超声造影剂消退的检测装置及方法

技术领域

本发明属于超声治疗技术领域，具体涉及一种超声造影剂消退的检测装置及方法。

背景技术

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)技术已在医疗、科研、材料处理等领域获得了广泛应用，其利用超声波的可聚焦性和穿透性，使超声波穿过人体后在特定位置聚焦，使得焦点区域的温度升高而发生凝固型坏死，从而达到治疗的目的。同时，在非焦点区域由于超声波能量密度较低，故可保证焦点区域之外的正常组织不受影响或受到的影响可接受。

在临床中，采用HIFU治疗的同时，一般采用注射超声造影剂来增强医学超声检测信号从而检测治疗区域组织的供血情况以及治疗效果。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于超声造影剂的惯性空化的不可控性，医生无法控制在治疗过程中由于超声造影剂产生的损伤情况，因此，在一般情况下，医生需等焦点区域组织中的造影剂完全代谢完才开始治疗。然而，现有技术中还没有可以检测超声造影剂是否消退的方法以及设备，医生需根据自己的经验来判断超声造影剂的消退情况，并且这个过程并没有明确的时间规定，若时间过长，则影响治疗效率，若时间过短，则影响治疗安全。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种超声造影剂消退的检测装置及方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种超声造影剂消退的检测装置，包括：

第一收发单元，用于向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号；以及接收注射有超声造影剂的所述焦点区域组织对所述检测信号反射形成的第一反馈信号；

第一提取单元，用于根据所述第一反馈信号，提取所述第一反馈信号的第一特征参数；

比较单元，用于将所述第一特征参数与预存储的初始特征参数进行比较，并生成比较结果；

判断单元，用于根据所述比较结果，判断所述超声造影剂是否消退。

可选地，所述判断单元具体用于：

若所述第一特征参数与预存储的初始特征参数相等，则确定所述超声造影剂消退。

可选地，该超声造影剂消退的检测装置还包括：

第二收发单元，用于向未注射超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号；以及接收未注射超声造影剂的所述焦点区域组织对所述检测信号反射形成的第二反馈信号；

第二提取单元，用于根据所述第二反馈信号，提取所述第二反馈信号的第二特征参数；

存储单元，用于将所述第二特征参数存储为初始特征参数。

可选地，所述第一收发单元具体用于：

每隔预设时间，向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射多个与治疗信号频率相同的聚焦脉冲波。

可选地，所述第一收发单元具体还用于：

接收注射有超声造影剂的所述聚焦区域组织对多个所述聚焦脉冲波反射形成的多个第一脉冲回波。

可选地，所述第一提取单元具体用于：

根据所述第一脉冲回波，形成所述第一脉冲回波的波形图；

根据所述第一脉冲回波的波形图，提取每个所述第一脉冲回波的幅值；

计算多个所述第一脉冲回波的幅值的第一平均值。

可选地，所述第二提取单元具体用于：

根据所述第二脉冲回波，形成所述第二脉冲回波的波形图；

根据所述第二脉冲回波的波形图，提取每个所述第二回波的幅值；

计算多个所述第二回波的幅值的第二平均值。

可选地，所述比较单元具体用于：

计算所述第一平均值和所述第二平均值之间的差值；或，

计算所述第一平均值和所述第二平均值之间的比值；或，

计算所述第一平均值的积分值和所述第二平均值的积分值之间的差值。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种超声造影剂消退的检测方法，包括：

向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号；以及接收注射有超声造影剂的所述焦点区域组织对所述检测信号反射形成的第一反馈信号；

根据所述第一反馈信号，提取所述第一反馈信号的第一特征参数；

将所述第一特征参数与预存储的初始特征参数进行比较，并生成比较结果；

根据所述比较结果，判断所述超声造影剂是否消退。

可选地，所述根据所述比较结果，判断所述超声造影剂是否消退，包括：

若所述第一特征参数与预存储的初始特征参数相等，则确定所述超声造影剂消退。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种超声造影剂消退的检测装置的结构示意图；

图2为一号病人的脉冲回波幅值变化的示意图；

图3为二号病人的脉冲回波幅值变化的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种超声造影剂消退的检测方法的流程示意图。

其中附图标记为：

101-第一收发单元、102-第一提取单元、103-比较单元、104-判断单元、201-第二收发单元、202-第二提取单元、及203存储单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

由于HIFU治疗不需要开刀，因此，HIFU治疗的安全性和有效性需要借助影像工具来进行判断。在进行HIFU治疗前，除了先确定治疗区域组织的位置、大小及形态等，还需要检测治疗区域组织的血流供应情况。为了便于检测治疗组织的血流情况，一般治疗前在治疗区域注射超声造影剂来增强血液的声阻抗。但是由于超声造影剂的惯性空化的不可控性，医生无法控制在治疗过程中由于超声造影剂产生的损伤情况，为了安全起见，临床上在治疗时一般不将注射超声造影剂作为提高HIFU治疗的治疗效果的手段。现有技术中，在每次治疗前，医生需要通过超声造影剂判断血液供应情况后，需等治疗焦点区域组织的超声造影剂完全代谢消退后才开始治疗。然而，现有技术中还没有可以检测超声造影剂是否消退的方法以及设备，医生需根据自己的经验来判断超声造影剂的消退情况，并且这个过程并没有明确的时间规定，极大的影响了治疗效率。为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种超声造影剂消退的检测装置及方法，下面将结合具体实施方式及附图，对本发明实施例提供的超声造影剂消退的检测装置及方法进行进一步详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种超声造影剂消退的检测装置的结构示意图，如图1所示，该超声造影剂消退的检测装置包括：第一收发单元101、第一提取单元102、比较单元103及判断单元104。

第一收发单元101用于向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号；以及接收注射有超声造影剂的焦点区域组织对检测信号反射形成的第一反馈信号。

需要说明的是，该收发单元101集成有发射与接收功能，可以将聚焦的检测信号发射至注射有超声造影剂的焦点区域组织，并且该收发单元101可以为治疗设备中的收发单元，可以根据实际需要发射聚焦的检测信号或者治疗信号，检测信号聚焦的区域与治疗信号聚焦的区域为同一区域。在本发明实施例中，检测信号与治疗信号的不同点在于，治疗信号携带的能量要远高于检测信号携带的能量，为了避免检测过程中检测信号对焦点区域组织的损伤，治疗信号可以采用连续信号，检测信号可以采用脉冲信号。由于检测超声造影剂是否消退的所有步骤是在治疗前进行的，因此，在本发明实施例中发射的信号皆为携带有较低能量的检测信号。

进一步需要说明的是，焦点区域组织可以对检测信号进行反射形成第一反馈信号。由于超声造影剂为包装有气体的微泡，注射有超声造影剂的焦点区域组织与未注射超声造影剂组织的声阻抗不同，超声造影剂可以大幅度增强焦点区域组织对检测信号反射形成的第一反馈信号的强度。因此，可以通过将第一收发单元101接收的第一反馈信号与未注射超声造影剂的组织反射形成的反馈信号进行比较，从而可以判断其焦点区域组织中的超声造影剂是否消退。

第一提取单元102用于根据第一反馈信号，提取第一反馈信号的第一特征参数。

需要说明的是，第一提取单元102可以提取出第一反馈信号对应的第一特征参数，该第一特征参数可以以图形、数值或者其他的形式，更加直观展现给医生及其他医务人员，便于医生及其他医务人员对于第一反馈信号的观察。

比较单元103用于将第一特征参数与预存储的初始特征参数进行比较，并生成比较结果。

需要说明的是，比较单元103可以将第一特征参数与预存储的初始特征参数进行比较，通过将第一特征参数与预存储的初始特征参数进行比较，比较二者是否相等或者相近，并生成比较结果。该第一特征参数可以用来表征当前焦点区域组织中超声造影剂的含量，预存储的初始特征参数可以用来表征焦点区域组织中超声造影剂的含量为0，即焦点区域组织中不含有超声造影剂。在本发明实施例中，预存储的初始特征参数可以通过在注射超声造影剂之前获取并存储。

判断单元104用于根据比较结果，判断超声造影剂是否消退。

需要说明的是，判断单元104可以根据生成的比较结果，判断出超声造影剂是否消退。如果判断单元10判断出超声造影剂已经完全消退，则开始进行治疗。如果判断单元10判断出超声造影剂未完全消退，则经过一段时间再次利用本发明实施例提供的超声造影剂消退的检测装置进行检测，直至超声造影剂完全消退，再进行治疗。

本发明实施例提供的超声造影剂消退的检测装置，利用注射有超声造影剂的焦点区域组织与未注射超声造影剂组织的声阻抗不同的原理，第一收发单元101可以向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号，并接收焦点区域组织对检测信号反射形成的第一反馈信号，第一提取单元102可以提取出第一反馈信号对应的第一特征参数，比较单元103可以比较当前第一特征参数是否与预存储的初始特征参数相等或相近，判断单元104可以判断出焦点区域组织中的造影剂是否完全消退。因此，医生可以不必根据自己的经验来判断超声造影剂的消退情况，为超声造影剂消退的检测提供了科学依据，从而使得判断结果更加准确直观。同时，医生可以更加准确及时地掌握超声造影剂消退的情况，因此，可以节约治疗前的检测与监控时间，从而可以提高治疗效率。并且可以避免由于时间过短超声造影剂未完全消退造成的危险。

可选地，判断单元104具体用于：若第一特征参数与预存储的初始特征参数相等，则确定超声造影剂消退。

需要说明的是，如果第一特征参数与预存储的初始特征参数相等，或者二者的差值在一定的阈值内，即二者相近，则表示焦点区域组织中的超声造影剂完全消退。如果第一特征参数与预存储的初始特征参数相差较大，则表示焦点区域组织中仍然残留有较多的超声造影剂，即超声造影剂未完全消退。

如图1所示，该超声造影剂消退的检测装置，还包括：第二收发单元201、第二提取单元202及存储单元203。

第二收发单元201用于向未注射超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号；以及接收未注射超声造影剂的焦点区域组织对检测信号反射形成的第二反馈信号。

第二提取单元202用于根据第二反馈信号，提取第二反馈信号的第二特征参数。

存储单元203用于将第二特征参数存储为初始特征参数。

需要说明的是，第二收发单元201、第二提取单元202与上述的第一收发单元101、第一提取单元102的实现原理类似，在此不再赘述。不同点在于，第一提取单元102提取的第一参数特征的目的是为了表征当前焦点区域组织中的超声造影剂的含量，其接收并反射检测信号的部位为注射有超声造影剂的焦点区域组织。第二提取单元202提取第二参数特征的目的在于为了表征焦点区域组织中的超声造影剂的含量为0。存储单元203可以将第二参数特征存储为初始特征参数，从而将初始特征参数作为比较的参考依据，其接收并反射检测信号的部位为未注射超声造影剂的焦点区域组织。

可选地，第一收发单元101具体用于：每隔预设时间，向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射多个与治疗信号频率相同的聚焦脉冲波。

需要说明的是，在实际应用中，收发单元101发射的检测信号可以为聚焦脉冲波，其频率与治疗信号的频率相同。具体地，每隔一定的预设时间，收发单元101可以向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射多个与治疗信号频率相同的聚焦脉冲波，聚焦脉冲波携带的能量较低，保证对该焦点区域组织不造成损伤。与治疗设备中的收发单元发射的聚焦超声波不同的是，治疗设备中的收发单元发射的聚焦超声波为连续的，其携带的能量足够大，能够将病变的组织或细胞杀死。

可选地，第一收发单元101具体还用于：接收注射有超声造影剂的聚焦区域组织对多个聚焦脉冲波反射形成的多个第一脉冲回波。

需要说明的是，注射有超声造影剂的焦点区域组织可以对收发单元101发射的多个聚焦脉冲波进行反射，并形成多个第一脉冲回波，多个第一脉冲回波即为第一反馈信号。可以理解的是，在本发明实施例中，收发单元101发射的检测信号和接收的反馈信号都是以脉冲波的形式存在的，可以由现有的集成有发射与接收功能的治疗设备中的收发单元进行发射用于检测的聚焦脉冲波，并接收反射回的脉冲回波。

可选地，第一提取单元102具体用于：根据第一脉冲回波，形成第一脉冲回波的波形图；根据第一脉冲回波的波形图，提取每个第一脉冲回波的幅值；计算多个第一脉冲回波的幅值的第一平均值。

需要说明的是，第一提取单元102可以将接收的第一脉冲回波形成波形图，波形图可以更加直观的展现焦点区域组织对于聚焦脉冲波的反射情况。在波形图中，第一提取单元102可以提取反射的第一脉冲回波的幅值。由于第一脉冲回波的数量为多个，可以第一提取单元102计算多个第一脉冲回波的幅值的第一平均值，这样可以提高数据的准确性，便于后续的数值的比较。

可选地，第二提取单元202具体用于：根据第二脉冲回波，形成第二脉冲回波的波形图；根据第二脉冲回波的波形图，提取每个第二回波的幅值；计算多个第二回波的幅值的第二平均值。

需要说明的是，在本发明实施例提供的第二提取单元202与第一提取单元102的实现原理类似，在此不再赘述。其目的同样是为了二者进行更准确的数值的提取与比较。

可选地，比较单元103具体用于：计算第一平均值和第二平均值之间的差值；或，计算第一平均值和第二平均值之间的比值；或，计算第一平均值的积分值和第二平均值的积分值之间的差值。

需要说明的是，比较单元103可以计算第一平均值和第二平均值之间的差值，二者差值若为0，则表示二者相等，从而可以判断焦点区域组织中的超声造影剂完全消退。比较单元103也可以计算第一平均值和第二平均值之间的比值，二者的比值若为1，则表示二者相等，从而可以判断焦点区域组织中的超声造影剂完全消退。比较单元103还可以通过计算第一平均值的积分值，第二平均值的积分值，在计算二者积分值的差值，若二者的差值为0，则可以判断焦点区域组织中的超声造影剂完全消退。可以理解的是，还可以通过其他的方式来判断第一平均值与第二平均值是否相等，在此不再一一列举。

在一个具体的例子中，图2为一号病人的脉冲回波幅值变化的示意图，如图2所示，一号病人在未注射超声造影采集到的脉冲回波的幅值为1500毫伏(mv)，注射超声造影剂后，每隔1分钟(min)采集一次第一脉冲回波的幅值，从图2中可以看出随着焦点区域组织中的超声造影剂的代谢，第一脉冲回波的幅值呈现下降趋势，大约在15min左右，第一脉冲回波的幅值与预存储的初始脉冲回波的幅值基本相等，即回到未注射超声造影剂的水平，从而可以判断此时焦点区域组织中的超声造影剂完全消退。但是并不是每一个病人焦点区域组织中的超声造影剂都是在15min后完全消退，每个病人的血液、生理参数等不同，造成超声造影剂代谢的能力也不同。图3为二号病人的脉冲回波幅值变化的示意图，如图3所示，二号病人大约在4min后，第一脉冲回波的幅值就恢复至初始水平，即二号病人在4min后其体内焦点区域组织中的超声造影剂就完全消退。

通过上述二位病人的第一脉冲回波的波形图可以看出，利用本发明实施例提供的超声造影剂消退的检测装置，医生可以不必凭借自己的经验判断病人体内的超声造影剂是否消退，可以明显节约治疗前检测与监控的时间，极大的提高了治疗效率。

实施例二

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种超声造影剂消退的检测方法，图4为本发明实施例提供的一种超声造影剂消退的检测方法的流程示意图，如图4所示，该超声造影剂消退的检测方法，包括如下步骤：

S401，向注射有超声造影剂的焦点区域组织发射检测信号；以及接收注射有超声造影剂的焦点区域组织对检测信号反射形成的第一反馈信号。

S402，根据第一反馈信号，提取第一反馈信号的第一特征参数。

S403，将第一特征参数与预存储的初始特征参数进行比较，并生成比较结果。

S404，根据比较结果，判断超声造影剂是否消退。

可选地，上述步骤S404，根据比较结果，判断超声造影剂是否消退，包括：

若第一特征参数与预存储的初始特征参数相等，则确定超声造影剂消退。

需要说明的是，本发明实施例提供的超声造影剂消退的检测方法可以执行如上述实施例提供的超声造影剂消退的检测装置中的各个单元执行，其实现原理类似，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。