[发明专利]用于确定组织的脂肪含量分数的方法和系统

说明书

一种用于确定组织的脂肪含量分数的系统和方法，包括：将热声图像坐标与采集的超声图像配准，采集的超声图像至少包括感兴趣区域内的目标组织；限定与感兴趣区域一致的热声体素网格；从感兴趣区域内的组织获得与所限定的热声体素网格内的体素相对应的热声图像测量值，以产生热声测量矩阵；归一化热声测量矩阵内的热声图像测量值；基于热声测量矩阵内归一化的热声图像测量值和参考热声测量值，计算感兴趣区域内目标组织的脂肪含量分数图；以及基于组织声速数据校正脂肪含量分数图，以产生感兴趣区域内目标组织的最终脂肪含量分数图。

领域

本主题公开涉及用于确定组织的脂肪含量分数(fractional fat content)的方法和系统。

背景

在过去的几十年里，美国和其他发达国家的肥胖率一直在上升。人们普遍认为，肥胖会增加脂肪在重要器官(心脏、肝脏、肾脏、胰腺等)中的浸润和在重要器官周围积聚的风险，这导致炎症反应，炎症反应可能导致器官功能障碍和衰竭。此外，据信在正常身体质量指数(BMI)范围(20-25kg/m²)内，多达14％的男性和12％的女性在腹部器官内和周围积累了不成比例的脂肪。浸润的和内脏脂肪沉积与糖尿病和心血管疾病的风险增加有关。此外，非酒精性脂肪性肝炎(NASH)与肝细胞癌有明显的联系。

评估脂肪分布和量化内脏脂肪沉积的最可靠的非侵入性方法包括磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)成像。同样，质子磁共振波谱(¹H-MRS)被认为是测量肝脏、肌肉、心脏和胰腺组织中浸润(异位)脂肪的金标准，并已通过穿刺活检得到验证。不幸的是，这些技术没有成本效益，并且通常不用于一般的身体脂肪组成评估。

有强有力的迹象表明，体内的异位脂肪组成(即内脏脂肪与皮下脂肪的比率)和特定器官(肝脏、心脏、胰腺)中脂肪浸润的百分比是对于代谢和心血管疾病的强有力的预测因素。早期发现和干预可以减缓疾病进展，从而获得更有利的预后。然而，用于异位脂肪组成的定量评估的实用且成本有效的方法并不存在。

热声成像是一种成像模态，它对组织和其他对象的特性增加了新的见解，超过了其他已建立的成像模态所提供的见解。具体地，热声成像提供了与组织的热弹性性质相关的信息。

与传统的超声成像不同，热声成像为脂肪和脂肪组织提供了内源性对比的优势，因为与其他富含水的软组织相比，它们在射频(RF)范围内的电导率和介电常数(permittivity)明显较低。

与瘠瘦软组织(lean soft tissue)相比，脂肪和脂肪组织中的较低吸收系数导致热声吸收图像中的强烈对比，使得脂肪区域比瘠瘦软组织显得更暗。

尽管已经考虑了用于确定组织的脂肪含量分数的技术，但是仍需要改进。因此，目的至少是提供用于确定组织的脂肪含量分数的新方法和系统。

概述

应当理解，提供本概述是为了以简化的形式介绍概念的选择，该概念在下文的详细描述中进一步描述。本概述并不打算用于限制所要求保护主题的范围。

在一个方面，提供了一种用于确定组织的脂肪含量分数的方法，包括：将热声图像坐标与采集的超声图像配准，采集的超声图像至少包括感兴趣区域内的目标组织；限定与感兴趣区域一致的热声体素网格(thermoacoustic voxel grid)；从感兴趣区域内的组织获得与所限定的热声体素网格内的体素相对应的热声图像测量值，以产生热声测量矩阵；归一化热声测量矩阵内的热声图像测量值；基于热声测量矩阵内归一化的热声图像测量值和参考热声测量值，计算感兴趣区域内目标组织的脂肪含量分数图；以及使用组织声速数据校正脂肪含量分数图，以产生感兴趣区域内目标组织的最终脂肪含量分数图。