[发明专利]基于组织特征的分段式实时无损温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物医学工程技术领域的测量方法，特别是一种基于组织特征的分段式实时无损温度测量方法。

背景技术

对生物组织的实时无损温度测量是生物医学研究领域的关键技术。热疗中温度测量的实时性和精度将直接影响到肿瘤热疗的疗效。现有的无损温度测量方法包括在时域、频域，或者能量域上从超声回波信号提出温度信息，进行无损测温。由于生物组织的差异性以及在不同温度区域表现的特性不同，试图在所有温度段，用单一的方法实现无损测温是非常困难的。高精度，高分辨率，实时性仍是人们努力的目标。

对现有技术文献的检索发现，Zhigang Sun，Hao Ying在“A multi-gatetime-of-flight technique for estimation of temperature distribution inheated tissue”(通过多门时间技术对加热组织进行温度分布的估测)，theoryand computer simulation Ultrasonics 37(1999)107-122(超声波理论及超声波电脑模拟)中提出了基于时移的温度提取方法非常直观，但在实际操作中该方法很难实现，主要原因包括：该方法需要在组织中存在两个以上相对静止的反射介质，这在临床操作当中并不容易获得；时间点上的精确测量比较困难；温度分辨率低，它将两个反射介质间真正的温度分布和由温度引起的声速差异取了平均。

由Ralf Seip，Emad S.Ebbini在“Noninvasive Estimation of TissueTemperature Response to Heating Fields Using Diagnostic Ultrasound”(通过诊断用超声波针对组织对加热场的温度反应进行非侵入性估测)，1995 IEEETransactions on Biomedical Engineering Vol.42，No.8(IEEE生物医学工程会报)中提出的基于频移的无损测温技术是现有技术中比较经典的方法之一。但其在实际应用中有很多问题：生物组织与实验样品有很大差异，生物组织散射粒子规则性较差，规则散射较弱；自相关谱中共振峰不太明显且受数据长度和阶次的影响较大。这些特性都阻碍了该方法在实际测量中的应用。

此外，由牛金海，张红煊，王鸿章等在“基于离散随机介质平均散射声功率的无损测温方法”声学学报，2001，26(3)：247-250中提出的基于能量的超声无损测温技术，虽然能够有效解决现有技术的问题，但其缺点是空间分辨率较差。

上述现有技术中的无损测温方法存在的一个共同的缺点即：试图在所有温度测温范围内采用单一方法进行估计组织温度。这是非常困难的，因为生物组织具有很大的差异性，而且不同的温度生物组织的超声特性也不同(如，B超图像的灰阶，A超的散射特性等)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于组织特征的分段式实时无损温度测量方法。使其取代以往的温度测量方法，对生物组织特性进行分类，对测温的组织区域进行分区，对于不同的加热区域采用不同的组织特征参数进行温度估计，实现对组织体精确、无损和实时测温。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过采用医学超声设备取得组织体的实时图像，获取温度区域下的组织特征参数。在实时测温前，使用这些已知的测量参数，对该组织特征参数-组织温度进行线性拟合，得到拟合参数；在实施无损测温过程中，利用拟合参数，以及组织温度-组织特征参数关系，从B超图像或者A超散射信号中反推分析得到组织温度。最终通过计算机实时显示二维温度分布图像。

所述的组织特征，是指：被测肝脏，肌肉，脂肪等组织的生理特征。

所述的组织特征参数，是指：超声波速度、温度-灰度实验数据。所述的线性拟合，是指：根据被测组织的不同生理特征，将其中相同类的组织在不同温度下测得的超声散射系数、超声速度系数、超声吸收系数、B超灰度级别系数分别对应组织温度，获得不同组织温度与上述系数之间的线性关系，即组织特征参数＝拟合参数A×温度+拟合参数B。

所述的温度区域，是指：焦点区域，近焦区域，远焦区域。

其中：焦点区域，是大于100℃加热的焦点区域，温度最高；近焦区域，是75℃-55℃，温度次之；远焦区域，是45℃-37℃。温度最低。

测量温度区域的超声散射系数、超声速度、超声吸收、B超灰度级与组织温度的关系，拟合得到组织温度-组织特征参数的关系参数。