[发明专利]评估组织氧合状态的多模态成像系统、工作方法及用途

说明书

本发明公开了评估组织氧合状态的多模态成像系统、工作方法及用途，系统包括：测试对象获取模块，基础数据测量模块，灰阶超声模块、光声成像模块，平面波成像模块，计算模块，统计分析模块。本发明通过获取妊娠的大鼠的胎盘的结构信息、氧合状态数据、血管密度信息，用标准方法计算诊断模式的接收器操作特征ROC的诊断能力AUC，并进行统计分析，能够实时和无创地评估组织氧合状态，评估结果更精确。

技术领域

本发明涉及医学图像处理的技术领域，尤其涉及一种评估组织氧合状态的多模态成像系统，以及该系统的工作方法、用途，其主要用于灰阶超声成像、光声成像和平面波成像图像的处理。

背景技术

先兆子痫是妊娠最常见的并发症之一，可迅速发展为孕产妇和胎儿死亡等严重后果。目前先兆子痫的诊断依赖于临床表现，包括妊娠20周和/或分娩后 48小时的高血压和蛋白尿。然而，一旦出现高血压，先兆子痫可迅速恶化为危及孕妇生命的高血压危象。由于临床表现无法及时准确的诊断，迫切需要开发更准确、敏感、无创的先兆子痫诊断指标。

光声成像是一种新兴的成像技术，能对常见的内源性发色团，包括水、含氧血红蛋白(HbO₂)、脱氧血红蛋白(Hb)、黑色素和脂质等物质进行成像。由于其超声和光学特性，该方法可以同时评估组织的化学成分和组织结构特征，具有高分辨率、无创等优势。光声成像凭借其实力，近年来发展迅速，已广泛应用于脑、甲状腺、乳腺、皮肤、淋巴系统、妇科、泌尿系影像、术中影像等领域，光声成像评估组织氧合状态的能力已得到证实。此外，胎盘的氧合能力不仅由胎盘的氧合状态决定，还与胎盘新生血管状态密切相关。因此，有关胎盘血管化的信息将有助于进一步提高诊断的准确性。

平面波成像是一种基于非聚焦波成像技术的微血管血流成像方法。得益于快速的处理平台和有效的壁滤波算法，平面波成像将血流信号与低速组织运动区分开来，并显示出微血管形态的显示能力。与能量多普勒相比，即使在产妇存在呼吸运动的情况下，平面波成像在妊娠32周时仍能更清晰地显示胎盘内的小血管。因此，平面波成像在早期诊断胎盘新生血管方面具有优势。在先兆子痫时，浅层滋养层外侵导致母体螺旋血管重塑不完全，导致高阻力、低容量血管及血管平滑肌组织病理学影响胎盘血管生成，因此使用平面波成像评估胎盘血液灌注及分布将有助于先兆子痫的早期诊断。

虽然上述影像学手段可以实时、无创地提供胎盘重要信息，但目前单一的影像学方法都只能提供有限的结构或功能信息，不能对胎盘进行较为全面的评估。整合灰阶超声，光声成像及平面波成像等多种成像技术的多模态成像方式可以同时提供形态及功能信息。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种评估组织氧合状态的多模态成像系统，其将传统超声灰阶成像、光声成像与平面波成像相结合，对胎盘进行结构和功能上多参数成像，能够实时和无创地评估组织氧合状态，评估结果更精确。

本发明的技术方案是：这种评估组织氧合状态的多模态成像系统，其包括：

测试对象获取模块，其配置来将怀孕的大鼠随机分为缺氧组和常氧组，其中缺氧组的氧气浓度为12±2%，常氧组的氧气浓度为20±2%；

基础数据测量模块，其配置来在妊娠的第18天测量血压、蛋白尿和胎儿质量；

灰阶超声模块，其配置来在妊娠的第18天，获取灰阶超声提供的胎盘结构信息；

光声成像模块，其配置来在妊娠的第18天，获取大鼠的胎盘的氧合状态数据；

平面波成像模块，其配置来在妊娠的第18天，在大鼠的每个胎盘的脐带胎盘入口处的横切面上进行成像以获得血管密度；

计算模块，其配置来用标准方法计算诊断模式的接收器操作特征ROC的诊断能力AUC；

统计分析模块，其配置来对灰阶超声模块、光声成像模块、平面波成像模块的数据进行统计分析。