專利名稱：基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評價方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超聲醫(yī)學技術領域，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價方法。
背景技術：
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)學臨床中，評價化療效果的主要手段是一般病人經過三個化療療程后進行CT、超聲或核磁共振MR等影像檢查，通過測量腫瘤的長徑和短徑大小，與化療前的影像進行比較，對比其長徑和短徑的變化，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)學檢查，提供的是形態(tài)學信息，因此此種觀察腫瘤體積變化的方法是比較宏觀的評價方法。由于一個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療程后才進行。臨床醫(yī)學的記錄表明，有些病人對某些化療藥不敏感，三個療程的治療給病人帶來了很大的損傷，但治療效果不大。病理研究表明，腫瘤在形態(tài)改變之前，其微結構已經發(fā)生了變化。如果能在化療的早期，即化療第三個療程開始前，在形態(tài)學改變前可以檢測到病理組織的微結構是否變化以及改變程度，即可發(fā)現(xiàn)病人對化療藥的敏感程度。如果不敏感，可及時更換化療藥，使病人免受無謂的傷害和錯過良好的治療時機。但現(xiàn)有的檢查手段無法及時提供腫瘤早期化療效果的有效評價。醫(yī)學研 究表明，有效化療后的腫瘤組織微結構會變得疏松些，而利用超聲背散射射頻RF信號通過頻譜分析的算法可以定征組織微結構，研究表明，超聲背散射信號的質心頻率相對于發(fā)射信號的質心頻率的偏移量會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)背散射信號的頻譜偏移量計算得到的療效評分可以在化療早期就發(fā)現(xiàn)腫瘤微結構的變化，根據(jù)微結構的變化可以有效評價腫瘤的化療效果，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，而應考慮更換化療藥，從而不會錯過有利的治療時機。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，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價方法，該方法可以在化療早期檢測腫瘤微結構的變化，根據(jù)微結構的變化可以有效評價腫瘤的化療效果，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提供有用的參考信息。本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評價方法，包括以下步驟(I)使用超聲探頭掃描待測的腫瘤區(qū)，分別獲取化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號；針對化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號分別進行下面步驟(2)- (5)的操作；
(2)對回波射頻RF信號進行解調和濾波，得到B型圖；(3)在B型圖上選擇感興趣區(qū)域R0I，截取對應的背散射射頻RF信號，大小為N條聲束，每條聲束線長度為L個射頻取樣數(shù)據(jù)(L〈1024)；(4)對ROI內的每條聲束施以等長的漢寧(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結果作平均處理，得到ROI的功率幅度譜；(5)計算ROI的功率幅度譜的質心頻率；(6)獲取焦點處平板反射信號，作為表征發(fā)射信號的參考信號，作FFT變換，計算反射信號的功率幅度譜，然后計算其質心頻率，然后再根據(jù)上述步驟計算得到的化療前的功率幅度譜的質心頻率、化療后的功率幅度譜的質心頻率，計算療效評分，對早期療效進行評價?！ぞ唧w的，所述步驟(I)是使用寬頻線陣超聲探頭掃描待測的腫瘤區(qū)，超聲波的傳播受到腫瘤微結構的作用，回波由同一線陣探頭接收，經過射頻放大和時間增益補償，再經過A/D轉換、延時合成，進而獲取回波射頻RF信號。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信號作對數(shù)壓縮得到r (Ts)，采用Hilbert變換得到
權利要求
1.基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評價方法，其特征在于，包括以下步驟(O使用超聲探頭掃描待測的腫瘤區(qū)，分別獲取化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號；針對化療前和化療后腫瘤區(qū)的回波射頻RF信號分別進行下面步驟(2)- (5)的操作； (2)對回波射頻RF信號進行解調和濾波，得到B型圖； (3)在B型圖上選擇感興趣區(qū)域ROI，截取對應的背散射射頻RF信號，大小為N條聲束，每條聲束線長度為L個射頻取樣數(shù)據(jù)； (4)對ROI內的每條聲束施以等長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結果作平均處理，得到ROI的功率幅度譜； (5)計算ROI的功率幅度譜的質心頻率； (6)獲取焦點處平板反射信號，作為表征發(fā)射信號的參考信號，作FFT變換，計算反射信號的功率幅度譜，然后計算其質心頻率，然后再根據(jù)上述步驟計算得到的化療前的功率幅度譜的質心頻率、化療后的功率幅度譜的質心頻率，計算療效評分，對早期療效進行評價。
2.根據(jù)權利要求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價方法，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的腫瘤區(qū)，回波由同一線陣探頭接收，經過射頻放大和時間增益補償，再經過A/D轉換、延時合成，進而獲取回波射頻RF信號。
3.根據(jù)權利要求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價方法，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信號作對數(shù)壓縮得到r (Ts)，采用Hilbert變換得到
4.根據(jù)權利要求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價方法，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，確保獲取的信號主要來源于背散射，根據(jù)RF時間序列的波動大小來判斷大界面是否存在。
5.根據(jù)權利要求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價方法，其特征在于，所述步驟(4)中，對感興趣區(qū)域內的每條聲束施以等長的漢寧窗或漢明窗處理，然后補零至長度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價方法，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心頻率計算方法如下
7.根據(jù)權利要求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價方法，其特征在于，所述步驟(5)中在計算感興趣區(qū)域的功率幅度譜的質心頻率時，取η個感興趣區(qū)域，分別求取這η個感興趣區(qū)域的質心頻率，然后將其平均值作為該腫瘤感興趣區(qū)域的質心頻率。
8.根據(jù)權利要求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價方法，其特征在于，所述步驟(6)中，焦點處平板反射信號頻譜的質心頻率即發(fā)射信號的質心頻率定義為
9.根據(jù)權利要求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價方法， 其特征在于，設化療前的功率幅度譜的質心頻率為化療后的功率幅度譜的質心頻率為 f；2，焦點處平板反射信號頻譜的質心頻率為fo，評價公式定義為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于超聲背散射射頻分析的腫瘤化療早期療效評價方法，包括以下步驟(1)寬頻超聲線陣探頭掃描待測的腫瘤區(qū)，用同一探頭分別獲取化療前后的回波射頻RF信號；(2)解調并得到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；(4)計算ROI的功率幅度譜；(5)計算質心頻率；(6)獲取焦點處平板反射信號作為參考信號，計算其質心頻率；(7)根據(jù)上述步驟得到的化療前后和參考信號的質心頻率，計算療效評分，據(jù)此對腫瘤的早期療效進行評價。本方法提出在化療早期根據(jù)腫瘤微結構的變化對腫瘤的化療效果進行評價的概念，為評價腫瘤化療療效提供了客觀依據(jù)。
文檔編號A61B8/08GK103040487SQ20121055642
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者林春漪, 周建華, 黃慶華, 姚若河 申請人:華南理工大學