專利名稱：用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及包括性質(zhì)確定裝置的對(duì)象影響裝置、相應(yīng)的對(duì)象影響方法和相應(yīng)的對(duì)象影響計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
WO 2006/064495 Al公開(kāi)了ー種在心臟熱消融過(guò)程期間監(jiān)測(cè)組織的熱損傷的方法。在消融組織的特定部分同時(shí)，采集該組織相鄰部分的超聲圖像，并且從這些超聲圖像提取指示組織相鄰部分對(duì)熱的生物學(xué)響應(yīng)的參數(shù)。在實(shí)施例中，所述參數(shù)為氣泡的累積，并且基于這個(gè)參數(shù)確定組織相鄰部分的損傷。這種監(jiān)測(cè)方法的目的是檢測(cè)對(duì)組織相鄰部分的不希望損傷。該監(jiān)測(cè)方法因而通過(guò)觀測(cè)超聲圖像中的空間和時(shí)間變化并通過(guò)將這些變化關(guān)聯(lián)到氣泡形成來(lái)監(jiān)測(cè)組織的可能損傷。這種監(jiān)測(cè)導(dǎo)致確定組織可能損傷中的不精確性，因?yàn)?氣泡形成僅反映組織中的高溫，而不是直接與組織損傷程度相關(guān)聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種性質(zhì)確定裝置，其中可以以改善的精度確定對(duì)象的性質(zhì)。本發(fā)明的另ー目的是提供ー種包括性質(zhì)確定裝置的對(duì)象影響裝置并提供相應(yīng)的方法和計(jì)算機(jī)程序。在本發(fā)明的第一方面中，提供一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置，其中所述性質(zhì)確定裝置包括-超聲信號(hào)提供単元，其用于提供通過(guò)如下方式產(chǎn)生的超聲信號(hào)-向所述對(duì)象發(fā)出超聲脈沖，-從所述對(duì)象接收回波序列，以及-根據(jù)所接收的回波序列生成所述超聲信號(hào)，-散射確定單元，其用于確定至少ー個(gè)散射值，該至少ー個(gè)散射值指示灌注對(duì)象的流體對(duì)超聲脈沖的散射，其中所述散射確定單元適于根據(jù)所述超聲信號(hào)確定至少ー個(gè)散射值，-性質(zhì)確定単元，其用于根據(jù)所述至少一個(gè)散射值確定所述對(duì)象的性質(zhì)。由于散射確定單元確定指示流體導(dǎo)致的超聲脈沖散射的至少ー個(gè)散射值，并且由于性質(zhì)確定單元適于根據(jù)所述至少ー個(gè)散射值確定對(duì)象的性質(zhì)，因而能夠基于所述至少ー個(gè)散射值更直接地確定與流體灌注相關(guān)的性質(zhì)。因而，不必使用非常間接的手段，像檢測(cè)氣泡形成，來(lái)確定對(duì)象的性質(zhì)，氣泡形成反映組織中高溫，但其不直接與例如組織損傷程度相關(guān)聯(lián)。這增大了確定對(duì)象的性質(zhì)的精度。散射確定單元可適于確定若干散射值，其中性質(zhì)確定単元可適于基于若干散射值確定性質(zhì)。超聲信號(hào)提供単元可以是存儲(chǔ)單元，在其中已經(jīng)存儲(chǔ)了超聲信號(hào)，或者超聲信號(hào)提供単元可以是數(shù)據(jù)接收単元，像有線或無(wú)線數(shù)據(jù)連接，用于接收所測(cè)量的超聲信號(hào)。此夕卜，超聲信號(hào)提供單?？梢杂捎糜谏沙曅盘?hào)的ー個(gè)或若干超聲換能器構(gòu)成，其中同一超聲換能器能夠發(fā)送超聲脈沖并接收回波序列，或者第一超聲換能器能夠發(fā)送超聲脈沖，并且另ー個(gè)第二超聲換能器能夠接收回波序列。超聲信號(hào)提供單元優(yōu)選地適于針對(duì)不同時(shí)間和對(duì)象內(nèi)的不同深度提供超聲信號(hào)。所提供的超聲信號(hào)優(yōu)選地是M模式圖像。對(duì)象優(yōu)選地是人或動(dòng)物的器官，其中所述器官被像 血液的體液灌注。特別地，對(duì)象優(yōu)選地是心臟，其中心臟的組織被血液灌注。還優(yōu)選地，性質(zhì)確定裝置適于基于至少一個(gè)散射值確定流體對(duì)對(duì)象的灌注程度，特別是，毛細(xì)管灌注程度，來(lái)作為性質(zhì)。特別是，性質(zhì)確定単元適于確定對(duì)象的哪個(gè)部分被灌注，對(duì)象的哪個(gè)部分未被灌注。由于所述至少ー個(gè)散射值指示流體對(duì)超聲脈沖的散射，因而可以基于所述至少ー個(gè)散射值確定對(duì)象的灌注程度，特別是，對(duì)象或?qū)ο蟮囊徊糠质潜还嘧⑦€是未被灌注，即，如果對(duì)象未被流體灌注，散射確定單元能夠確定指示沒(méi)有流體的散射值，并且性質(zhì)確定単元能夠確定例如對(duì)象未被灌注；如果對(duì)象被流體灌注，散射確定單元能夠確定指示存在流體的散射值，性質(zhì)確定単元能夠確定例如對(duì)象被灌注。還優(yōu)選地，所述對(duì)象是生物學(xué)對(duì)象，像心臟或另一包括組織的器官，其中所述性質(zhì)確定單元適于基于所述至少ー個(gè)散射值確定所述組織的一部分包括消融組織還是未被消融組織，作為對(duì)象的性質(zhì)。特別是，性質(zhì)確定単元適于確定組織的哪個(gè)部分被消融，組織的哪個(gè)部分未被消融。通過(guò)消融可以修改對(duì)象的灌注，其中修改灌注能夠修改流體對(duì)超聲脈沖的散射，從而修改所述至少ー個(gè)散射值。因此可以使用所述至少ー個(gè)散射值的修改來(lái)確定消融程度。例如，通過(guò)校準(zhǔn)測(cè)量，可以確定消融過(guò)程開(kāi)始之后，哪些散射值或散射值的哪些變化，對(duì)應(yīng)于消融程度，其中確定散射值，而消融程度是已知的。可以認(rèn)為這些確定的散射值是校準(zhǔn)值，其中然后能夠使用校準(zhǔn)值根據(jù)實(shí)際確定的散射值確定消融程度。可以向組織應(yīng)用增強(qiáng)通過(guò)組織的灌注的手段。這樣的手段例如是像異丙基腎上腺素的血管擴(kuò)張劑。如果增強(qiáng)灌洗，則可以増大消融組織的超聲脈沖散射和未被消融組織的超聲脈沖散射的差異，由于未被消融組織的灌注和未被消融組織流體造成的相應(yīng)的散射將増大，而由于被消融組織未被灌注或僅被灌注一點(diǎn)，因此消融組織區(qū)域中的散射將不會(huì)增大或僅増大一點(diǎn)。這進(jìn)一歩改善了在被消融組織和未被消融組織間區(qū)分的精度。還優(yōu)選地，性質(zhì)確定単元適于確定組織的哪部分是被消融組織，組織的哪部分是未被消融組織，井根據(jù)組織的這些所確定的部分確定消融深度。由于在確定了組織的哪個(gè)部分是被消融組織，組織的哪個(gè)部分是未被消融組織之后，就知道組織之內(nèi)的被消融和未被消融區(qū)域的空間分布，因此可以根據(jù)所確定的組織的被消融和未被消融部分容易地確定消融深度。還優(yōu)選地，所提供的超聲信號(hào)表示流體在a)對(duì)象之內(nèi)不同深度和b)不同時(shí)間中的至少ー個(gè)時(shí)造成的散射，其中由對(duì)應(yīng)于a)不同深度和b)不同時(shí)間中的至少ー個(gè)的采樣窗ロ對(duì)超聲信號(hào)采樣，其中所述散射值確定單元適于確定采樣窗ロ的散射值，其中對(duì)于相應(yīng)的采樣窗ロ，基于所述超聲信號(hào)中對(duì)應(yīng)于相應(yīng)采樣窗ロ的部分確定至少ー個(gè)散射值，并且其中所述性質(zhì)確定單元適于基于針對(duì)相應(yīng)采樣窗ロ確定的至少ー個(gè)散射值確定針對(duì)相應(yīng)采樣窗ロ的性質(zhì)。例如，如果超聲信號(hào)是M模式圖像，可以由對(duì)應(yīng)于特定深度范圍和特定時(shí)間范圍的若干米樣窗ロ對(duì)所述M模式圖像米樣。對(duì)于米樣窗口中的姆個(gè)，可以確定至少ー個(gè)散射值，其中對(duì)于采樣窗ロ中的每個(gè)，可以基于針對(duì)相應(yīng)采樣窗ロ所確定的至少ー個(gè)散射值確定性質(zhì)，特別是，相應(yīng)采樣窗ロ之內(nèi)的組織被消融還是未被消融。這樣允許隨著時(shí)間并在不同深度監(jiān)測(cè)性質(zhì)。特別是，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)性質(zhì)。例如，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消融深度。采樣窗ロ優(yōu)選地是交疊的，因?yàn)槟菢涌梢栽龃蟠_定對(duì)象性質(zhì)的分辨率，而不減小采樣窗ロ的尺寸。不過(guò)，采樣窗ロ也可以是不交疊的。還優(yōu)選地，采樣窗口中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述超聲信號(hào)的若干超聲強(qiáng)度，其中所述散射確定單兀適于根據(jù)相應(yīng)米樣窗ロ內(nèi)的超聲強(qiáng)度直方圖確定米樣窗ロ的至少ー個(gè)散射值。因而，優(yōu)選地針對(duì)米樣窗口中的姆個(gè)，根據(jù)相應(yīng)米樣窗ロ的超聲強(qiáng)度的直方圖確定至少ー個(gè)散射值。特別是，散射確定單元適于基于ー階直方圖和ニ階直方圖中的至少ー個(gè)確定至少ー個(gè)散射值。也可以使用更高階統(tǒng)計(jì)來(lái)確定至少ー個(gè)散射值，例如，可以使用Gabor濾波方法確定所述至少ー個(gè)散射值。
還優(yōu)選地，所述散射確定單元適于確定以下值中的至少ー個(gè)作為所述至少ー個(gè)散射值ー階直方圖的ー階平均值、一階直方圖的ー階方差、ー階直方圖的ー階熵、ニ階直方圖的ニ階熵、ニ階直方圖的ニ階能量、ニ階直方圖的ニ階均一性、ニ階直方圖的ニ階對(duì)比度、ニ階直方圖的ニ階聚類趨勢(shì)、ニ階直方圖的ニ階形狀、ニ階直方圖的ニ階相關(guān)性以及ニ階直方圖的ニ階相關(guān)性導(dǎo)數(shù)。在實(shí)施例中，米樣窗口中的姆個(gè)對(duì)應(yīng)于所述超聲信號(hào)的若干超聲強(qiáng)度，其中所述散射確定單兀適于根據(jù)相應(yīng)米樣窗ロ之內(nèi)的超聲強(qiáng)度之和確定米樣窗ロ的至少ー個(gè)散射值。因而，除了使用基于直方圖的散射值之外或作為替代，也可以使用取決于相應(yīng)采樣窗ロ之內(nèi)超聲強(qiáng)度之和的散射值。例如，散射值可以是相應(yīng)采樣窗ロ之內(nèi)所有超聲強(qiáng)度之和或超聲強(qiáng)度之積的和，其中每對(duì)的超聲強(qiáng)度中的至少ー個(gè)位于相應(yīng)采樣窗ロ之內(nèi)，且其中每個(gè)積包括對(duì)應(yīng)于采集時(shí)間的超聲強(qiáng)度，如果對(duì)象是心臟組織，所述采集時(shí)間由對(duì)象的心臟循環(huán)周期分隔。如果一起使用基于直方圖的散射值和優(yōu)選地不基于直方圖的基于這些和的散射值確定對(duì)象的性質(zhì)，則可以進(jìn)一歩改善確定對(duì)象性質(zhì)的精度。還優(yōu)選地，性質(zhì)確定単元適于向采樣窗ロ應(yīng)用聚類分析，其中根據(jù)針對(duì)相應(yīng)采樣窗ロ確定的至少ー個(gè)散射值對(duì)采樣窗ロ分聚類并向采樣窗ロ的聚類分配性質(zhì)。性質(zhì)確定単元可適于執(zhí)行聚類算法，例如K均值聚類，用于對(duì)散射值分組。如果對(duì)于每個(gè)采樣窗ロ，僅確定單個(gè)散射值，則對(duì)單個(gè)散射值應(yīng)用聚類算法，如果對(duì)于每個(gè)采樣窗ロ確定了若干散射值，針對(duì)單個(gè)采樣窗ロ確定的散射值形成多維特征矢量，則向針對(duì)若干采樣窗ロ確定的多維特征矢量應(yīng)用聚類算法。聚類算法可能分別得到散射值或多維特征矢量的第一聚類，并且因而得到相應(yīng)的采樣窗ロ的第一聚類，以及分別得到散射值或多維特征矢量的第二聚類，并且因而得到相應(yīng)的采樣窗ロ的第二聚類。采樣窗ロ的第一聚類可表示被消融組織，采樣窗ロ的第二聚類可表示未被消融組織?？梢愿鶕?jù)與閾值的比較，確定聚類表示被消融還是未被消融組織，可以通過(guò)校準(zhǔn)測(cè)量確定閾值。因而，可以通過(guò)執(zhí)行閾值處理向采樣窗ロ的聚類分配對(duì)象的性質(zhì)。還可以在開(kāi)始消融之前首先應(yīng)用聚類分析，獲得表示未被消融組織的第一組聚類。然后，在執(zhí)行消融過(guò)程時(shí)連續(xù)應(yīng)用聚類分析。如果聚類分析獲得不屬于第一組聚類的新聚類，可以向這些新聚類分配性質(zhì)“被消融組織”。性質(zhì)確定単元可適于基于至少一個(gè)散射值與至少ー個(gè)閾值的比較來(lái)確定性質(zhì)。例如，可以利用上述米樣窗ロ對(duì)超聲信號(hào)米樣并且可以針對(duì)姆個(gè)米樣窗ロ確定至少ー個(gè)散射值?？梢远x如果米樣窗ロ的散射值高于閾值，則對(duì)應(yīng)于該米樣窗ロ的組織未被消融，如果散射值低于閾值，則對(duì)應(yīng)于該米樣窗ロ的組織被消融。如果針對(duì)同ー米樣窗ロ確定了若干散射值，則可以針對(duì)每個(gè)散射值提供閾值，并且針對(duì)每個(gè)散射值，可以確定相應(yīng)散射值高于還是低于相應(yīng)閾值。例如，如果采樣窗ロ的大部分散射值高于相應(yīng)閾值，則可以定義對(duì)應(yīng)于該米樣窗ロ的組織未被消融，并且例如，如果大部分散射值低于相應(yīng)閾值，則可以定義對(duì)應(yīng)于采樣窗ロ的組織被消融。所述ー個(gè)或若干閾值例如可以通過(guò)校準(zhǔn)測(cè)量確定。如果針對(duì)采樣窗ロ確定了若干散射值，則可以將它們組合成多維特征矢量，即，針對(duì)每個(gè)采樣窗ロ，可以定義多維特征矢量，其中可以將多維特征矢量與閾值矢量比較，以確定相應(yīng)的采樣窗ロ對(duì)應(yīng)于被消融組織還是未被消融組織。還優(yōu)選地，所述超聲信號(hào)提供単元適于提供通過(guò)使用頻率大于IOMHz的超聲波產(chǎn)生的超聲信號(hào)。超聲波優(yōu)選地具有20到40MHz頻率范圍之內(nèi)的頻率，特別是30MHz的頻率。利用這些相對(duì)較高的超聲頻率，得到増大的超聲信號(hào)分辨率。由于超聲信號(hào)的分辨率的增大，因而能夠在超聲信號(hào)中更好地識(shí)別流體造成的超聲脈沖散射導(dǎo)致的超聲信號(hào)模式。因此改善了從超聲信號(hào)提取至少ー個(gè)散射值，因而改善了所確定的性質(zhì)的質(zhì)量。 還優(yōu)選地，所述超聲信號(hào)提供單元是集成到導(dǎo)管或針中的超聲換能器。這允許使用要用于確定例如患者體內(nèi)心臟或另一器官的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置，其中至少超聲換能器可以被引入患者體內(nèi)。性質(zhì)確定単元還可適于基于所確定的至少ー個(gè)散射值確定對(duì)象的特定部分是否包括血管，特別是，動(dòng)脈或靜脈。特別是，可以將所述至少一個(gè)散射值與和血管相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義散射值范圍比較，其中，如果至少一個(gè)散射值在預(yù)定義散射值范圍之內(nèi)，則確定對(duì)象的一部分是血管。也可以通過(guò)校準(zhǔn)測(cè)量確定預(yù)定義散射值范圍，其中在對(duì)象類型已知的同時(shí)確定散射值。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于影響對(duì)象的對(duì)象影響裝置，其中對(duì)象影響裝置包括用于影響對(duì)象的對(duì)象影響單元和權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置。對(duì)象影響裝置優(yōu)選地是用于消融人或動(dòng)物的器官例如心臟的消融裝置。對(duì)象影響單元優(yōu)選地包括消融電極和連接到消融電極的能量源，用于通過(guò)例如射頻(RF)能量加熱對(duì)象。除了適于執(zhí)行RF消融過(guò)程，消融裝置也可適于執(zhí)行另ー種消融，例如光學(xué)消融、冷凍消融、超聲消融、微波消融等。對(duì)象影響裝置優(yōu)選地包括用于控制對(duì)象影響單元的控制單元，其中控制單元適于根據(jù)對(duì)象的性質(zhì)控制對(duì)象影響單元，所述對(duì)象的性質(zhì)由性質(zhì)確定裝置的性質(zhì)確定單元確定。如上所述，對(duì)象的性質(zhì)例如是消融深度。如果對(duì)象影響裝置是根據(jù)消融深度控制的消融裝置，那么可以控制消融裝置使得能夠達(dá)到期望的消融深度。此外，可以確定血管，特別是，動(dòng)脈或靜脈是否位于消融電極前方，作為對(duì)象的性質(zhì)。例如，可以控制消融裝置，使得如果在消融電極前方檢測(cè)到血管，則不開(kāi)始消融或停止消融?？偟貋?lái)說(shuō)，通過(guò)根據(jù)所確定的對(duì)象的性質(zhì)控制對(duì)象的消融，可以改善對(duì)象的消融。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定方法，其中所述性質(zhì)確定方法包括-提供通過(guò)如下方式產(chǎn)生的超聲信號(hào)
-向所述對(duì)象發(fā)出超聲脈沖，-從所述對(duì)象接收回波序列，以及-根據(jù)接收的回波序列生成所述超聲信號(hào)，-確定至少ー個(gè)散射值，該至少ー個(gè)散射值指示灌注對(duì)象的流體導(dǎo)致的超聲脈沖的散射，其中根據(jù)所述超聲信號(hào)確定所述至少ー個(gè)散射值，-根據(jù)所述至少ー個(gè)散射值確定對(duì)象的性質(zhì)。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于影響對(duì)象的對(duì)象影響方法，其中對(duì)象影響方法包括影響對(duì)象和權(quán)利要求12所述的性質(zhì)確定方法的步驟。優(yōu)選地，對(duì)象影響方法包括根據(jù)所確定的對(duì)象的性質(zhì)控制對(duì)對(duì)象的影響的步驟。對(duì)象影響方法優(yōu)選地是用于消融對(duì)象的消融方法，其中，優(yōu)選地根據(jù)所確定的對(duì)象的性質(zhì)，特別是，根據(jù)所確定的消融深度，控制對(duì)象的消融?？梢詫?shí)時(shí)確定消融深度，以便在消融對(duì)象時(shí)控制對(duì)象的消融。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定計(jì)算機(jī)程序，其中性質(zhì)確定計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，該程序代碼模塊用于當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在控制權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述性質(zhì)確定裝置執(zhí)行權(quán)利要求12所述的性質(zhì)確定方法的步驟。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于影響對(duì)象的對(duì)象影響計(jì)算機(jī)程序，其中對(duì)象影響計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，該程序代碼模塊用于當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在控制權(quán)利要求11所述的對(duì)象影響裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述對(duì)象影響裝置執(zhí)行權(quán)利要求13所述的對(duì)象影響方法的步驟。將要理解，權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置、權(quán)利要求11所述的對(duì)象影響裝置、權(quán)利要求12所述的性質(zhì)確定方法、權(quán)利要求13所述的對(duì)象影響方法、權(quán)利要求14所述的性質(zhì)確定計(jì)算機(jī)程序和權(quán)利要求15所述的對(duì)象影響計(jì)算機(jī)程序具有類似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例，特別是，如從屬權(quán)利要求中所定義的那樣。將要理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的任
意組合。參考下文所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見(jiàn)并得到闡述。


在附圖中圖I示意性和示范性示出了用于消融對(duì)象的消融裝置的實(shí)施例；圖2示意性和示范性示出了消融裝置的導(dǎo)管頂端的實(shí)施例；圖3示范性示出了包括被消融組織和未被消融組織的組織的M模式圖像；圖4到13示出了取決于時(shí)間的若干散射值；圖14到16示范性示出了對(duì)象的若干M模式圖像和對(duì)應(yīng)的聚類結(jié)果；圖17和18示出的流程圖示范性例示了聚類算法；圖19示出了 M模式圖像的A線；圖20示意性和示范性示出了用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置的實(shí)施例；圖21示意性和示范性示出了性質(zhì)確定裝置的導(dǎo)管頂端的實(shí)施例；
圖22示出的流程圖示范性圖示了用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定方法的實(shí)施例；圖23示出的流程圖示范性圖示了用于消融對(duì)象的消融方法；以及圖24示意性和示范性示出了活檢針頂端的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖I示意性和示范性示出了用于消融對(duì)象的消融裝置I。消融裝置I包括用于提供對(duì)象3的圖像的圖像提供単元2，在這ー實(shí)施例中，對(duì)象是人20的心臟。消融裝置I還包括用于向心臟3的內(nèi)壁施加能量的導(dǎo)管21。圖2中示意性和示范性示出了導(dǎo)管21的頂端22。導(dǎo)管頂端22包括消融電極4，用于在位置5處向心臟3的壁施加能量以消融該壁。消融電極4經(jīng)由電連接23與能量源24連接，用于在位置5處提供電能。優(yōu)選地，能量源24、電連接23和消融電極4適于在位置5處向心臟3施加射頻(RF)能量。電連接23優(yōu)選是導(dǎo)線。消融電極4、電連接23和能量源24形成對(duì)象影響單元。 導(dǎo)管頂端22還包括用于提供超聲信號(hào)的超聲信號(hào)提供単元18。超聲信號(hào)提供單元18是超聲換能器，其適于向?qū)ο蟀l(fā)出超聲脈沖，從對(duì)象接收回波序列，井根據(jù)接收的回波序列產(chǎn)生超聲信號(hào)。在這ー實(shí)施例中，超聲信號(hào)提供單兀18適于生成表不在不同深度和不同時(shí)間位置5處心臟組織的超聲性質(zhì)的M模式圖像。超聲換能器18適于利用頻率大于IOMHz的超聲波提供超聲信號(hào)，即M模式圖像。超聲波優(yōu)選具有20到40MHz頻率范圍之內(nèi)的頻率，特別是30MHz的頻率。導(dǎo)管頂端包括灌洗開(kāi)ロ 50、51、53，用于允許灌洗流體離開(kāi)導(dǎo)管頂端。由灌洗流體提供單元52提供灌洗流體。灌洗流體提供單元52提供的灌洗流體被引入導(dǎo)管21中，導(dǎo)向?qū)Ч茼敹?2并通過(guò)灌洗開(kāi)ロ 50、51、53離開(kāi)導(dǎo)管頂端22。灌洗流體不僅用于灌洗的目的，而且用作聲學(xué)介質(zhì)，為超聲脈沖和回波序列界定聲學(xué)路徑。優(yōu)選地通過(guò)灌洗開(kāi)ロ 53傳輸超聲脈沖和回波序列。代替提供灌洗開(kāi)ロ 53，也可以使用像聚甲基戊烯的聲學(xué)透明材料。圖像提供単元2優(yōu)選地適于提供心臟3的電子解剖圖。在這ー實(shí)施例中，圖像提供単元2是存儲(chǔ)電子解剖圖的存儲(chǔ)單元?？梢酝ㄟ^(guò)例如用計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)、核成像系統(tǒng)或超聲成像系統(tǒng)產(chǎn)生心臟3的三維圖像，或通過(guò)基于阻抗、磁性或電磁的導(dǎo)管頂端位置跟蹤，以及通過(guò)在心臟壁上的不同位置測(cè)量心臟的電學(xué)性質(zhì)，來(lái)產(chǎn)生電子解剖圖，其中在心臟三維圖像中的相應(yīng)位置處使所測(cè)得的電學(xué)性質(zhì)可視化。例如，電子解剖圖可以是反映解剖學(xué)基質(zhì)的激活序列的激活圖。從這種激活圖可以推導(dǎo)出傳導(dǎo)模式，傳導(dǎo)模式掲示出例如最近激活或折返波的區(qū)域?？梢允褂脕?lái)自激活圖的信息識(shí)別應(yīng)當(dāng)施加能量的消融目標(biāo)。消融裝置I還包括用于在不同位置定位消融電極4的定位単元6、7。定位単元包括具有X射線源25和X射線探測(cè)器26的X射線熒光檢查系統(tǒng)6。X射線源25發(fā)射X射線束27，其橫穿包括導(dǎo)管21的頂端22的心臟3。橫穿過(guò)心臟3的X射線束被X射線探測(cè)器26探測(cè)到。X射線探測(cè)器26根據(jù)探測(cè)到的X射線束生成電信號(hào)，熒光檢查控制単元28使用該電信號(hào)生成X射線投影圖像。熒光檢查控制単元28還適于控制X射線源25和X射線探測(cè)器26。X射線源25和X射線探測(cè)器26可適于能夠繞患者20旋轉(zhuǎn)，以允許X射線熒光檢查系統(tǒng)6在不同方向上生成X射線投影圖像。X射線熒光檢查系統(tǒng)例如是計(jì)算機(jī)斷層攝影熒光檢查系統(tǒng)或C型臂熒光檢查系統(tǒng)。向位置確定單元7提供X射線投影圖像以確定導(dǎo)管頂端22，特別是，消融電極4和/或超聲換能器18在心臟3之內(nèi)的位置。為了基于所提供的X射線投影圖像確定導(dǎo)管頂端22在心臟3之內(nèi)的位置，可以使用已知的位置確定方法。例如，可以在不同的X射線投影圖像中識(shí)別導(dǎo)管頂端22，這允許位置確定單元確定導(dǎo)致導(dǎo)管頂端22的相應(yīng)投影的X射線路徑。位置確定單元7可適于從這些路徑的交點(diǎn)確定心臟3之內(nèi)導(dǎo)管頂端22的位置?；蛘?，可以從X射線投影圖像，例如利用反向投影算法生成心臟3之內(nèi)導(dǎo)管頂端22的三維圖像，其中位置確定單元7可適于通過(guò)在所生成的三維圖像中識(shí)別心臟3之內(nèi)的導(dǎo)管頂端22來(lái)確定導(dǎo)管頂端22在心臟3之內(nèi)的位置。位置確定單元7還可適于確定導(dǎo)管頂端22的取向。在其他實(shí)施例中，定位単元可以包括其他器件，例如，磁共振成像系統(tǒng)或在導(dǎo)管頂端22處的位置傳感器，用于確定導(dǎo)管頂端22在心臟3之內(nèi)的位置以及任選還確定其取向。定位単元可適于允許實(shí)時(shí)定位導(dǎo)管頂端22。
消融裝置I還包括導(dǎo)航單元29，導(dǎo)航單元用于將導(dǎo)管21，特別是導(dǎo)管頂端22導(dǎo)航到對(duì)象3之內(nèi)的期望位置。導(dǎo)航單元29可適于允許用戶根據(jù)導(dǎo)管頂端22的確定的位置和優(yōu)選的取向，完全手動(dòng)地或半自動(dòng)地對(duì)導(dǎo)管21導(dǎo)航。導(dǎo)管22包括內(nèi)置的引導(dǎo)器件(圖I中未示出)，可以由導(dǎo)航單元29控制引導(dǎo)器件。例如，可以利用操舵索操縱和導(dǎo)航導(dǎo)管29，以便將導(dǎo)管頂端22引導(dǎo)到對(duì)象3之內(nèi)的期望位置。消融裝置I還包括散射確定單元8，散射確定單元用于確定指示心臟組織之內(nèi)血液對(duì)超聲脈沖的散射的至少ー個(gè)散射值，其中散射確定單元8適于根據(jù)超聲信號(hào)確定至少ー個(gè)散射值。圖3示意性和示范性地示出了 M模式圖像的超聲信號(hào)30。M模式圖像根據(jù)時(shí)間t和組織之內(nèi)的不同深度d示出了超聲信號(hào)的超聲強(qiáng)度。在A指示的第一時(shí)間段中，組織被血液灌注，在B指示的第二時(shí)間段中，組織未被血液灌注。血液灌注的組織對(duì)應(yīng)于未被消融的組織，無(wú)血液灌注的組織對(duì)應(yīng)于被消融的組織。由采樣窗ロ 31對(duì)M模式圖像采樣，采樣窗ロ 31不交疊并沿著M模式圖像的整個(gè)深度范圍延伸。散射值確定単元8適于根據(jù)相應(yīng)米樣窗ロ 31之內(nèi)的超聲強(qiáng)度的直方圖針對(duì)姆個(gè)米樣窗ロ 3確定若干散射值。特別是，散射確定單元8適于基于ー階直方圖和ニ階直方圖中的至少ー個(gè)確定散射值。然而，也可以使用更高階統(tǒng)計(jì)確定散射值，例如，可以使用Gabor濾波方法確定所述至少ー個(gè)散射值。散射確定單元8可適于確定以下值中的若干作為相應(yīng)采樣窗ロ 31的散射值ー階直方圖的ー階平均值Hi1，一階直方圖的ー階方差m2，一階直方圖的ー階熵m3，ニ階直方圖的ニ階熵Ii1，ニ階直方圖的ニ階能量n2，ニ階直方圖的ニ階均一性n3，ニ階直方圖的ニ階對(duì)比度n4，ニ階直方圖的ニ階聚類趨勢(shì)n5，ニ階直方圖的ニ階形狀n6，ニ階直方圖的ニ階相關(guān)性n7以及ニ階直方圖的ニ階相關(guān)性導(dǎo)數(shù)n8和n9。一階直方圖是標(biāo)準(zhǔn)直方圖，其中對(duì)于不同的超聲強(qiáng)度，即對(duì)于不同的超聲強(qiáng)度箱(bin)，確定具有強(qiáng)度I的像素?cái)?shù)量P (I)，即位于相應(yīng)的強(qiáng)度箱中的像素?cái)?shù)量P (I)。這個(gè)ー階直方圖的ー階平均值Hl1可以由以下公式定義Hi1 = Σ IP ⑴，(I)可以由以下公式定義ー階方差m2和ー階熵m3 m2 = Σ (In1)2P(I)以及(2)m3 = - Σ P (I) Iog2P (I).(3)
在公式(I)到(3)中，在不同超聲強(qiáng)度I上進(jìn)行求和。ニ階值優(yōu)選地基于所謂的共生矩陣，例如，在S. Theodoridis等人的“PatternRecognition”一書(shū)(Academic Press, 2003)中公開(kāi)了這種矩陣。ニ階值還考慮M模式圖像
中超聲強(qiáng)度的相對(duì)位置，并且ニ階值基于ニ階直方圖，可以由以下公式定義
權(quán)利要求
1.一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置，其中，所述性質(zhì)確定裝置包括 -超聲信號(hào)提供單元(18)，其用于提供通過(guò)如下方式產(chǎn)生的超聲信號(hào) -向所述對(duì)象發(fā)出超聲脈沖， -從所述對(duì)象接收回波序列，以及 -根據(jù)所接收的回波序列生成所述超聲信號(hào)， -散射確定單元(8)，其用于確定至少一個(gè)散射值，所述至少一個(gè)散射值指示灌注所述對(duì)象的流體對(duì)所述超聲脈沖的散射，其中，所述散射確定單元(8 )適于根據(jù)所述超聲信號(hào)確定所述至少一個(gè)散射值， -性質(zhì)確定單元(15)，其用于根據(jù)所述至少一個(gè)散射值確定所述對(duì)象的性質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述對(duì)象(3)是包括組織的生物學(xué)對(duì)象，并且其中，所述性質(zhì)確定單元(15)適于基于所述至少一個(gè)散射值確定所述組織的一部分包括消融組織還是未被消融組織，作為所述對(duì)象的所述性質(zhì)。
3.如權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所提供的超聲信號(hào)表示所述流體在a)所述對(duì)象之內(nèi)不同深度和b)不同時(shí)間中的至少一個(gè)時(shí)造成的散射，其中，通過(guò)對(duì)應(yīng)于a)不同深度和b)不同時(shí)間中的所述至少一個(gè)的采樣窗口對(duì)所述超聲信號(hào)采樣，其中，所述散射值確定單兀(8)適于確定所述米樣窗口的散射值，其中，針對(duì)相應(yīng)米樣窗口，基于所述超聲信號(hào)中對(duì)應(yīng)于所述相應(yīng)采樣窗口的部分確定至少一個(gè)散射值，并且其中，所述性質(zhì)確定單元適于基于針對(duì)所述相應(yīng)米樣窗口確定的所述至少一個(gè)散射值確定所述相應(yīng)米樣窗口的性質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述采樣窗口中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述超聲信號(hào)的若干超聲強(qiáng)度，并且其中，所述散射確定單兀適于根據(jù)所述相應(yīng)米樣窗口之內(nèi)的所述超聲強(qiáng)度的直方圖確定采樣窗口的至少一個(gè)散射值。
5.如權(quán)利要求4所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述散射確定單元適于基于一階直方圖和二階直方圖中的至少一個(gè)確定所述至少一個(gè)散射值。
6.如權(quán)利要求5所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述散射確定單元適于確定以下值中的至少一個(gè)作為所述至少一個(gè)散射值所述一階直方圖的一階平均值、所述一階直方圖的一階方差、所述一階直方圖的一階熵、所述二階直方圖的二階熵、所述二階直方圖的二階能量、所述二階直方圖的二階均一性、所述二階直方圖的二階對(duì)比度、所述二階直方圖的二階聚類趨勢(shì)、所述二階直方圖的二階形狀、所述二階直方圖的二階相關(guān)性以及所述二階直方圖的二階相關(guān)性導(dǎo)數(shù)。
7.如權(quán)利要求3所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述采樣窗口中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述超聲信號(hào)的若干超聲強(qiáng)度，并且其中，所述散射確定單兀適于根據(jù)所述相應(yīng)米樣窗口之內(nèi)的所述超聲強(qiáng)度之和確定米樣窗口的至少一個(gè)散射值。
8.如權(quán)利要求3所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述性質(zhì)確定單元適于向所述采樣窗口應(yīng)用聚類分析，其中，根據(jù)針對(duì)所述相應(yīng)采樣窗口確定的所述至少一個(gè)散射值對(duì)所述采樣窗口聚類，并且所述性質(zhì)確定單元適于向采樣窗口的所述聚類分配性質(zhì)。
9.如權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述超聲信號(hào)提供單元(18)適于提供利用頻率大于IOMHz的超聲波產(chǎn)生的超聲信號(hào)。
10.如權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置，其中，所述超聲信號(hào)提供單元(18)是集成到導(dǎo)管或針中的超聲換能器。
11.一種用于影響對(duì)象的對(duì)象影響裝置，所述對(duì)象影響裝置包括用于影響所述對(duì)象的對(duì)象影響單元(4，23，24)和如權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置。
12.一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定方法，其中，所述性質(zhì)確定方法包括 -提供通過(guò)如下方式產(chǎn)生的超聲信號(hào) -向所述對(duì)象發(fā)出超聲脈沖， -從所述對(duì)象接收回波序列，以及 -根據(jù)所接收的回波序列生成所述超聲信號(hào)， -確定至少一個(gè)散射值，所述至少一個(gè)散射值指示灌注所述對(duì)象的流體對(duì)所述超聲脈沖的散射，其中，根據(jù)所述超聲信號(hào)確定所述至少一個(gè)散射值， -根據(jù)所述至少一個(gè)散射值確定所述對(duì)象的性質(zhì)。
13.一種用于影響對(duì)象的對(duì)象影響方法，其中，所述對(duì)象影響方法包括影響所述對(duì)象以及如權(quán)利要求12所述的性質(zhì)確定方法的步驟。
14.一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定計(jì)算機(jī)程序，所述性質(zhì)確定計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，所述程序代碼模塊用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在控制如權(quán)利要求I所述的性質(zhì)確定裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述性質(zhì)確定裝置執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的性質(zhì)確定方法的步驟。
15.一種用于影響對(duì)象的對(duì)象影響計(jì)算機(jī)程序，所述對(duì)象影響計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，所述程序代碼模塊用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在控制如權(quán)利要求11所述的對(duì)象影響裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述對(duì)象影響裝置執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的對(duì)象影響方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定對(duì)象的性質(zhì)的性質(zhì)確定裝置，所述對(duì)象優(yōu)選地是心臟。超聲信號(hào)提供單元提供所述對(duì)象的超聲信號(hào)，散射確定單元(8)根據(jù)所述超聲信號(hào)確定至少一個(gè)散射值，該至少一個(gè)散射值指示由灌洗所述對(duì)象的流體導(dǎo)致的超聲脈沖散射。性質(zhì)確定單元(15)根據(jù)所述至少一個(gè)散射值確定所述對(duì)象的性質(zhì)。與基于氣泡形成的組織損傷檢測(cè)方法相比，基于流體導(dǎo)致的超聲脈沖散射可以較為直接地確定與灌洗相關(guān)的對(duì)象的性質(zhì)，例如組織被消融還是未被消融，因而提高確定所述對(duì)象的性質(zhì)的精度。
文檔編號(hào)A61B8/08GK102858252SQ201180020819
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者G·A·哈克斯, F·左, S·德拉迪, S·A·W·?？萧?shù)? N·米哈伊洛維奇 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司