RU2795207C1 - Способ и устройство для обработки ультразвуковых сигналов, устройство и носитель информации - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к способу и устройству

ультразвукового определения состояния ткани-мишени в клинической диагностике. Способ включает в себя получение целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, определение акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала, выполнение обработки данных для оценки ткани-мишени, исходя из акустического характерного параметра ткани-мишени. Оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени на нескольких частотах, чтобы компоненты сигналов изменялись. Соответственно, устройство содержит модуль получения целевого ультразвукового сигнала путем детектирования ткани-мишени динамическим широкополосным ультразвуковым датчиком, возбуждаемым сигналами, содержащими разные частоты; модуль определения акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала; и модуль обработки данных для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Изобретения позволяют повысить точность оценки ткани-мишени. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится, в общем, к технической области ультразвуковой технологии и, в частности, к способу и устройству для обработки ультразвуковых сигналов, устройству и носителю информации.

Уровень техники

По мере развития науки и техники технология ультразвуковой визуализации широко используется в различных областях и применяется в клинической диагностике благодаря ее преимуществам, таким как: в реальном времени, недорогая, неинвазивная и применение неионизирующего излучения. Количественное ультразвуковое исследование позволяет предоставить лечащему персоналу вполне удобную количественную оценку, например, эластичности и кровотока.

Однако количественное ультразвуковое исследование связано с характеристиками сигнала самого ультразвука, и на них легко могут повлиять другие сигналы в ткани или вокруг нее. Поэтому, то, как точно определить состояние ткани-мишени с использованием ультразвуковой технологии, становится актуальной технической задачей.

Сущность изобретения

Настоящая заявка обеспечивает способ и устройство для обработки ультразвуковых сигналов, устройство и носитель информации с целью устранения недостатков предшествующего уровня техники, которые состоят в том, что состояние ткани-мишени не определяется точно.

Первый аспект настоящего изобретения предусматривает способ обработки ультразвуковых сигналов, включающий в себя:

получение целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени;

определение акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала; и

выполнение обработки данных для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени.

Второй аспект настоящего изобретения предусматривает устройство для обработки ультразвуковых сигналов, включающее в себя:

модуль получения, выполненный с возможностью получения целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени;

модуль определения, выполненный с возможностью определения акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала; и

модуль обработки, выполненный с возможностью выполнения обработки для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени.

Третий аспект настоящего изобретения предусматривает компьютерное устройство, включающее в себя: по меньшей мере один процессор и память;

где память хранит компьютерную программу, и по меньшей мере один процессор исполняет компьютерную программу, хранящуюся в памяти, для реализации способа, предусмотренного в первом аспекте.

Четвертый аспект настоящего изобретения предусматривает машиночитаемый носитель информации, где машиночитаемый носитель информации хранит компьютерную программу, и компьютерная программа при ее исполнении реализует способ, предусмотренный в первом аспекте.

В настоящей заявке предложены способ и устройство для обработки ультразвуковых сигналов, компьютерное устройство и носитель информации, где акустический характерный параметр ткани-мишени определяется на основе целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени рассматриваются в полном объеме на ряде частот, так чтобы изменялись компоненты сигналов, в результате чего повышается точность оценки ткани-мишени.

Краткое описание чертежей

Для того чтобы более четко пояснить варианты осуществления настоящего изобретения или технические решения предшествующего уровня техники, ниже кратко описаны чертежи, которые необходимо использовать при описании вариантов осуществления изобретения или предшествующего уровня техники. Очевидно, что чертежи в последующем описании являются некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники могут получить другие чертежи, в соответствии с этими чертежами, без приложения творческих усилий.

Фиг. 1 - блок-схема способа обработки ультразвуковых сигналов, представленного в варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 - блок-схема способа обработки ультразвуковых сигналов, представленного в другом варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 - схематичная структурная схема устройства для обработки ультразвуковых сигналов, представленного в варианте осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 4 - структурная схема компьютерного устройства, представленного в варианте осуществления настоящего изобретения.

На приведенных выше чертежах показаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, которые будут описаны более подробно позже. Эти чертежи и текстовые описания никоим образом не предназначены для ограничения объема концепции настоящего изобретения, а предназначены для пояснения концепции настоящего изобретения специалистам в данной области техники путем ссылки на конкретные варианты осуществления.

Подробное описание изобретения

Для того чтобы сделать задачу, техническое решение и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения более понятными, техническое решение в вариантах осуществления настоящего изобретения будет ясно и полностью описано ниже со ссылкой на чертежи в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления являются частью вариантов осуществления настоящего изобретения, а не всеми из них. Основываясь на вариантах осуществления, представленных в настоящей заявке, все другие варианты, полученные специалистами в данной области техники без творческих усилий, входят в объем охраны настоящего изобретения.

Способ обработки ультразвуковых сигналов, предусмотренный в вариантах осуществления настоящего изобретения, адаптирован к сценарию, в котором ткань-мишень определяется путем использования динамического широкополосного датчика для получения ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот ткани-мишени, и состояние ткани-мишени определяется на основе ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот ткани-мишени. Тканью-мишенью может быть, но без ограничений, ткань печени, мышечная ткань, жировая ткань, ткань молочной железы, ткань щитовидной железы и другая ткань. Состояние ткани-мишени может быть нормальным состоянием или патологическим состоянием, и, если состояние является патологическим состоянием, оно может включать в себя тип патологии и соответствующий уровень патологии. Если взять ткань печени в качестве примера, патологическое состояние включает в себя жировую дистрофию печени, опухоль и т.д., и жировая дистрофия печени может включать в себя легкую жировую дистрофию печени, умеренную жировую дистрофию печени и тяжелую жировую дистрофию печени и т.д. Конкретный уровень патологии может быть установлен в соответствии с фактической необходимостью и не ограничивается вариантами осуществления настоящего изобретения.

Кроме того, такие термины, как «первый», «второй», используются только в описательных целях, и их не следует понимать как указывающие или подразумевающие относительную важность или неявно указывающие количество указанных технических признаков. В описании следующих вариантов осуществления термин «несколько» относится к двум или более чем к двум, если не указано иное.

Следующие конкретные варианты осуществления могут быть объединены друг с другом, и в некоторых вариантах осуществления могут не повторяться одни и те же или аналогичные концепции, или процессы. Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Первый вариант осуществления

Данный вариант осуществления предусматривает способ обработки ультразвуковых сигналов, используемый для обработки ультразвукового сигнала в широком динамическом диапазоне для определения состояния ткани-мишени. Объектом исполнения настоящего варианта осуществления является устройство для обработки ультразвуковых сигналов, и это устройство может быть предусмотрено в компьютерном устройстве.

На фиг. 1 показана блок-схема способа обработки ультразвуковых сигналов, предусмотренного в данном варианте осуществления, причем способ включает в себя:

Этап 101: получение целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени.

В частности, ткань-мишень может быть определена динамическим широкополосным ультразвуковым датчиком, для того чтобы получить исходный ультразвуковой сигнал в динамическом широком диапазоне частот, и исходный ультразвуковой сигнал обрабатывается для получения целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени.

Динамическая широкополосность означает, что ультразвуковой датчик может работать в довольно широком диапазоне частот сигнала, а центральная частота датчика динамически регулируется. В частности, широкополосность обычно означает, что отношение между диапазоном частот сигнала, в котором может работать ультразвуковой датчик, и центральной частотой больше или равно 60%. Целевой ультразвуковой сигнал в динамическом широком диапазоне относится к ультразвуковому сигналу, полученному путем использования широкополосного датчика для определения ткани-мишени при возбуждении различных центральных частот.

В качестве иллюстрации, в области медицины отношение между полосой пропускания ультразвукового датчика и центральной частотой больше или равно 60%, и охватываются частоты сигнала от 0,1 МГц до 100 МГц. Конечно, такой диапазон частот не является ограничительным для ультразвукового датчика, и может также использоваться ультразвуковой датчик другого диапазона, например, для воздушных или геологических применений используется частота в диапазоне 20 Гц - 0,5 МГц. Например, если диапазон частот ультразвукового датчика составляет 1 МГц - 10 МГц, то полоса пропускания ультразвукового датчика составляет 9 МГц, а, если центральная частота равна 5 МГц, то отношение между полосой пропускания ультразвукового датчика и центральной частотой составляет 9/5*100%=180%.

Тканью-мишенью может быть ткань человека или животного, такая как ткань печени, мышечная ткань, жировая ткань, ткань молочной железы или ткань щитовидной железы, или ткань в воздушном или геологическом аспектах, что не ограничивается данным вариантом осуществления.

Ультразвуковой датчик подключен к устройству ультразвуковой визуализации для получения ультразвукового эхо-сигнала или отраженного волнового сигнала ткани-мишени, который в вариантах осуществления настоящего изобретения называется исходным ультразвуковым сигналом. Исходный ультразвуковой сигнал может быть одномерным, двухмерным или трехмерным, что устанавливается на основе фактической необходимости. Устройство ультразвуковой визуализации может включать в себя передающее устройство, приемное устройство, устройство для обработки изображений и т.д. Так как ультразвуковой датчик представляет собой динамический широкополосный ультразвуковой датчик, полученный исходный ультразвуковой сигнал включает в себя, по меньшей мере, сигналы двух частот.

При необходимости может быть выполнена калибровка данных в отношении исходного ультразвукового сигнала для получения целевого ультразвукового сигнала. Калибровка данных должна выполняться по исходному ультразвуковому сигналу, так как на полученный исходный ультразвуковой сигнал влияет направленность ультразвукового датчика, конфигурация фокусировки или настройка датчика, чувствительность датчика, коэффициент усиления системы и другие способы обработки сигналов и т.д.

При необходимости интересующий компонент также может быть выделен из исходного ультразвукового сигнала, и выделение интересующего компонента конкретно относится к извлечению интересующей информации из исходного ультразвукового сигнала. Например, при определении ткани печени полученный исходный ультразвуковой сигнал может включать в себя ультразвуковой сигнал подкожной ткани и ультразвуковой сигнал ткани печени, и ультразвуковой сигнал ткани печени необходимо выделить из исходного ультразвукового сигнала. В другом примере исходный ультразвуковой сигнал включает частотный диапазон 1-20 МГц, и, согласно реальному опыту, высокая частота будет сильно затухать при достижении ткани-мишени и поэтому она не будет иметь эффективного влияния. Ультразвуковой сигнал в диапазоне 1-5 МГц может быть извлечен из исходного ультразвукового сигнала для использования в качестве целевого ультразвукового сигнала и т.д. Обработка может выполняться в соответствии с фактическими условиями, которые не ограничиваются данным вариантом осуществления.

После получения исходного ультразвукового сигнала, после определенной обработки может быть получен целевой ультразвуковой сигнал в динамическом широком диапазоне, соответствующем ткани-мишени.

При необходимости, после получения исходного ультразвукового сигнала сигналы различных частот исходного ультразвукового сигнала могут быть получены посредством частотной фильтрации, или вейвлет-разложения, или т.п.

Этап 102: определение акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала.

В частности, после получения целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, акустической характерный параметр ткани-мишени может быть получен на основе целевого ультразвукового сигнала.

Акустический характерный параметр может включать в себя по меньшей мере одну из следующих характеристик: коэффициент рассеяния, размер рассеивающего объекта, характеристика распределения рассеивающего объекта, полная информация, изменение амплитуды, изменение частоты и другие связанные с этим параметры. Изменение амплитуды относится к амплитудным характеристикам в разных позициях, и изменение частоты относится к частотным характеристикам в разных позициях.

При необходимости может быть выполнено извлечение амплитуды для сигнала каждой частоты в целевом ультразвуковом сигнале, чтобы получить пространственное распределение амплитуды или гистограммы, соответствующее этой частоте, и предварительно установленная модель рассеяния ультразвука применяется для получения акустического характерного параметра ткани-мишени. Предварительно установленной моделью рассеяния ультразвука могут быть любые модели рассеяния ультразвука, которые могут быть реализованы исходя из известного уровня техники, которые в данном документе не повторяются.

При необходимости набор акустических характерных параметров может быть сформирован для сигнала каждой частоты. Состояние ткани-мишени может быть определено путем рассмотрения в полном объеме совокупности наборов акустических характерных параметров, соответствующих совокупности частот.

При необходимости для сигнала каждой частоты, когда обработка, такая как извлечение амплитуды и модельная оценка, выполняется для получения акустического характерного параметра, обработка может выполняться путем взятия в целом сигнала частоты или путем разделения сигнала частоты, и полученный акустический характерный параметр может быть одним значением или набором значений, которые могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями и не ограничиваются данным вариантом осуществления.

При необходимости целевой ультразвуковой сигнал также может быть ультразвуковым сигналом ткани-мишени в В-режиме, где ультразвуковой сигнал В-режима может быть получен путем выполнения демодуляции или преобразования уровня серого для исходного ультразвукового сигнала, или может быть получен непосредственно из коммерческой машины, которая может быть выбрана в соответствии с фактической необходимостью и не ограничивается данным вариантом осуществления.

Акустический характерный параметр ткани-мишени может быть определен в соответствии с ультразвуковым сигналом ткани-мишени в В-режиме и предварительно установленной моделью рассеяния ультразвука.

Этап 103: выполнение обработки по оценке ткани-мишени в соответствии с акустический характерным параметром ткани-мишени.

В частности, после определения акустического характерного параметра ткани-мишени может быть выполнена обработка по оценке ткани-мишени в соответствии с акустическим характерным параметром ткани-мишени.

При необходимости контрольные характерные параметры, соответствующие различным состояниям различных тканей, можно получить заранее, и акустический характерный параметр ткани-мишени можно сравнить с контрольными характерными параметрами ткани для определения состояния, в котором находится ткань-мишень. Состояние ткани может включать в себя нормальное состояние и патологическое состояние, и патологическое состояние может быть разделено на один или более патологических типов, и каждый патологический тип соответствует одному или более уровням патологии. Уровень патологии воплощает степень патологии. Патологический тип представляет собой тип патологии, которая возникает в ткани, например, тип патологии ткани печени включает в себя жировую дистрофию печени, опухоль и т.д., и уровень патологии, соответствующий жировой дистрофии печени, включает в себя легкую жировую дистрофию печени, умеренную жировую дистрофию печени, тяжелую жировую дистрофию печени и т.д. Конкретный патологический тип и уровень патологии могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями различных тканей и не ограничиваются данным вариантом осуществления.

В качестве иллюстрации, если взять ткань печени в качестве примера ткани-мишени, то можно получить заранее контрольный характерный параметр или диапазон контрольных характерных параметров, соответствующих нормальному состоянию ткани печени, и контрольный характерный параметр или диапазон контрольных характерных параметров, соответствующих различным уровням патологии различных патологических типов ткани печени, затем акустический характерный параметр ткани-мишени сравнивается с предварительно установленным диапазоном контрольного характерного параметра, и, если акустический характерный параметр ткани-мишени принадлежит к диапазону контрольных характерных параметров, соответствующих определенному условию, то можно определить, что ткань-мишень соответствует определенному условию. Например, если акустический характерный параметр ткани-мишени печени принадлежит диапазону контрольных характерных параметров, соответствующих нормальной печени, то можно определить, что ткань-мишень находится в нормальном состоянии, а, если акустический характерный параметр целевой ткани печени принадлежит диапазону контрольных характерных параметров, соответствующих уровню патологии умеренной жировой дистрофии печени или патологическому типу жировой дистрофии печени, то ткань-мишень можно определить как имеющую умеренную жировую дистрофию печени и т.д. Пояснение в данном документе носит исключительно иллюстративный характер, и конкретное состояние и уровень могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями различных тканей и не ограничиваются данным вариантом осуществления.

При необходимости тип ткани также может быть идентифицирован в соответствии с акустическими характерными параметрами ткани, например, ткань может быть идентифицирована как жировая ткань, мышечная ткань, ткань печени и т.д. Кроме того, можно также оценить, имеет ли печень жировую дистрофию, напряжена ли мышца, воспалена ли щитовидная железа, являются ли раковые образования в различных частях доброкачественными или злокачественными и т.д.

В данном варианте осуществления предусмотрен способ обработки ультразвуковых сигналов, в котором акустический характерный параметр ткани-мишени определяется в соответствии с целевым ультразвуковым сигналом в динамическом широком диапазоне, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени всесторонне рассматриваются на нескольких частотах, чтобы изменялись компоненты сигнала, в результате чего повышается точность оценки ткани-мишени.

Второй вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления дополнительно поясняет способ, предусмотренный в первом варианте осуществления.

В качестве реализации, на основе описанного выше первого варианта осуществления, при необходимости целевой ультразвуковой сигнал включает в себя сигнал по меньшей мере на одной частоте. Этап 102, в частности, включает в себя:

этап 2011, на котором для сигнала каждой частоты выполняется извлечение амплитуды сигнала этой частоты для получения пространственного распределения амплитуды, соответствующего этой частоте, и применяется, в соответствии с пространственным распределением амплитуды, соответствующим частоте, предварительно установленная первая модель рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

В частности, целевой ультразвуковой сигнал включает в себя сигналы по меньшей мере двух частот, и сигналы различных частот исходного ультразвукового сигнала могут быть получены посредством частотной фильтрации, или вейвлет-разложения или т.п. Для сигнала каждой частоты выполняется извлечение амплитуды сигнала этой частоты для получения пространственного распределения амплитуды, соответствующего этой частоте, и в соответствии с пространственным распределением амплитуды, соответствующим этой частоте, применяется предварительно установленная первая модель рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте. Набор параметров акустических характерных параметров может быть получен для сигнала каждой частоты.

Первая модель рассеяния ультразвука представляет собой модель рассеяния ультразвука, полученную путем предварительного обучения с использованием известного пространственного распределения амплитуды ультразвукового сигнала ткани, и конкретный процесс обучения является таким же, как и в предшествующем уровне техники, который не будет повторяться в данном документе.

Извлечение амплитуды может быть извлечением огибающей, что эквивалентно демодуляции сигнала, чтобы устранить влияние несущего сигнала. Конкретный способ извлечения известен из предшествующего уровня техники и не будет повторяться в данном документе.

При необходимости для сигнала каждой частоты, когда применяется обработка, такая как извлечение амплитуды и модельная оценка, для получения акустического характерного параметра, обработка может выполняться путем взятия в целом сигнала частоты или путем разделения сигнала частоты, и полученный акустический характерный параметр может быть одним значением или набором значений, которые могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями и не ограничиваются данным вариантом осуществления.

В качестве еще одного варианта осуществления, на основе вышеупомянутого первого варианта осуществления, при необходимости этап 102 конкретно включает в себя:

этап 2021 выполнения, для сигнала каждой частоты, извлечения амплитуды сигнала частоты для получения гистограммы, соответствующей сигналу частоты, и применение, в соответствии с гистограммой, соответствующей сигналу частоты, предварительно установленной второй модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

В частности, целевой ультразвуковой сигнал включает в себя сигналы по меньшей мере двух частот, и сигналы различных частот исходного ультразвукового сигнала могут быть получены посредством частотной фильтрации, или вейвлет-разложения или т.п. Для сигнала каждой частоты выполняется извлечение амплитуды сигнала частоты для получения гистограммы, соответствующей сигналу частоты, и в соответствии с гистограммой, соответствующей сигналу частоты, применяется предварительно установленная вторая модель рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

Вторая модель рассеяния ультразвука представляет собой модель рассеяния ультразвука, полученную путем предварительного обучения с использованием известной гистограммы ультразвукового сигнала ткани, и конкретный процесс обучения является таким же, как и в предшествующем уровне техники, который не будет повторяться в данном документе.

В качестве еще одного варианта осуществления, на основе вышеупомянутого первого варианта осуществления, при необходимости акустический характерный параметр ткани-мишени включает в себя по меньшей мере одну из следующих характеристик: коэффициент рассеяния, размер рассеивающего объекта, характеристика распределения рассеивающего объекта, всесторонняя информация, изменение амплитуды и изменение частоты.

В качестве еще одной реализации, на основе вышеупомянутого первого варианта осуществления, при необходимости выполнение обработки для оценки ткани-мишени в соответствии с параметром акустической характеристики ткани-мишени включает в себя:

этап 1031 определения состояния ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени, где состояние включает в себя нормальное состояние и патологическое состояние.

При необходимости патологическое состояние может включать в себя патологическый тип и соответствующий патологическый уровень.

В частности, после определения акустического характерного параметра ткани-мишени можно заранее получить контрольные параметры характеристики, соответствующие различным состояниям различных тканей, и акустический характерный параметр ткани-мишени можно сравнить с контрольным параметром характеристики типа ткани для определения состояния, к которому принадлежит ткань-мишень. Состояние ткани может включать в себя нормальное состояние и патологическое состояние, и патологическое состояние может быть разделено на один или несколько патологических типов, и каждый патологический тип соответствует одному или более уровням патологии. Уровень патологии представляет степень патологии. Патологический тип представляет собой тип аномалии, которая возникает в ткани. Например, патологический тип ткани печени включает в себя жировую дистрофию печени, опухоль и т.д., и патологический уровень, соответствующий жировой дистрофии печени, включает в себя легкую жировую дистрофию печени, умеренную жировую дистрофию печени и тяжелую жировую дистрофию печени и т.д. Конкретный патологический тип и патологический уровень могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями различных тканей и не ограничиваются данным вариантом осуществления.

В качестве иллюстрации, если взять ткань печени в качестве примера ткани-мишени, то можно получить заранее контрольный характерный параметр или диапазон контрольных характерных параметров, соответствующих нормальному состоянию ткани печени, и контрольный характерный параметр или диапазон контрольных характерных параметров, соответствующих различным патологическим уровням различных патологических типов ткани печени, затем акустический характерный параметр ткани-мишени сравнивается с предварительно установленным диапазоном контрольного параметра характеристики, и, если акустический характерный параметр ткани-мишени принадлежит к диапазону контрольных характерных параметров, соответствующих определенному обстоятельству, и можно определить то, что ткань-мишень принадлежит к определенному обстоятельству. Например, если акустический характерный параметр ткани-мишени печени принадлежит к диапазону контрольных характерных параметров, соответствующих нормальной печени, то можно определить то, что ткань-мишень находится в нормальном состоянии, и, если акустический характерный параметр целевой ткани печени принадлежит к диапазону контрольных характерных параметров, соответствующих уровню патологии умеренной жировой дистрофии печени или патологическому типу жировой дистрофии печени, то ткань-мишень можно определить как имеющая умеренную жировую дистрофию печени и т.д. Пояснение в данном документе носит исключительно иллюстративный характер, и конкретное состояние и уровень могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями различных тканей и не ограничиваются данным вариантом осуществления.

При необходимости состояние ткани может быть определено на основе акустического характерного параметра ткани-мишени на одной частоте или на основе изменения акустического характерного параметра ткани-мишени на нескольких частотах, что может быть выбрано в соответствии с фактической необходимостью и не ограничивается данным вариантом осуществления.

В качестве иллюстрации, на частоте 3 МГц получают коэффициент рассеяния, размеры рассеивающего объекта и характеристику распределения рассеивающего объекта ткани-мишени печени и сравнивают с предварительно полученными контрольными характерными параметрами различных состояний ткани печени на частоте 3 МГц для определения состояния ткани печени-мишени.

В качестве иллюстрации, на множестве частот получают множество наборов акустических характерных параметров ткани-мишени печени, анализируют изменение акустических характерных параметров ткани-мишени печени на разных частотах и сравнивают с изменением предварительно полученных акустических характерных параметров ткани печени на этих частотах для определения состояния ткани-мишени печени и т.д. Примеры не будут перечисляться в данном документе один за другим.

В качестве еще одного варианта осуществления, на основе вышеупомянутого первого варианта осуществления, при необходимости целевой ультразвуковой сигнал представляет собой ультразвуковые сигналы В-режима, соответствующие ткани-мишени на разных частотах.

Определение акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала включает в себя:

этап 2031, для ультразвукового сигнала В-режима, соответствующего ткани-мишени на каждой частоте, применение предварительно установленной третьей модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

В частности, целевой ультразвуковой сигнал может также быть ультразвуковым сигналом В-режима ткани-мишени, при этом ультразвуковой сигнал В-режима может быть получен путем выполнения демодуляции или преобразования уровня серого для исходного ультразвукового сигнала, или может быть получен непосредственно из коммерческой машины, которая может быть выбрана в соответствии с фактической необходимостью и не ограничивается данным вариантом осуществления. После получения ультразвукового сигнала В-режима, соответствующего ткани-мишени на каждой частоте, акустический характерный параметр ткани-мишени может быть определен на основе ультразвукового сигнала В-режима ткани-мишени и предварительно установленной третьей модели рассеяния ультразвука.

Третья модель рассеяния ультразвука представляет собой модель рассеяния ультразвука, полученную путем предварительного обучения с использованием известного ультразвукового сигнала В-режима ткани, и конкретный процесс обучения является таким же, как и в предшествующем уровне техники, который не будет повторяться в данном документе.

В качестве еще одной реализации, на основе вышеупомянутого первого варианта осуществления, при необходимости ткань-мишень представляет собой ткань человека или животного, такую как ткань печени, мышечная ткань, жировая ткань, ткань молочной железы и ткань щитовидной железы, или другую ткань, или ткань в воздушном или геологическом аспектах, которая может быть выбрана в соответствии с фактическими условиями и не ограничивается данным вариантом осуществления.

Следует отметить, что различные реализации в данном варианте осуществления могут быть реализованы независимо друг от друга или могут быть реализованы в любой комбинации при отсутствии конфликта, что не ограничивается настоящей заявкой.

В данном варианте осуществления предусмотрен способ обработки ультразвуковых сигналов, в котором акустический характерный параметр ткани-мишени определяется на основе целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени на нескольких частотах всесторонне рассматриваются, чтобы варьируются компоненты сигнала изменялись, тем самым повышая точность оценки ткани-мишени.

Третий вариант осуществления

Данный вариант осуществления предусматривает устройство для обработки ультразвуковых сигналов, выполненное с возможностью выполнения способа согласно вышеупомянутому первому варианту осуществления.

На фиг. 3 показана структурная схема устройства обработки ультразвуковых сигналов, предусмотренного в варианте осуществления настоящего изобретения. устройство 30 обработки ультразвуковых сигналов включает в себя модуль 31 получения, модуль 32 определения и модуль 33 обработки.

Модуль 31 получения выполнен с возможностью получения целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени; модуль 32 определения выполнен с возможностью определения акустического характерного параметра ткани-мишени; и модуль 33 обработки выполнен с возможностью выполнения обработки для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени.

Что касается устройства в данном варианте осуществления, конкретный аспект, в котором каждый модуль выполняет операцию, был подробно описан в варианте осуществления, относящемся к способу, и не будет подробно поясняться в данном документе.

Согласно устройству для обработки ультразвуковых сигналов, предусмотренному в данном варианте осуществления, акустический характерный параметр ткани-мишени определяется на основе целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени на нескольких частотах рассматриваются всесторонне, чтобы компоненты сигнала изменялись, повышая этим точность оценки ткани-мишени.

Четвертый вариант осуществления

Данный вариант осуществления дополнительно предусматривает дополнительное пояснение устройства, предусмотренного в третьем варианте осуществления, для реализации способа, предусмотренного во втором варианте осуществления.

В качестве реализации, на основе вышеупомянутого третьего варианта осуществления, при необходимости целевой ультразвуковой сигнал включает в себя сигнал по меньшей мере на одной частоте;

модуль определения специально выполнен с возможностью:

выполнения, для сигнала каждой частоты, выделения амплитуды сигнала частоты для получения пространственного распределения амплитуды, соответствующего частоте, и, исходя из пространственного распределения амплитуды, соответствующего частоте, применения предварительно установленной первой модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

В качестве еще одной реализации, на основе вышеупомянутого третьего варианта осуществления, при необходимости модуль определения специально выполнен с возможностью:

выполнения, для сигнала каждой частоты, выделения амплитуды сигнала частоты для получения гистограммы, соответствующей сигналу частоты, и, исходя из гистограммы, соответствующей сигналу частоты, применения предварительно установленной второй модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

В качестве еще одного варианта осуществления, на основе вышеупомянутого третьего варианта осуществления, при необходимости акустический характерный параметр ткани-мишени включает в себя по меньшей мере одну из следующих характеристик: коэффициент рассеяния, размер рассеивающего объекта, характеристика распределения рассеивающего объекта, всесторонняя информация, изменение амплитуды и изменение частоты.

В качестве еще одной реализации, на основе вышеупомянутого третьего варианта осуществления, при необходимости модуль обработки специально выполнен с возможностью:

определения состояния ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени, где состояние включает в себя нормальное состояние и патологическое состояние.

В качестве еще одного варианта осуществления, на основе вышеупомянутого третьего варианта осуществления, при необходимости целевой ультразвуковой сигнал представляет собой ультразвуковые сигналы В-режима, соответствующие ткани-мишени на разных частотах;

модуль определения специально выполнен с возможностью:

для ультразвукового сигнала В-режима, соответствующего ткани-мишени на каждой частоте, применения предварительно установленной третьей модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на данной частоте.

В качестве еще одного варианта осуществления, на основе вышеупомянутого третьего варианта осуществления, при необходимости ткань-мишень представляет собой ткань печени, мышечную ткань, жировую ткань, ткань молочной железы или ткань щитовидной железы.

Что касается устройства в данном варианте осуществления, конкретный аспект, в котором каждый модуль выполняет операцию, был подробно описан в варианте осуществления, относящемся к способу, и не будет подробно поясняться в данном документе.

Следует отметить, что различные реализации в данном варианте осуществления могут быть реализованы независимо друг от друга или могут быть реализованы в любой комбинации при отсутствии конфликта, что не ограничивается настоящей заявкой.

Согласно устройству для обработки ультразвуковых сигналов в данном варианте осуществления акустический характерный параметр ткани-мишени определяется на основе целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени на нескольких частотах всесторонне рассматриваются, чтобы изменялись компоненты сигнала, повышая этим точность оценки ткани-мишени.

Пятый вариант осуществления

Данный вариант осуществления предусматривает компьютерное устройство, выполненное с возможностью выполнения способа, предусмотренного в вышеупомянутых вариантах осуществления.

На фиг. 4 показана схематичная структурная схема компьютерного устройства, предусмотренного в варианте осуществления настоящего изобретения. Компьютерное устройство 50 включает в себя по меньшей мере один процессор 51 и память 52;

где память хранит компьютерную программу, и по меньшей мере один процессор исполняет компьютерную программу, хранящуюся в памяти, для реализации способа, предусмотренного в вышеупомянутых вариантах осуществления.

В соответствии с компьютерным устройством в данном варианте осуществления акустический характерный параметр ткани-мишени определяется в соответствии с целевым ультразвуковым сигналом в динамическом широком диапазоне, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени на нескольких частотах всесторонне рассматриваются, чтобы компоненты сигнала изменялись, повышая этим точность оценки ткани-мишени.

Шестой вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления предусматривает машиночитаемый носитель информации, где машиночитаемый носитель информации хранит компьютерную программу, и компьютерная программа при ее исполнении реализует способ, предусмотренный в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления.

В соответствии с машиночитаемым носителем информации в данном варианте осуществления акустический характерный параметр ткани-мишени определяется в соответствии с целевым ультразвуковым сигналом в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, и оценка ткани-мишени выполняется на основе акустического характерного параметра ткани-мишени. Ультразвуковые сигналы ткани-мишени на нескольких частотах всесторонне рассматриваются, чтобы компоненты сигнала изменялись, повышая этим точность оценки ткани-мишени.

Следует понимать, что в нескольких вариантах осуществления, представленных в настоящей заявке, раскрытые устройство и способ могут быть реализованы другими способами. Например, варианты осуществления устройства, описанные выше, являются только иллюстративными. Например, разделение блоков является только логическим разделением функций, и в реальной реализации могут быть другие способы разделения, например, несколько блоков или компонентов могут быть объединены или интегрированы в другую систему, или некоторые функции могут быть проигнорированы или не выполнены. С другой стороны, взаимная связь, или прямая связь, или коммуникационное соединение, показанное или обсуждаемое, может быть непрямой связью или коммуникационным соединением через некоторые интерфейсы, аппаратные устройства или блоки и может быть выполнено в электрических, механических или других формах.

Блоки, описанные как отдельные компоненты, могут быть или могут не быть физически разделенными, и компоненты, отображаемые как блоки, могут быть или могут не быть физическими блоками, то есть они могут быть расположены в одном месте или распределены по многочисленным сетевым блокам. Некоторые или все блоки могут быть выбраны в соответствии с фактическими потребностями для достижения цели настоящего варианта осуществления.

В дополнение к этому, различные функциональные блоки в вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть интегрированы в один блок обработки, и различные блоки могут физически существовать по отдельности, или два или более блоков могут быть объединены в один блок. Вышеупомянутые интегрированные блоки могут быть реализованы в виде аппаратных или аппаратно-программных функциональных блоков.

Вышеупомянутые интегрированные блоки, реализованные в виде функциональных блоков программного обеспечения, могут храниться на машиночитаемом носителе информации. Вышеупомянутый программный функциональный блок хранится на носителе информации, включающем несколько инструкций, который предписывают компьютерному устройству (которым может быть персональный компьютер, сервер, сетевое устройство и т.д.) или процессору выполнять некоторые этапы способов, описанных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Вышеупомянутый носитель информации включает в себя: U-диск, съемный жесткий диск, постоянную память (ROM), оперативную память (RAM), магнитный диск или оптический диск и другие носители информации, на которых может храниться программный код.

Специалисты в данной области техники могут ясно понять, что для удобства и краткости описания проиллюстрировано только разделение различных функциональных модулей, упомянутых выше. При практическом применении вышеупомянутое функциональное распределение может быть дополнено различными функциональными модулями в соответствии с потребностями, то есть внутренняя структура устройства разделена на различные функциональные модули для выполнения всех или части функций, описанных выше. Для конкретного рабочего процесса вышеописанного устройства может быть сделана ссылка на соответствующий процесс в вышеупомянутом варианте осуществления способа, и он не будет повторяться в данном документе.

Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты осуществления используются только для иллюстрации технического решения настоящего изобретения, но не для его ограничения; хотя настоящая заявка была подробно описана со ссылкой на вышеизложенные варианты осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что по-прежнему возможно модифицировать технические решения, описанные в вышеизложенных вариантах осуществления, или заменить некоторые или все их технические признаки эквивалентным образом; однако эти модификации или замены должны выполняться без отклонения сущности соответствующих технических решений от объема технических решений различных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Claims (27)

1. Способ ультразвукового определения состояния ткани-мишени в клинической диагностике, характеризующийся тем, что

получают (101) целевой ультразвуковой сигнал в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, при этом целевой ультразвуковой сигнал в динамическом широком диапазоне частот представляет собой ультразвуковой сигнал, полученный путем детектирования ткани-мишени динамическим широкополосным ультразвуковым датчиком, возбуждаемым сигналами, содержащими разные частоты;

определяют (102) акустический характерный параметр ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала; и

выполняют обработку данных (103) для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени,

причем при выполнении обработки данных (103) для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени определяют (1031) состояние ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени, при этом указанное состояние включает в себя нормальное состояние и патологическое состояние,

причем целевой ультразвуковой сигнал содержит сигнал по меньшей мере двух частот, акустический характерный параметр ткани-мишени содержит по меньшей мере одну из следующих характеристик: коэффициент рассеяния, размер рассеивающего объекта, характеристика распределения рассеивающего объекта, полная информация, изменение амплитуды и изменение частоты,

при этом изменение амплитуды относится к амплитудным характеристикам в разных позициях, изменение частоты относится к частотным характеристикам в разных позициях, набор акустических характерных параметров формируют для сигнала каждой частоты, указанная полная информация относится к информации, получаемой посредством рассмотрения в полном объеме совокупности наборов акустических характерных параметров, соответствующих совокупности частот, и состояние ткани-мишени определяют путем рассмотрения в полном объеме по меньшей мере двух наборов акустических характерных параметров, соответствующих двум частотам.

2. Способ по п. 1, в котором при определении (102) акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала для сигнала на каждой частоте выполняют (2011) выделение амплитуды сигнала частоты для получения пространственного распределения амплитуды, соответствующего частоте, и, исходя из пространственного распределения амплитуды, соответствующего частоте, применяют предварительно установленную первую модель рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на указанной частоте.

3. Способ по п. 1, в котором при определении (102) акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала,

для сигнала на каждой частоте, выполняют выделение амплитуды сигнала частоты для получения гистограммы, соответствующей сигналу частоты, и, исходя из гистограммы, соответствующей сигналу частоты, применяют предварительно установленную вторую модель рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на указанной частоте.

4. Способ по п. 1, в котором целевой ультразвуковой сигнал представляет собой ультразвуковые сигналы В-режима, соответствующие ткани-мишени на разных частотах; и

при определении (102) акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала,

для ультразвукового сигнала В-режима, соответствующего ткани-мишени, на каждой частоте, применяют предварительно установленную третью модель рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на указанной частоте.

5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором тканью-мишенью является ткань печени, мышечная ткань, жировая ткань, ткань молочной железы или ткань щитовидной железы.

6. Устройство (30) для ультразвукового определения состояния ткани-мишени в клинической диагностике, содержащее:

модуль получения (31), выполненный с возможностью получения целевого ультразвукового сигнала в динамическом широком диапазоне частот, соответствующем ткани-мишени, при этом целевой ультразвуковой сигнал в динамическом широком диапазоне частот представляет собой сигнал, получаемый путем детектирования ткани-мишени динамическим широкополосным ультразвуковым датчиком, возбуждаемым сигналами, содержащими разные частоты;

модуль определения (32), выполненный с возможностью определения акустического характерного параметра ткани-мишени на основе целевого ультразвукового сигнала; и

модуль обработки (33), выполненный с возможностью выполнения обработки данных для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени,

причем выполнение обработки данных (103) для оценки ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени включает определение (1031) состояние ткани-мишени на основе акустического характерного параметра ткани-мишени, при этом указанное состояние включает в себя нормальное состояние и патологическое состояние,

причем целевой ультразвуковой сигнал содержит сигнал по меньшей мере двух частот, акустический характерный параметр ткани-мишени содержит по меньшей мере одну из следующих характеристик: коэффициент рассеяния, размер рассеивающего объекта, характеристика распределения рассеивающего объекта, полная информация, изменение амплитуды и изменение частоты,

при этом изменение амплитуды относится к амплитудным характеристикам в разных позициях, изменение частоты относится к частотным характеристикам в разных позициях, набор акустических характерных параметров формируется для сигнала каждой частоты, указанная полная информация относится к информации, получаемой посредством рассмотрения в полном объеме совокупности наборов акустических характерных параметров, соответствующих совокупности частот, и состояние ткани-мишени определяется путем рассмотрения в полном объеме по меньшей мере двух наборов акустических характерных параметров, соответствующих двум частотам.

7. Устройство (30) по п. 6, в котором модуль определения (32) выполнен с возможностью выделения амплитуды сигнала частоты, для сигнала каждой частоты, для получения пространственного распределения амплитуды, соответствующего частоте, и применения, исходя из пространственного распределения амплитуды, соответствующего частоте, предварительно установленной первой модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на указанной частоте.

8. Устройство (30) по п. 6, в котором модуль определения выполнен с возможностью:

выделения амплитуды сигнала частоты, для сигнала каждой частоты, для получения гистограммы, соответствующей сигналу частоты, и применения, исходя из гистограммы, соответствующей сигналу частоты, предварительно установленной второй модели рассеяния ультразвука для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на указанной частоте.

9. Устройство (30) по п. 6, в котором целевой ультразвуковой сигнал представляет собой ультразвуковые сигналы В-режима, соответствующие ткани-мишени на разных частотах;

при этом модуль определения (32) выполнен с возможностью:

применения предварительно установленной третьей модели рассеяния ультразвука для ультразвукового сигнала В-режима, соответствующего ткани-мишени на каждой частоте, для получения акустического характерного параметра ткани-мишени на указанной частоте.

Images