專(zhuān)利名稱(chēng)：基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在腫瘤的發(fā)病率非常高，化療是治療腫瘤的重要手段，在醫(yī)學(xué)臨床中，評(píng)價(jià)化療效果的主要手段是一般病人經(jīng)過(guò)三個(gè)化療療程后進(jìn)行CT、超聲或核磁共振MR等影像檢查，通過(guò)測(cè)量腫瘤的長(zhǎng)徑和短徑大小，與化療前的影像進(jìn)行比較，對(duì)比其長(zhǎng)徑和短徑的變化，判斷腫瘤大小的變化從而判定化療的療效。但CT、MR和超聲等影像檢查均是宏觀的形態(tài)學(xué)檢查，提供的是形態(tài)學(xué)信息，因此此種觀察腫瘤體積變化的方法是比較宏觀的評(píng)價(jià)方法。由于一個(gè)療程的化療可能不足以引起腫瘤體積的明顯變化，因此這種宏觀的檢查一般是三個(gè)療程后才進(jìn)行。臨床醫(yī)學(xué)的記錄表明，有些病人對(duì)某些化療藥不敏感，三個(gè)療程的治療給病人帶來(lái)了很大的損傷，但治療效果不大。病理研究表明，腫瘤在形態(tài)改變之前，其微結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化。如果能在化療的早期，即化療第三個(gè)療程開(kāi)始前，在形態(tài)學(xué)改變前可以檢測(cè)到病理組織的微結(jié)構(gòu)是否變化以及改變程度，即可發(fā)現(xiàn)病人對(duì)化療藥的敏感程度。如果不敏感，可及時(shí)更換化療藥，使病人免受無(wú)謂的傷害和錯(cuò)過(guò)良好的治療時(shí)機(jī)。但現(xiàn)有的檢查手段無(wú)法及時(shí)提供腫瘤早期化療效果的有效評(píng)價(jià)。醫(yī)學(xué)研 究表明，有效化療后的腫瘤組織微結(jié)構(gòu)會(huì)變得疏松些，而利用超聲背散射射頻RF信號(hào)通過(guò)頻譜分析的算法可以定征組織微結(jié)構(gòu)，研究表明，超聲背散射信號(hào)的質(zhì)心頻率相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的質(zhì)心頻率的偏移量會(huì)隨著組織的疏密而變化，組織越密，偏移量越大；反之，偏移量越小。因此根據(jù)背散射信號(hào)的頻譜偏移量計(jì)算得到的療效評(píng)分可以在化療早期就發(fā)現(xiàn)腫瘤微結(jié)構(gòu)的變化，根據(jù)微結(jié)構(gòu)的變化可以有效評(píng)價(jià)腫瘤的化療效果，給化療科醫(yī)生制定化療方案提供早期的、有效的定量參考信息，可以使對(duì)某化療藥不敏感的病人免于繼續(xù)接受同種化療藥的化療，而應(yīng)考慮更換化療藥，從而不會(huì)錯(cuò)過(guò)有利的治療時(shí)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，該方法可以在化療早期檢測(cè)腫瘤微結(jié)構(gòu)的變化，根據(jù)微結(jié)構(gòu)的變化可以有效評(píng)價(jià)腫瘤的化療效果，給化療科醫(yī)生制定化療方案提供早期的、有效的定量信息，為醫(yī)生制定下次化療療程方案時(shí)提供有用的參考信息。本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟(I)使用超聲探頭掃描待測(cè)的腫瘤區(qū)，分別獲取化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號(hào)；針對(duì)化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號(hào)分別進(jìn)行下面步驟(2)- (5)的操作；
(2)對(duì)回波射頻RF信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和濾波，得到B型圖；(3)在B型圖上選擇感興趣區(qū)域R0I，截取對(duì)應(yīng)的背散射射頻RF信號(hào)，大小為N條聲束，每條聲束線長(zhǎng)度為L(zhǎng)個(gè)射頻取樣數(shù)據(jù)(L〈1024)；(4)對(duì)ROI內(nèi)的每條聲束施以等長(zhǎng)的漢寧(hanning)窗或漢明(hanmming)窗處理，并作快速傅里葉變換(FFT);將N條聲束的FFT結(jié)果作平均處理，得到ROI的功率幅度譜；(5)計(jì)算ROI的功率幅度譜的質(zhì)心頻率；(6)獲取焦點(diǎn)處平板反射信號(hào)，作為表征發(fā)射信號(hào)的參考信號(hào)，作FFT變換，計(jì)算反射信號(hào)的功率幅度譜，然后計(jì)算其質(zhì)心頻率，然后再根據(jù)上述步驟計(jì)算得到的化療前的功率幅度譜的質(zhì)心頻率、化療后的功率幅度譜的質(zhì)心頻率，計(jì)算療效評(píng)分，對(duì)早期療效進(jìn)行評(píng)價(jià)?！ぞ唧w的，所述步驟(I)是使用寬頻線陣超聲探頭掃描待測(cè)的腫瘤區(qū)，超聲波的傳播受到腫瘤微結(jié)構(gòu)的作用，回波由同一線陣探頭接收，經(jīng)過(guò)射頻放大和時(shí)間增益補(bǔ)償，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換、延時(shí)合成，進(jìn)而獲取回波射頻RF信號(hào)。具體的，所述步驟(2)，得到B型圖的具體步驟是將回波射頻RF信號(hào)作對(duì)數(shù)壓縮得到r (Ts)，采用Hilbert變換得到
權(quán)利要求
1.基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟(O使用超聲探頭掃描待測(cè)的腫瘤區(qū)，分別獲取化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號(hào)；針對(duì)化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號(hào)分別進(jìn)行下面步驟(2)- (5)的操作； (2)對(duì)回波射頻RF信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和濾波，得到B型圖； (3)在B型圖上選擇感興趣區(qū)域ROI，截取對(duì)應(yīng)的背散射射頻RF信號(hào)，大小為N條聲束，每條聲束線長(zhǎng)度為L(zhǎng)個(gè)射頻取樣數(shù)據(jù)； (4)對(duì)ROI內(nèi)的每條聲束施以等長(zhǎng)的漢寧窗或漢明窗處理，并作快速傅里葉變換JfN條聲束的FFT結(jié)果作平均處理，得到ROI的功率幅度譜； (5)計(jì)算ROI的功率幅度譜的質(zhì)心頻率； (6)獲取焦點(diǎn)處平板反射信號(hào)，作為表征發(fā)射信號(hào)的參考信號(hào)，作FFT變換，計(jì)算反射信號(hào)的功率幅度譜，然后計(jì)算其質(zhì)心頻率，然后再根據(jù)上述步驟計(jì)算得到的化療前的功率幅度譜的質(zhì)心頻率、化療后的功率幅度譜的質(zhì)心頻率，計(jì)算療效評(píng)分，對(duì)早期療效進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(I)中使用寬頻線陣超聲探頭掃描待測(cè)的腫瘤區(qū)，回波由同一線陣探頭接收，經(jīng)過(guò)射頻放大和時(shí)間增益補(bǔ)償，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換、延時(shí)合成，進(jìn)而獲取回波射頻RF信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(2)，得到B型圖的具體步驟是將回波射頻RF信號(hào)作對(duì)數(shù)壓縮得到r (Ts)，采用Hilbert變換得到
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(3)中，在B型圖上選擇感興趣區(qū)域的原則是避免大的反射界面，確保獲取的信號(hào)主要來(lái)源于背散射，根據(jù)RF時(shí)間序列的波動(dòng)大小來(lái)判斷大界面是否存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(4)中，對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)的每條聲束施以等長(zhǎng)的漢寧窗或漢明窗處理，然后補(bǔ)零至長(zhǎng)度1024，作FFT變換得F (f)，令Fr (f) =F (f) *F* (f) /L得到每條聲束的功率幅度譜，最后N條聲束的功率幅度譜平均，即得感興趣區(qū)域的功率幅度譜R(f)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述感興趣區(qū)域的功率幅度譜的質(zhì)心頻率計(jì)算方法如下
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(5)中在計(jì)算感興趣區(qū)域的功率幅度譜的質(zhì)心頻率時(shí)，取η個(gè)感興趣區(qū)域，分別求取這η個(gè)感興趣區(qū)域的質(zhì)心頻率，然后將其平均值作為該腫瘤感興趣區(qū)域的質(zhì)心頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(6)中，焦點(diǎn)處平板反射信號(hào)頻譜的質(zhì)心頻率即發(fā)射信號(hào)的質(zhì)心頻率定義為
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法， 其特征在于，設(shè)化療前的功率幅度譜的質(zhì)心頻率為化療后的功率幅度譜的質(zhì)心頻率為 f；2，焦點(diǎn)處平板反射信號(hào)頻譜的質(zhì)心頻率為fo，評(píng)價(jià)公式定義為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟(1)寬頻超聲線陣探頭掃描待測(cè)的腫瘤區(qū)，用同一探頭分別獲取化療前后的回波射頻RF信號(hào)；(2)解調(diào)并得到B型圖；(3)在B型圖上選擇腫瘤的感興趣區(qū)ROI，截取背散射射頻RF信號(hào)；(4)計(jì)算ROI的功率幅度譜；(5)計(jì)算質(zhì)心頻率；(6)獲取焦點(diǎn)處平板反射信號(hào)作為參考信號(hào)，計(jì)算其質(zhì)心頻率；(7)根據(jù)上述步驟得到的化療前后和參考信號(hào)的質(zhì)心頻率，計(jì)算療效評(píng)分，據(jù)此對(duì)腫瘤的早期療效進(jìn)行評(píng)價(jià)。本方法提出在化療早期根據(jù)腫瘤微結(jié)構(gòu)的變化對(duì)腫瘤的化療效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的概念，為評(píng)價(jià)腫瘤化療療效提供了客觀依據(jù)。
文檔編號(hào)A61B8/08GK103040487SQ20121055642
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者林春漪, 周建華, 黃慶華, 姚若河 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)