專利名稱：載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法及微泡破壞量評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲診斷與治療領(lǐng)域，特別涉及一種載藥造影微泡的超聲控制釋放及 其監(jiān)控成像方法及微泡破壞量評(píng)價(jià)方法，其將現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)的功能擴(kuò)展為兼 具有攜載藥物的超聲造影包膜微泡(以下簡(jiǎn)稱載藥造影微泡)局部、定點(diǎn)、適形的時(shí)空控制 釋放與低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像兩種功能。
背景技術(shù)：
藥物釋放系統(tǒng)是將藥物包裹在載體中，植入或注入體內(nèi)，通過載體在體內(nèi)的緩慢 降解或外源刺激誘導(dǎo)方法達(dá)到藥物的釋放，增加局部病灶組織的藥物濃度。近年來尋求一 種既能增加藥物釋放率，又能對(duì)藥物釋放過程進(jìn)行控制，同時(shí)還能對(duì)藥物釋放過程進(jìn)行監(jiān) 控的方法已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。超聲引導(dǎo)下的藥物控制釋放與磁場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度等能量形 式作用下的藥物釋放相比具有成本較低、時(shí)空可控性較強(qiáng)以及易于與超聲監(jiān)控成像結(jié)合等 優(yōu)點(diǎn)。在超聲誘導(dǎo)微泡破裂藥物釋放方面，發(fā)展能夠定點(diǎn)、局部、適形地進(jìn)行攜載藥物的 微泡時(shí)空控制釋放工作模式具有重要意義。而從超聲藥物控制釋放技術(shù)角度看，傳統(tǒng)模式 下在超聲單探頭的掃描聲束內(nèi)或B模式掃描成像平面上載藥微泡斷裂引起的藥物釋放是 不可控制的釋放，達(dá)不到在空間定點(diǎn)、局部及適形釋放的要求。因此在本發(fā)明中，提出利用 全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)合成滿足定點(diǎn)、局部、適形釋放的低強(qiáng)度聚焦超聲焦點(diǎn)控制模式的 方法和技術(shù)。與超聲控制藥物釋放技術(shù)一樣，對(duì)釋放過程的監(jiān)控成像研究也是一個(gè)非常重要的 問題。對(duì)此過程的監(jiān)控成像要求在不破壞載藥微泡的情況下進(jìn)行釋放前后的監(jiān)控，同時(shí)要 對(duì)超聲造影微泡的濃度尤其是深部血管內(nèi)較低的微泡濃度具有高檢測(cè)靈敏度，因此在本發(fā) 明中，把雷達(dá)中廣泛應(yīng)用的編碼激勵(lì)方式引入到藥物釋放前后的超聲監(jiān)控成像中。其優(yōu)勢(shì) 在于可以降低峰值聲功率從而避免過高的聲壓導(dǎo)致載藥微泡的破裂，同時(shí)增加平均聲功率 從而提升信號(hào)的能量以增加組織的探測(cè)深度和信噪比。本發(fā)明申請(qǐng)人在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像設(shè)備上實(shí)施上述定點(diǎn)、局部、適形的低強(qiáng) 度聚焦超聲焦點(diǎn)控制模式下的載藥微泡時(shí)空控制釋放和低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像技術(shù)，從 而使現(xiàn)有全數(shù)字化B超設(shè)備的功能和應(yīng)用發(fā)生根本性變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控 成像方法及微泡破壞量評(píng)價(jià)方法，在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上利用載藥造影微泡實(shí)現(xiàn) 藥物局部、定點(diǎn)、適形地釋放，并對(duì)藥物釋放過程進(jìn)行低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像，增加平均 聲功率從而提升信號(hào)的能量以增加組織的探測(cè)深度和信噪比。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了 一種載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法，包括以下步驟步驟1 對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行治療前期監(jiān)控即對(duì)注入的載藥造影微泡進(jìn)行射頻數(shù)據(jù) 的采集和傳輸；步驟2 觀察載藥造影微泡是否在病灶區(qū)域顯影，如果顯影成功繼續(xù)步驟3 ；步驟3 根據(jù)病灶區(qū)域的大小、形狀、位置特征選定載藥造影微泡所需斷裂釋放的 治療區(qū)；步驟4:根據(jù)選定的治療區(qū)域的大小及位置確定需要合成的基本焦點(diǎn)單元的大 小、位置及個(gè)數(shù)N;步驟5 計(jì)算得到參與合成各基本焦點(diǎn)單元所需陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間；步驟6 按照步驟5得到的激勵(lì)延遲時(shí)間啟動(dòng)控釋脈沖，同時(shí)合成大小、位置不同 的N個(gè)基本焦點(diǎn)單元，形成與選定的治療區(qū)域相匹配的適形焦域，進(jìn)行載藥造影微泡的定 點(diǎn)、局部、適形地釋放；步驟7 對(duì)藥物釋放后的病灶區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，完成一次監(jiān)控成像-載藥微泡斷裂釋 放-監(jiān)控成像周期；步驟8 根據(jù)監(jiān)控圖像顯示的載藥造影微泡斷裂釋放情況判斷是否需要對(duì)治療區(qū) 域的剩余區(qū)域進(jìn)行控制釋放，如果需要?jiǎng)t重新啟動(dòng)聚焦控釋脈沖，如果不需要?jiǎng)t移動(dòng)換能 器進(jìn)入另一個(gè)成像平面，重復(fù)以上診斷成像-載藥微泡斷裂釋放-監(jiān)控成像的工作過程，最 后根據(jù)獲得的監(jiān)控圖像的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行微泡破壞量計(jì)算，最后對(duì)此次治療進(jìn)行評(píng)價(jià)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟1中，監(jiān)控成像采用低能量編碼激勵(lì)發(fā)射方 式；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟1中，發(fā)射方式采用偽隨機(jī)m序列，對(duì)m序列 進(jìn)行調(diào)相發(fā)射；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟1中，解碼采用m+1序列；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述驟4中，確定需要合成的基本焦點(diǎn)單元的大小、位 置及個(gè)數(shù)N后，由各基本焦點(diǎn)單元的大小將陣列換能器的所有陣元分為M組，然后根據(jù)焦點(diǎn) 直徑公式反向計(jì)算得到每組陣元的個(gè)數(shù)，保證每組陣元數(shù)之和不超過換能器陣元總數(shù)；本發(fā)明還提供了一種微泡破壞量評(píng)價(jià)方法包括以下步驟步驟1 在低能量編碼激勵(lì)的監(jiān)控成像系統(tǒng)中，對(duì)采集的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行m參量成 像，得到序列m參量圖像；步驟2 根據(jù)治療區(qū)域在m參量圖像上選擇感興趣區(qū)域，取圖像均值或者中值，代 表該區(qū)域散射子的平均濃度，由此繪制出TNC曲線；步驟3 ，通過對(duì)步驟2得到的TNC曲線上的前后時(shí)間所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)進(jìn)行減法運(yùn) 算，得到m參量值之差；步驟4 根據(jù)曲線分析載藥造影微泡的減少量確定該區(qū)域的藥物釋放量。本發(fā)明載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法及微泡破壞量評(píng)價(jià)方法 至少具有以下優(yōu)點(diǎn)第一、本發(fā)明在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)攜載藥物的超聲造影包膜微泡 的局部、定點(diǎn)、適形控制釋放與低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像的兩種功能，由此從根本上擴(kuò)展現(xiàn) 有全數(shù)字化診斷超聲設(shè)備的工作模式及功能；
第二、為了解決傳統(tǒng)模式下在超聲單探頭掃描聲束內(nèi)或B模式掃描成像平面上載 藥微泡不可控制的全場(chǎng)釋放問題，本發(fā)明提出一種在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)局 部、定點(diǎn)藥物釋放的適形焦域反向合成控制技術(shù)，具體地說，就是根據(jù)病灶形狀、位置、尺寸 選定載藥造影微泡需斷裂釋放的治療區(qū)域，確定合成該適形焦域所需要的基本焦點(diǎn)單元的 個(gè)數(shù)N及大小，將換能器的陣元?jiǎng)澐譃镹組，每組用于合成一個(gè)基本焦點(diǎn)單元，根據(jù)陣列式 換能器焦點(diǎn)合成理論反求出每一陣元組的陣元個(gè)數(shù)(保證各組陣元數(shù)相加不超過換能器 陣元總數(shù))及各陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間，按該激勵(lì)延遲時(shí)間啟動(dòng)控釋脈沖，同時(shí)合成各個(gè)基 本焦點(diǎn)單元，最終形成適形焦域。依據(jù)陣列換能器電子聚焦原理及其延時(shí)公式和焦點(diǎn)直徑 計(jì)算公式，基本焦點(diǎn)單元可以在焦點(diǎn)大小、焦距及偏轉(zhuǎn)角度等方面進(jìn)行改變，因此可計(jì)算得 到合成位于一定深度具有一定尺寸的焦點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的各驅(qū)動(dòng)陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間，通過調(diào)用 具有該延遲時(shí)間的控釋脈沖實(shí)現(xiàn)不同大小的焦點(diǎn)在藥物釋放平面上任意位置的定位。第三、為了克服傳統(tǒng)超聲監(jiān)控成像中系統(tǒng)高峰值聲壓導(dǎo)致的載藥微泡在聲場(chǎng)中斷 裂而藥物過早釋放等問題，本發(fā)明監(jiān)控成像采用低能量編碼激勵(lì)發(fā)射方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)監(jiān)控成 像系統(tǒng)上的單脈沖激勵(lì)發(fā)射方式。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，采用偽隨機(jī)m序列編碼，對(duì)m序列 進(jìn)行調(diào)相發(fā)射，m序列是正負(fù)電平+a，_a的序列波形，當(dāng)為正電平時(shí)，為0相的正弦波形，當(dāng) 為負(fù)電平時(shí)，為Π相正弦波形，以此來實(shí)現(xiàn)相位的調(diào)制。在解碼過程中，采用m+1序列，這種 解碼方式能克服m序列自相關(guān)解碼方式產(chǎn)生的直流的分量，從而提高信號(hào)的能量。編碼激 勵(lì)m序列碼長(zhǎng)越長(zhǎng)，信號(hào)的能量越強(qiáng)，穿透力越強(qiáng)，同時(shí)解碼產(chǎn)生的旁瓣水平越低，信噪比 也越低。第四、為了克服載藥造影微泡局部釋放后未釋放區(qū)域內(nèi)造影微泡濃度過高所產(chǎn)生 的聲遮擋效應(yīng)，本發(fā)明提供一種基于Nakagami統(tǒng)計(jì)模型中參量m對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)藥物破壞 量進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。Nakagami統(tǒng)計(jì)模型中的參量m可以區(qū)分不同的散射子濃度，參量m圖 像可以反映成像對(duì)象的局部散射子濃度分布。超聲造影微泡作為一種散射子，因此，本發(fā)明 采用用參量m圖像來反映微泡在造影區(qū)域的分布。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的工作時(shí)序圖；圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程圖；圖3是本發(fā)明中適形焦域反向合成的具體方法示意圖；圖4是低能量編碼造影成像和常規(guī)超聲造影成像模式下的造影微泡濃度變化示 意圖；圖5是本發(fā)明中基于m參量成像的微泡破壞量評(píng)價(jià)方法示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要包括以下三個(gè)內(nèi)容第一方面，提供將全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)原有的單一診斷成像功能擴(kuò)展為具有載 藥造影微泡局部、定點(diǎn)、適形控制釋放及低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像功能的系統(tǒng)解決方案；第二方面，發(fā)展一種在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)局部、定點(diǎn)藥物控制釋 放的適形焦域反向合成控制的技術(shù)；
第三方面，提供一種基于Nakagami統(tǒng)計(jì)模型中參量m對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)藥物破壞量 進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法；下面對(duì)上述三個(gè)方面的更具體的技術(shù)方案和實(shí)現(xiàn)方法做詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種將全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)原有的單一診斷成像功能擴(kuò)展為具 有載藥造影微泡局部、定點(diǎn)、適形控制釋放及低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像功能的系統(tǒng)解決方 案。本發(fā)明全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)由超聲陣列式換能器、全數(shù)字化超聲成像設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連 接，以及主控PC機(jī)組成。該系統(tǒng)分時(shí)工作的時(shí)序如圖1所示，系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示， 具體做法是步驟1 啟動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化；步驟2 用戶根據(jù)編碼激勵(lì)監(jiān)控成像方法，對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行治療前期監(jiān)控即通過 全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)啟動(dòng)編碼激勵(lì)的監(jiān)控成像發(fā)射序列，對(duì)注入的載藥造影微泡進(jìn)行射 頻數(shù)據(jù)的采集和傳輸步驟3 觀察載藥造影微泡是否在病灶區(qū)域顯影，如果顯影成功繼續(xù)進(jìn)行；步驟4 用戶根據(jù)病灶區(qū)域的大小、形狀、位置等特征并結(jié)合實(shí)際情況和治療方案 選定載藥造影微泡所需斷裂釋放的治療區(qū)域；步驟5 系統(tǒng)根據(jù)用戶選定的治療區(qū)域的大小及位置確定需要合成的基本焦點(diǎn)單 元的大小、位置及個(gè)數(shù)N，再由各基本焦點(diǎn)單元的大小將陣列換能器的所有陣元分為M組， 然后根據(jù)焦點(diǎn)直徑公式反向計(jì)算得到每組陣元的個(gè)數(shù)，保證每組陣元數(shù)之和不超過換能器 陣元總數(shù)，所述焦點(diǎn)直徑公式為Wf = 2. 44XF/nd，其中，F(xiàn)是焦距，λ是發(fā)射的超聲波波 長(zhǎng)，η是參與一次發(fā)射的陣元數(shù)，d是陣元的中心距；步驟3 通過陣列換能器電子聚焦原理及其延時(shí)公式計(jì)算得到每一陣元組各陣元
的激勵(lì)延遲時(shí)間，所述延時(shí)公式為r = f (l-[l + (￥)2]^ + r。,其中，τ C1是中心陣元發(fā)射脈
cF
沖波的時(shí)間或是一個(gè)足夠大的時(shí)間常數(shù)，F(xiàn)是焦距，η是參與一次發(fā)射的陣元數(shù)，d是陣元的 中心距，c是聲速；步驟4 系統(tǒng)的主控PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接傳輸命令給成像設(shè)備，調(diào)用具有以上激勵(lì) 延遲時(shí)間的低強(qiáng)度聚焦控釋脈沖以合成各基本焦點(diǎn)單元，構(gòu)成與用戶選定的治療區(qū)域相匹 配的適形焦域，進(jìn)行載藥造影微泡的定點(diǎn)、局部、適形地釋放；步驟5 全數(shù)字化超聲成像設(shè)備完成載藥造影微泡的控制釋放后，重新啟動(dòng)編碼 激勵(lì)的超聲監(jiān)控成像序列，對(duì)藥物釋放后的病灶區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，完成一次監(jiān)控成像-載藥 微泡斷裂釋放-監(jiān)控成像周期；步驟6 用戶根據(jù)監(jiān)控圖像顯示的載藥造影微泡斷裂釋放情況判斷是否需要對(duì)治 療區(qū)域的剩余區(qū)域進(jìn)行控制釋放，如果需要?jiǎng)t重新啟動(dòng)聚焦控釋脈沖，如果不需要?jiǎng)t移動(dòng) 換能器進(jìn)入另一個(gè)成像平面，重復(fù)以上診斷成像-載藥微泡斷裂釋放-監(jiān)控成像的工作過 程，最后主控PC根據(jù)其獲得的監(jiān)控圖像的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行微泡破壞量計(jì)算，最后對(duì)此次治療 進(jìn)行評(píng)價(jià)。在本發(fā)明中，為了解決傳統(tǒng)模式下在超聲單探頭掃描聲束內(nèi)或B模式掃描成像平 面上載藥微泡不可控制的全場(chǎng)釋放問題，本發(fā)明發(fā)展一種在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上 實(shí)現(xiàn)局部、定點(diǎn)藥物釋放的適形焦域反向合成控制技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中，用戶可以根據(jù)患者病灶形狀、位置、尺寸選定載藥造影微泡需斷裂釋放的治療區(qū)域，確定合成該適形焦域所需要 的基本焦點(diǎn)單元的個(gè)數(shù)N及大小，將換能器的陣元?jiǎng)澐譃镸組，每組用于合成一個(gè)基本焦點(diǎn) 單元，根據(jù)陣列式換能器焦點(diǎn)合成理論反求出每一陣元組的陣元個(gè)數(shù)(保證各組陣元數(shù)相 加不超過換能器陣元總數(shù))及各陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間，按該激勵(lì)延遲時(shí)間啟動(dòng)控釋脈沖， 同時(shí)合成各個(gè)基本焦點(diǎn)單元，最終形成適形焦域。依據(jù)陣列換能器電子聚焦原理及其延時(shí) 公式和焦點(diǎn)直徑計(jì)算公式，基本焦點(diǎn)單元可以在焦點(diǎn)大小、焦距及偏轉(zhuǎn)角度等方面進(jìn)行改 變，因此可計(jì)算得到合成位于一定深度具有一定尺寸的焦點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的各驅(qū)動(dòng)陣元的激勵(lì)延 遲時(shí)間，通過調(diào)用具有該延遲時(shí)間的控釋脈沖實(shí)現(xiàn)不同大小的焦點(diǎn)在藥物釋放平面上任意 位置的定位。請(qǐng)參閱圖3所示，即常規(guī)超聲造影成像系統(tǒng)與本發(fā)明超聲造影監(jiān)控成像系統(tǒng)對(duì)造 影微泡濃度影響的示意圖，從圖中可以看出微泡在常規(guī)超聲造影成像系統(tǒng)中的存活時(shí)間 相較于其在低能量編碼激勵(lì)的超聲造影監(jiān)控成像系統(tǒng)中的存活時(shí)間較短，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)超 聲造影成像中過高的能量使載藥造影微泡斷裂過早的釋放藥物。本發(fā)明超聲造影監(jiān)控成像 采用低能量編碼激勵(lì)的發(fā)射方式，其優(yōu)勢(shì)在于可以降低峰值聲功率，從而避免過高的聲壓 導(dǎo)致載藥微泡的破裂，同時(shí)增加平均聲功率，提升信號(hào)的能量以增加組織的探測(cè)深度和信 噪比。本發(fā)明采用的編碼方式為偽隨機(jī)m序列，設(shè)置內(nèi)部的時(shí)鐘頻率為40MHz，每個(gè) ‘ + ’或者‘_’所代表的時(shí)間長(zhǎng)度為25ns，如果激勵(lì)的波形設(shè)置為‘++++’，則激勵(lì)的時(shí)長(zhǎng) 為100ns，如果激勵(lì)的波形設(shè)置為‘’，則激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)為100ns。如果激勵(lì)波形設(shè)置為 ‘++++’，則激勵(lì)的時(shí)長(zhǎng)為200ns，換能器的發(fā)射波形的頻率為5MHz。本發(fā)明偽隨機(jī)m序 列為7碼長(zhǎng)的m序列的編碼序列111-11-1-1。在發(fā)射的過程中，對(duì)m序列進(jìn)行調(diào)相發(fā)射，m 序列是正負(fù)電平+a，-a的序列波形，當(dāng)為正電平時(shí)，為0相的正弦波形如‘++++’，當(dāng)為 負(fù)電平時(shí)，為Π相正弦波形‘++++’，以此來實(shí)現(xiàn)相位的調(diào)制。在解碼過程中，采用m+1 序列，這種解碼方式能克服m序列自相關(guān)解碼方式產(chǎn)生的直流分量干擾，從而提高信號(hào)的 信噪比和穿透深度。編碼激勵(lì)m序列碼長(zhǎng)越長(zhǎng)，信號(hào)的能量越強(qiáng)，穿透力越強(qiáng)，同時(shí)解碼產(chǎn) 生的旁瓣水平也越低，信噪比也越低。關(guān)于編碼超聲造影成像模塊的工作流程如下所述(1)首先用戶選擇編碼方式，編碼激勵(lì)的波形已在前面詳述；(2)設(shè)置發(fā)射參數(shù)，如編碼激勵(lì)的電壓值，每一條掃描線發(fā)射所使用的陣元數(shù)(本 發(fā)明使用的全數(shù)字化診斷超聲設(shè)備的陣列陣探頭具有128陣元及256個(gè)激勵(lì)通道(正/ 負(fù)))成像深度，焦點(diǎn)位置，掃描線數(shù)，脈沖重復(fù)頻率等；(3)設(shè)置接收參數(shù)，如接收通道數(shù)，即接收的陣元數(shù)(設(shè)備提供最大的接收通道數(shù) 為32)，采樣頻率(可設(shè)置為5/10/20/40MHZ)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的格式(射頻數(shù)據(jù)或者視頻數(shù)據(jù))， 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)存(128/256/384M)等；(4)根據(jù)發(fā)射參數(shù)，對(duì)陣列式換能器進(jìn)行激勵(lì)，發(fā)射結(jié)束后換能器轉(zhuǎn)換為接收狀 態(tài)；(5)根據(jù)接收參數(shù)的設(shè)置，對(duì)組織回波信號(hào)進(jìn)行接收采集；(6)對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行TGC時(shí)間增益補(bǔ)償和濾波；(7)對(duì)每個(gè)通道接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行延遲疊加實(shí)現(xiàn)接收動(dòng)態(tài)聚焦；
(8)對(duì)合成之后的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，解碼選擇m+1序列，同時(shí)存儲(chǔ)解碼之后的射 頻數(shù)據(jù)，這里每個(gè)射頻數(shù)據(jù)點(diǎn)的大小為2字節(jié)；(9)對(duì)射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)檢波，動(dòng)態(tài)壓縮，降采樣等處理；(10)對(duì)上述處理之后的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行成像，并進(jìn)行存儲(chǔ)，每一像素點(diǎn)的大小為1字節(jié)。本發(fā)明還提供了一種基于Nakagami統(tǒng)計(jì)模型中的參量m對(duì)感興趣區(qū)域藥物破壞 量的評(píng)價(jià)方法，具體如下該統(tǒng)計(jì)模型對(duì)超聲散射信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Nakagami統(tǒng)計(jì)模型中的參量m為形狀 參數(shù)，決定統(tǒng)計(jì)分布擬合曲線的形狀，由于不同的散射子濃度得到的回波包絡(luò)統(tǒng)計(jì)具有不 同的形狀，因此可以利用參量m來區(qū)分不同的散射子濃度分布，而且在一定的散射子濃度 范圍內(nèi)，參量m和散射子濃度有很好的正比關(guān)系，因此用參量m進(jìn)行成像，得到的m參量圖 像可以反映成像對(duì)象的局部散射子濃度分布。超聲造影微泡作為一種散射子，可以用m參 量圖像來反映微泡在造影區(qū)域的分布。與常規(guī)超聲監(jiān)控成像利用回波幅度進(jìn)行成像的模式不同，m參量圖像不受動(dòng)態(tài)范 圍、系統(tǒng)增益以及時(shí)間增益補(bǔ)償?shù)榷喾N設(shè)置的影響，而且m參量成像方法可以利用較弱的 回波信號(hào)來得到對(duì)象的散射子濃度分布，能夠在一定程度上減小衰減帶來的影響。所以利 用參量m得到的時(shí)間-參量m曲線(Time-NakagamiParameter m Curves, TNC)同造影成像 血流灌注評(píng)價(jià)中的時(shí)間-強(qiáng)度曲線(Timelntensity Curves)TIC—樣有效，而且可以克服 組織的衰減，聲遮擋，圖像灰度與造影劑濃度的非線性等的影響。本發(fā)明提供了一種新的評(píng)價(jià)微泡破壞量的方法在低能量編碼激勵(lì)的監(jiān)控成像系 統(tǒng)中，對(duì)采集的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行m參量成像，得到序列m參量圖像，如圖5所示，然后根據(jù)治療 區(qū)域在m參量圖像上選擇感興趣區(qū)域，取圖像均值或者中值，代表該區(qū)域散射子的平均濃 度，由此繪制出TNC曲線，通過對(duì)TNC曲線上的前后時(shí)間所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)進(jìn)行減法運(yùn)算，得 到的m參量值之差可以定性的描述超聲造影包膜微泡在兩次監(jiān)控時(shí)間之間的微泡減少量。以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明 的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行治療前期監(jiān)控即對(duì)注入的載藥造影微泡進(jìn)行射頻數(shù)據(jù)的采 集和傳輸；步驟2 觀察載藥造影微泡是否在病灶區(qū)域顯影，如果顯影成功繼續(xù)步驟3 ；步驟3 根據(jù)病灶區(qū)域的大小、形狀、位置特征選定載藥造影微泡所需斷裂釋放的治療區(qū)；步驟4 根據(jù)選定的治療區(qū)域的大小及位置確定需要合成的基本焦點(diǎn)單元的大小、位 置及個(gè)數(shù)N ；步驟5 計(jì)算得到參與合成各基本焦點(diǎn)單元所需陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間； 步驟6 按照步驟5得到的激勵(lì)延遲時(shí)間啟動(dòng)控釋脈沖，同時(shí)合成大小、位置不同的N 個(gè)基本焦點(diǎn)單元，形成與選定的治療區(qū)域相匹配的適形焦域，進(jìn)行載藥造影微泡的定點(diǎn)、局 部、適形地釋放；步驟7 對(duì)藥物釋放后的病灶區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，完成一次監(jiān)控成像-載藥微泡斷裂釋 放-監(jiān)控成像周期；步驟8 根據(jù)監(jiān)控圖像顯示的載藥造影微泡斷裂釋放情況判斷是否需要對(duì)治療區(qū)域的 剩余微泡進(jìn)行控制釋放，如果需要?jiǎng)t重新啟動(dòng)聚焦控釋脈沖，如果不需要?jiǎng)t移動(dòng)換能器進(jìn) 入另一個(gè)成像平面，重復(fù)以上診斷成像-載藥微泡斷裂釋放-監(jiān)控成像的工作過程，最后根 據(jù)獲得的監(jiān)控圖像的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行微泡破壞量計(jì)算，最后對(duì)此次治療進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2.如權(quán)利要求1所述的載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法，其特征在 于所述步驟1中，監(jiān)控成像采用低能量編碼激勵(lì)發(fā)射方式。
3.如權(quán)利要求2所述的載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法，其特征在 于所述步驟1中，發(fā)射方式采用偽隨機(jī)m序列，對(duì)m序列進(jìn)行調(diào)相發(fā)射。
4.如權(quán)利要求3所述的載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法，其特征在 于所述步驟1中，解碼采用m+1序列。
5.如權(quán)利要求1所述的載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法，其特征在 于所述步驟4中，確定需要合成的基本焦點(diǎn)單元的大小、位置及個(gè)數(shù)N后，由各基本焦點(diǎn)單 元的大小將陣列換能器的所有陣元分為M組，然后根據(jù)焦點(diǎn)直徑公式和電子聚焦延遲公式 反向計(jì)算得到每組陣元的個(gè)數(shù)和每組陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間，保證每組陣元數(shù)之和不超過換 能器陣元總數(shù)。
6.一種微泡破壞量評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 在低能量編碼激勵(lì)的監(jiān)控成像系統(tǒng)中，對(duì)采集的射頻數(shù)據(jù)進(jìn)行m參量成像，得 到序列m參量圖像；步驟2 根據(jù)治療區(qū)域在m參量圖像上選擇感興趣區(qū)域，取圖像均值或者中值，代表該 區(qū)域散射子的平均濃度，由此繪制出TNC曲線；步驟3 通過對(duì)步驟2得到的TNC曲線上的前后時(shí)間所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)進(jìn)行減法運(yùn)算，得 到m參量值之差；步驟4 根據(jù)曲線分析載藥造影微泡的減少量確定該區(qū)域的藥物釋放量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種載藥造影微泡的超聲控制釋放及其監(jiān)控成像方法及微泡破壞量評(píng)價(jià)方法，其中，超聲造影監(jiān)控成像方法是在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)攜載藥物的超聲造影包膜微泡的局部、定點(diǎn)、適形控制釋放與低能量編碼激勵(lì)監(jiān)控成像的兩種功能，由此從根本上擴(kuò)展現(xiàn)有全數(shù)字化診斷超聲設(shè)備的工作模式及功能。首先在現(xiàn)有全數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)上發(fā)展攜載藥物的超聲造影包膜微泡局部、定點(diǎn)、適形控制釋放的方法，然后通過低能量編碼激勵(lì)的監(jiān)控成像方法對(duì)藥物釋放前后病灶區(qū)域的載藥造影微泡進(jìn)行監(jiān)控，最后發(fā)展了基于監(jiān)控成像的射頻回波數(shù)據(jù)和感興趣區(qū)域的散射子濃度變化進(jìn)行藥物釋放量評(píng)價(jià)的方法。
文檔編號(hào)A61M37/00GK102113898SQ20101060047
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者萬明習(xí), 宗瑜瑾, 徐姍姍, 徐志安 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)