟脂肪定量方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，脂肪肝是一種常見(jiàn)的彌漫性肝病。脂肪肝的早診斷、早治療可有效阻止慢性 肝病的進(jìn)展并改善其預(yù)后。
[0003] 臨床上，醫(yī)生可使用超聲圖像對(duì)脂肪肝進(jìn)行定性診斷，該方法具有敏感性高、操作 便捷、費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)，但其特異性較差、受醫(yī)生主觀影響較大，因此只能作為一種定性診 斷方法。
[0004] CT (Computed Tomography，計(jì)算機(jī)斷層掃描）測(cè)定肝臟密度能夠準(zhǔn)確檢測(cè)肝臟脂 肪沉積，若輔以校正CT測(cè)試管，則能精確定量肝臟脂肪，但其存在放射線輻射的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI)及磁共振波譜（Magnetic Resonance Spectrum，MRS)能夠發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞內(nèi)的少量脂肪沉積，但同CT 一樣，其價(jià)格昂貴 且檢查時(shí)間長(zhǎng)，不易廣泛推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決【背景技術(shù)】中提到的至少一個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于超聲波的肝臟脂 肪定量方法及系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方 法，其通過(guò)超聲波發(fā)射器向肝臟組織發(fā)射脈沖超聲波，利用超聲波接收器分別接收肝臟近 場(chǎng)區(qū)域Rn的超聲回波信號(hào)S i和肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R F的超聲回波信號(hào)S 2，對(duì)超聲回波信號(hào)S# S2分別進(jìn)行信號(hào)處理得到超聲回波修正信號(hào)SpJP S P2，根據(jù)超聲回波修正信號(hào)心和S ^計(jì) 算肝臟的超聲波衰減系數(shù)ε，其計(jì)算公式為：
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，包括以下步驟： 向肝臟組織發(fā)射脈沖超聲波； 分別接收肝臟近場(chǎng)區(qū)域馬的超聲回波信號(hào)S JP肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域1^的超聲回波信號(hào)S 2; 對(duì)SdP S 2分別進(jìn)行信號(hào)處理得到超聲回波修正信號(hào)S pdP S P2; 計(jì)算肝臟的超聲波衰減系數(shù)ε，其計(jì)算公式為：
其中，7A為近場(chǎng)區(qū)域Rn的超聲回波修正信號(hào)Sp^強(qiáng)度的值或平均值，\為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域 Rf的超聲回波修正信號(hào)S ^的強(qiáng)度的值或平均值，Λ d為近場(chǎng)區(qū)域R Ν與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R F之間的 距離，f為超聲回波修正信號(hào)的中心頻率，k為距離系數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，所述肝臟近場(chǎng) 區(qū)域Rn和所述肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R F進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別定位，其定位方法如下： 1) 、將處理后的超聲回波修正信號(hào)SpJP S P2*為多個(gè)檢測(cè)子區(qū)域； 2) 、計(jì)算每個(gè)檢測(cè)子區(qū)域中肝臟的超聲回波修正信號(hào)的特征值，并根據(jù)該特征值確定 所述肝臟近場(chǎng)區(qū)域Rn和所述肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R F。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于， 定義一條超聲回波信號(hào)包含η個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的肝臟掃描深度為d，則每Imm深度包含 n/d個(gè)點(diǎn)，以z為間距，將η個(gè)采樣點(diǎn)劃分為{d/z}段，{d/z}為向上取整，分別表示為Si, i 為從1到t的整數(shù)，t = {d/z}-l，第1段到第t段信號(hào)分別包含{zn/d}個(gè)點(diǎn)； 分別計(jì)算每一段信號(hào)Nakagami分布m值m i，超聲回波信號(hào)R的概率密度函數(shù)可 表示為：
其中，Γ (m)和U (r)分另Ij表示伽瑪函數(shù)和單位階躍函數(shù)；m為Nakagami分布m值，可由 下式計(jì)算得到： 共T ,
且圓奴， m值在O至1范圍內(nèi)時(shí)，超聲回波信號(hào)服從pre-Rayleigh分布；m值等于1時(shí)，超聲回 波信號(hào)服從Rayleigh分布；m值大于1時(shí)，超聲回波信號(hào)服從post-Rayleigh分布， 分別計(jì)算每一段信號(hào)Si的均值M JP標(biāo)準(zhǔn)差SD i， 遍歷信號(hào) Si，i= [l，t]，若某一段信號(hào) Sj滿足 [MN1，MN2]、SD」e [SDN1，SDN2]、 d# [dNP1，dNP2]并且[mN1，mN2]，則將信號(hào)S j對(duì)應(yīng)的區(qū)域設(shè)置為肝臟近場(chǎng)區(qū)域Rn，其中， Mm和Mn2分別為肝臟近場(chǎng)區(qū)域均值的上、下閾值，SD SD 別為肝臟近場(chǎng)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差的 上、下閾值，dNP1和dNP2分別為肝臟近場(chǎng)區(qū)域深度的上、下閾值，mN1和m N2分別為肝臟近場(chǎng)區(qū) 域Nakagami分布m值的上、下閾值； 遍歷信號(hào)31，1=[1，幻，若某一段信號(hào)31;滿足1￡[|^1為 2]、501^[50"，50柯]、 dke [dFP1，dFP2]并且mke [mF1，mF2]，則將Sk對(duì)應(yīng)的區(qū)域設(shè)置為肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域RF，其中，M n 和Mf2分別為肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域均值的上、下閾值，SD "和SD F2分別為肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差的上、 下閾值，dFP1和dFP2分別為肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域深度的上、下閾值，m F1和mF2分別為肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域 Nakagami分布m值的上、下閾值。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，所述肝臟 近場(chǎng)區(qū)域Rn和所述肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R F進(jìn)行固定深度定位，其定位方法如下： 設(shè)置深度在[dN1，dN2]范圍內(nèi)的區(qū)域?yàn)樗龈闻K近場(chǎng)區(qū)域Rn，設(shè)置深度在[d F1，dF2]范圍 內(nèi)的區(qū)域?yàn)樗龈闻K遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域Rf;其中，dN1和dN2分別為近場(chǎng)區(qū)域的上、下深度閾值；d F1和 dF2分別為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的上、下深度閾值。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，根據(jù)被檢 查者的身體質(zhì)量指數(shù)BMI對(duì)應(yīng)設(shè)定所述肝臟近場(chǎng)區(qū)域R n的上、下深度閾值dN1、dN2和所述肝 臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域Rf的上、下深度閾值d F1、dF2。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，所述肝臟 近場(chǎng)區(qū)域Rn和所述肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R 行手動(dòng)深度調(diào)節(jié)定位，其定位方法如下：用戶自行設(shè) 置所述肝臟近場(chǎng)區(qū)域Rn和所述肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域R F。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，所述信號(hào)處理 的方式包括補(bǔ)償、采樣、解調(diào)、包絡(luò)檢測(cè)和濾波處理中的至少一種。
8. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，通過(guò)肝臟的超 聲波衰減系數(shù)ε計(jì)算肝臟的脂肪含量Cfat，其計(jì)算公式為：C fat= μ* ε+11，其中，μ為ε 的系數(shù)，η為常數(shù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的肝臟脂肪定量方法，其特征在于，利用上述超聲 波源，同時(shí)接收腎臟的超聲回波信號(hào)，通過(guò)肝臟和腎臟的超聲波回波強(qiáng)度的比值及肝臟的 超聲波衰減系數(shù)ε計(jì)算肝臟的脂肪含量C fat，其計(jì)算公式為：Cfat= α *ι·ΗΚ+β * ε + γ，其中， rHK為肝臟與腎臟的超聲波回波強(qiáng)度的比值，α為rHK的系數(shù)，β為ε的系數(shù)，γ為常數(shù)。
10. -種基于權(quán)利要求1-9任一權(quán)利要求所述方法的肝臟脂肪定量系統(tǒng)，其特征在于， 包括： 超聲波發(fā)射器，其用于向肝臟組織發(fā)射脈沖超聲波； 超聲波接收器，其用于接收肝臟組織的超聲回波信號(hào)； 超聲波信號(hào)處理模塊，其用于對(duì)肝臟組織的超聲回波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以得到處理 后的超聲回波修正信號(hào)； 肝臟近場(chǎng)定位模塊，其用于定位肝臟的近場(chǎng)區(qū)域Rn; 肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)定位模塊，其用于定位肝臟的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域Rf; 超聲衰減系數(shù)計(jì)算模塊，其根據(jù)所述近場(chǎng)區(qū)域Rn的超聲回波修正信號(hào)S P1和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域 Rf的超聲回波修正信號(hào)S Ρ2計(jì)算超聲衰減系數(shù)ε ; 顯示模塊，其用于顯示所述超聲衰減系數(shù)ε ; 輸入模塊，其用于接收用戶的輸入信息； 主控模塊，其用于控制并協(xié)調(diào)上述各個(gè)模塊之間的工作。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于超聲波的肝臟脂肪定量方法及系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的建議，該系統(tǒng)包括超聲波發(fā)射器，其用于向肝臟組織發(fā)射脈沖超聲波；超聲波接收器，其用于接收肝臟組織的超聲回波信號(hào)；超聲波信號(hào)處理模塊，其用于對(duì)肝臟組織的超聲回波信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償、采樣、解調(diào)、包絡(luò)檢測(cè)或?yàn)V波處理，以得到處理后的超聲回波修正信號(hào)；肝臟近場(chǎng)定位模塊，其用于定位肝臟的近場(chǎng)區(qū)域RN；肝臟遠(yuǎn)場(chǎng)定位模塊，其用于定位肝臟的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域RF；超聲衰減系數(shù)計(jì)算模塊，其用于計(jì)算肝臟的超聲衰減系數(shù)ε。
【IPC分類】A61B8-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104873221
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510306622
【發(fā)明人】邵金華, 孫錦, 段后利
【申請(qǐng)人】無(wú)錫海斯凱爾醫(yī)學(xué)技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月5日