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CN102869301A - 表征病人的组织的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于表征病人的组织的方法包括：接收从所述组织与照射所述组织的声波之间的相互作用得到的声音数据；从所述声音数据产生所述组织的形态透视图，其中所述透视图代表所述组织的至少一种生物力学性质；确定所述透视图中的感兴趣区域的预后参数，其中所述预后参数包括所述生物力学性质；并分析所述预后参数以表征感兴趣区域。在一些实施方案中，所述方法还包括将造影剂引入到所述组织中；在引入所述造影剂之后产生所述组织的一组增强的形态透视图；从所述增强的形态透视图确定增强的预后参数；并分析所述增强的预后参数。

Description

表征病人的组织的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年2月14日提交的美国专利申请号13/027,070和2010年2月12日提交的美国临时申请号61/304,360的利益，这两个申请通过引用被整体并入。
技术领域
本发明大体上涉及医学成像领域，且更具体地涉及在超声成像领域中表征病人的组织的改良方法。
背景
乳腺癌和其他类型的癌症的早期检测通常是成功治疗癌症的重要因素。然而，存在几种对于一些癌症病人未能早期检测到疾病的原因。一种原因是在筛查性能中的限制。例如，乳腺组织致密的妇女具有非常高的发展乳腺癌的相对风险，但是乳腺X光摄影（用于乳腺筛查的当前标准工具）对于乳腺组织致密的病人中的癌症的检测具有低灵敏度，这导致相对高的假阴性率。换言之，对于这种具有致密乳腺组织的高风险妇女群体，乳房X光摄影的性能通常是差的。促成乳腺癌的较晚检测的另一个原因是乳腺组织筛查中有限的参与。每年乳房X光照片的较低参与率部分地是由于对筛查工具的有限利用（乳房X光照片需要专门的医疗中心和训练有素的工作人员）、对辐射的恐惧以及不适。而且，由于乳房X光摄影的电离性质，乳房X光摄影的使用在年轻妇女中受到限制，不然年轻妇女在其生命中将处于过度辐射的风险下。
尽管磁共振成像（MRI)通过提供相对舒适的无辐射成像能力而改进了乳房X光摄影的一些限制，但是MRI对于常规使用来说太昂贵并且具有有限的可达性。改善的癌症检测会降低在晚期阶段乳腺癌发病率的百分比。因此，在医学成像领域中需要建立表征病人体内组织的改良方法。本发明提供了这种改良方法。
附图简述
图1是第一优选实施方案的方法的示意图；
图2A和2B是在优选实施方案的方法中使用的超声扫描仪的示意图；
图3-5是在优选实施方案的方法中产生形态透视图的步骤的各种变化形式的示意图；
图6是概述在优选实施方案的方法中确定预后参数的步骤的表格；
图7A和7B分别是在优选实施方案的方法中分析预后参数的步骤的决策树变化形式和预测模型变化形式的示意图；
图8A和8B是第二优选实施方案的方法的变化形式；以及
图9是概述在第二优选实施方案的方法中确定增强的预后参数的步骤的表格。
优选实施方案的描述
本发明的优选实施方案的以下描述的意图不是将本发明限制到这些优选的实施方案，而是使本领域任何技术人员能够实现并利用本发明。
如图1所示，一个优选实施方案的表征病人的组织的方法100包括以下步骤：接收从所述组织与照射所述组织的声波之间的相互作用得到的声音数据（S110）；从所述声音数据产生形态透视图（S120），其中所述透视图代表所述组织的至少一种生物力学性质；确定所述透视图中感兴趣区域的预后参数（S160），其中所述预后参数包括所述生物力学性质；以及分析所述预后参数以表征感兴趣区域（S180）。在第二优选实施方案中，所述方法还包括引入造影剂的步骤S190。所述方法实现了对病人体内组织的体积的准确、便宜、舒适和容易取得的评估。所述方法优选地包括超声辐射以获得声音数据，提供了组织的生物力学性质的测量，所述生物力学性质例如是声反射性（基于来自组织的声波的反射）、声衰减（基于组织中的声波的振幅变化)和声速度（基于发射器和接收器之间的声信号的出发和到达时间）。在一个优选实施方案中，所述方法用于检测人或其他动物的乳腺癌，但可选地可用于检测任何适当种类的癌症。所述方法还可用于表征组织以诊断癌症的存在、评估其类型并确定其程度（例如，确定组织中的恶性肿块能否通过外科手术去除），或者评估癌症发展的风险（例如，测量乳腺组织密度）。所述方法可以在病人的不同检查中重复，例如以允许组织的重复评估和组织表征。例如，在不同时间重复所述方法可以促进由在检查之间组织的表征的差异标记的不断发展的损伤（例如癌症或纤维腺瘤）的识别和/或监测。然而，所述方法可用在涉及组织的表征的任何适当的应用中。
接收声音数据的步骤S110的作用是照射或声穿透组织以便获得组织的声测量。接收声音数据的步骤S110优选地包括使用向组织发射声波的多个发射器扫描组织（S112），并在声波与组织相互作用之后使用检测声波的多个接收器检测声波（S114）。被检测的声波优选地包括由组织散射的声波，其中散射的声波包括反射声波和透射声波的混合。扫描组织的步骤S112和检测声波的步骤S114优选地使用超声断层扫描仪来执行，且方法类似于美国专利号6,385,474和6,728,567以及美国专利公开号2008/0275344中描述的那些方法，这些专利通过该引用被整体并入。然而，可以使用任何适合的扫描仪。如图2A所示，扫描组织的步骤S112和检测声波的步骤S114优选地在病人的扫描期间被执行，病人胃部向下俯卧在具有孔的扫描仪工作台上。可以由耐用的柔性材料例如帆布制成的工作台优选地与病人的身体轮廓相符，从而增加对乳房的腋下区域的扫描通路并增加患者舒适度。工作台中的孔允许乳房穿过工作台伸出并浸入填充了水或另一种传播声波的适当液体的成像池中。如图2B所示，环形传感器位于成像池内并环绕或以其他方式围绕乳房。将安全的非电离超声脉冲引导到组织的多个发射器和接收并记录从组织散射的数据的多个检测器散布在环形传感器周围。在扫描步骤S112中，环形传感器沿着组织例如在胸壁与乳房的乳头区之间的前-后方向上穿过，以优选地在分立的扫描步骤获得声音数据集，包括声反射、声衰减和声速度的测量，或冠状“切片”。组织的每个“切片”横截面的声音数据优选地包括声反射数据集、声衰减数据集和声速度数据集。然而，在扫描步骤中，环形传感器可以此外和/或可选地包括组织的任何适当的生物力学性质。扫描和检测步骤优选地是快速的，例如每个“切片”小于约1秒钟的数据获取时间，这有助于避免在随后的形态透视图中的运动伪像，并使造影剂的使用成为可能。接收声音数据的步骤S110可以此外和/或可选地包括从存储设备例如硬盘驱动器或在线服务器检索声音数据。
从声音数据产生组织的形态透视图的步骤S120作用是将声音数据转换成对分析有用的介质。如图3A和3B所示，产生形态透视图（S120）优选地包括产生多个透视图。每个透视图优选地代表组织的相应生物力学性质。如图1所示，在一个优选实施方案中，产生多个透视图（S120）包括产生代表来自组织的声反射的声反射透视图（S124），产生代表组织内的声衰减的声衰减透视图（S132），和产生代表组织内的声速度的声速度透视图（S136）。然而，产生多个透视图可以此外和/或可选地包括产生代表组织的任何可测量的生物力学性质的任何透视图。
如图3A所示，产生声反射透视图（S124）包括产生代表声反射的一组二维（2D）图像（S125），其中每个图像代表在特定分立扫描步骤中采用的组织的特定横截面处的组织的声反射。换言之，该组2D声反射图像形成一叠2D透视图，其共同代表来自所扫描的组织的全部（或部分）体积的声反射。该组2D声反射图像（Ir）源自组织的声阻抗变化，并且提供了组织的回声纹理数据和解剖细节。产生声反射透视图（S124）可以此外和/或可选地包括产生三维（3D）声反射透视图（S126），三维（3D）声反射透视图是组织的体积的声反射性的体积表示。在第一变化形式中，如图3A所示，产生3D声反射透视图（S126）包括将该组2D声反射图像组合成三维（3D）声反射透视图。在第二变化形式中，如图3B所示，产生3D声反射透视图（S126’）包括将通过以3D方式扫描组织而获得的3D体积声音数据直接转化成3D声反射透视图。
类似于步骤S124，产生声衰减透视图（S132）包括产生代表声衰减的一组2D图像（S133），其中每个图像代表在特定分立扫描步骤中采用的组织的特定横截面处的组织内的声衰减，以形成组织内的声衰减的一叠2D图片。产生声衰减透视图（S132）可以此外和/或可选地包括产生3D声衰减透视图（S134），3D声衰减透视图是所扫描的组织的体积内的声衰减的体积表示，其中变化形式S134和S134’可以类似于对声反射的类似步骤S126和S126’的任一变化形式。
类似于步骤S124和S132，产生声速度透视图（S136）包括产生代表声速度的一组2D图像（S137），其中每个图像代表组织内的声速度，以形成组织内的声速度的一叠2D透视图。产生声速度透视图（S136）可以此外和/或可选地包括产生3D声速度透视图（S138），3D声速度透视图是所扫描的组织的体积内的声速度的体积表示，其中变化形式S138和S138’h可以类似于对声反射的类似步骤S126和S126’的任一变化形式。
在一些实施方案中，产生形态透视图（S120）还可包括将至少一个声反射透视图、至少一个声衰减透视图和/或至少一个声速度透视图组合成一组合并的2D或3D透视图。在一个变化形式中，如图4所示，产生形态透视图（S120）包括通过组合该组2D声反射透视图的至少一部分、2D声衰减透视图的至少一部分和/或2D声速度透视图的至少一部分而产生一组合并的2D透视图（S142）。在另一变化形式中，产生形态透视图（S120）包括产生合并的3D透视图（S144）。产生合并的3D透视图（S144）可以包括组合单独的3D生物力学性质透视图（例如，组合3D声反射透视图、3D声衰减透视图和/或3D声速度透视图）（S145），如图5A所示。产生合并的3D透视图（S144）可以可选地包括将该组合并的2D透视图组合成3D体积透视图S146，如图5B所示。
组合或合并的透视图相互重叠以允许多个生物力学性质的可视化被同时观察到，并促进组织特征的更全面的评价。如图5C所示，将2D或3D透视图组合成合并的2D或3D透视图优选地包括组合声反射透视图、声衰减透视图的阈值化形式和声速度透视图的阈值化形式（S148）。组合步骤S148的变化形式可以包括组合任何透视图的阈值化（具有任何适当的阈值）或非阈值化形式。在一个实施方案中，通过增加以下项而合并透视图：（1）反射透视图，（2）声速度透视图的第一阈值化形式（包括落在第一速度阈值“a”和第二速度阈值“b”之间的声速度透视图的测量），和（3）声速度透视图的第二阈值化形式（包括落在第三速度阈值“c”之上的声速度透视图的测量）和阈值化声衰减图像（包括在衰减阈值之上的声衰减图像的测量）的组合。在一个实施方案中，通过确定哪些阈值产生与在MRI或其他相关成像方式中见到的肿块边缘最相似的肿块边缘（例如损伤或组织结构的轮廓）来设定阈值“a”、“b”、“c”和“d”。这种合并可以根据下式来表示，其中括号内的数学运算表示逻辑“与”运算：
I f = I r + I s = a s = b + [ I s > c · I a > d ]
然而，任何适当的公式或算法可用于将各个透视图合并或融合成单个透视图。
所述方法还可以包括基于其他生物力学性质透视图重复生物力学性质透视图中的至少一个。例如，改变用于加亮声衰减和/或声速度透视图中的感兴趣区域的阈值可以改变足以提供有关组织的性质的额外见解的声衰减和/或声速度透视图，以重复改善声反射透视图。然而，重复可以包括基于任何其他透视图修改声反射、声衰减和声速度透视图中的任一个。而且，所述方法可以包括重复修改在合并透视图时使用的阈值（例如，阈值“a”、“b”、“c”和“d”）。
所述方法还可以包括从形态透视图识别组织中的感兴趣区域的步骤S150，该步骤的作用是例如为了诊断和/或监测目的而确立需要进一步关注的组织的一部分。优选地通过当肿块在3D声反射透视图中出现时显示肿块的轮廓来识别和/或标记感兴趣区域，例如损伤。例如，在反射透视图上的可疑肿块的边缘清晰度的阈值或另一适当阈值可用于识别组织中感兴趣区域的边界。所识别的感兴趣区域的轮廓优选地在3D声衰减和/或声速度透视图上复制。感兴趣区域可以可选地在2D声反射图像透视图中被识别为2D损伤或肿块，并且可以复制在2D声衰减和/或声速度透视图上。然而，可选地，可以在声衰减和/或声速度透视图或其他生物力学性质透视图上识别感兴趣区域。例如通过在各种生物力学性质透视图中逐渐使边界完善，可以重复识别感兴趣区域的边界。
确定透视图中感兴趣区域的预后参数的步骤S160的作用是量化组织中感兴趣区域的生物力学特征，以提供用来表征（例如，预测、监测或以其他方式描述）感兴趣区域的度量。确定预后参数可以包括确定一个或多个定量预后参数（S162）和/或一个或多个定性预后参数（S172）。定量预后参数可以涉及感兴趣区域的对应于声反射性的反射率、衰减的绝对或相对体积平均值、和/或声速度的绝对或相对体积平均值。定性预后参数可以涉及在合并和/或未合并的形态透视图中感兴趣区域的声反射、声衰减和声速度的形状或其他特征。尽管优选地所有这些定量和定性预后参数被确定，但这些参数的仅仅一部分可以被确定。以这种方式，通过合并组织和/或损伤的声速度、衰减和/或其他生物力学性质的定量测量和/或定性形态特征，预后参数扩展出在表征组织肿块时通常用于2D超声应用的现有乳房成像报告和数据系统BIRADS标准。通过使用从所有三个空间维度获得的损伤表征，这些扩展的预后参数可以进一步扩展出当前BIRADS标准，进入3-D表征的领域。而且，通过表征从以不同时间间隔进行的多个病人检查得到的这些参数的时间相关性，可以获得额外的预后信息。
如图6所示，确定一个或多个定量预后参数（S162）可以包括从一个或多个透视图计算感兴趣区域的生物力学性质的体积平均值（S166）。在一个变化形式中，计算体积平均值（S166）包括计算在感兴趣区域的体积上平均的生物力学性质的绝对平均（例如中数）值（S167）。例如，平均声衰减和声速度测量的绝对值优选地分别从3D声衰减透视图和3D声速度透视图计算，尽管它们可以可选地分别从2D声衰减和声速度透视图计算。这些平均值的绝对值优选地通过在3D或2D透视图上感兴趣区域内的像素和在感兴趣区域的肿块上的体积平均的统计分析来确定。然而，体积平均值可以是以任何适当方式计算的感兴趣区域的生物力学性质的代表性值。例如，声速度的平均值可以如美国专利公开号2008/0275344中描述的来计算。作为另一实例，体积平均可以此外和/或可选地包括其他方面，例如被整个感兴趣区域中的生物力学性质的值的空间分布加权。
在另一变化形式中，计算体积平均值（S166）包括计算生物力学性质的相对值（S168），生物力学性质的相对值考虑了感兴趣区域中的生物力学性质的绝对值与感兴趣区域周围的背景组织中的生物力学性质的值之间的差异。解释这种差异利用感兴趣区域与所扫描的组织的其余部分相比生物力学性质的所测量的差异。在这个变化形式中，计算体积平均值（S166）还包括计算感兴趣区域外的组织中的生物力学性质的背景值。在一个实例中，计算生物力学性质的相对值（S168）包括从感兴趣区域中的生物力学性质的绝对值减去生物力学性质的背景值。可选地，计算相对值（S168）可以包括用感兴趣区域中的生物力学性质的绝对值除以生物力学性质的背景值。然而，计算生物力学性质的相对值（D168）可以包括使感兴趣区域的一种或多种生物力学性质与背景组织的一种或多种生物力学性质相关联的任何数学运算或其他比较。因为生物力学性质的背景测量和绝对值中都存在来自扫描的任何系统误差，计算感兴趣区域的生物力学性质的相对值抵消了系统误差，且感兴趣区域的所得到的相对值从而被标准化。生物力学性质的背景值是感兴趣区域周围的背景组织中的生物力学性质的测量。例如，背景测量可以是在感兴趣区域的边界和周围组织边界之间的感兴趣区域周围的组织的体积中的生物力学性质（例如声衰减或声速度）的平均值。周围组织边界可以通过将感兴趣区域边界扩展特定边缘例如2厘米或任何适当距离来限定。然而，周围组织边界可以用任何适当方式限定，且背景测量可以是感兴趣区域旁边的组织的任何适当部分中的生物力学性质的测量。特别是，预后参数可以包括感兴趣区域的声衰减的相对体积平均值和/或感兴趣区域的声速度的相对体积平均值。
如图6所示，确定一个或多个定性预后参数（S172）可以包括表征声反射透视图、声衰减透视图和/或声速度透视图的方面。对于声反射透视图，确定一个或多个定性预后参数（S174）包括表征感兴趣区域的边缘清晰度（例如清晰的或模糊的）、形状（例如，椭圆形或非椭圆形）或结构（例如周围组织中的改变的解剖结构的存在或不存在）（S174）。对于声衰减透视图，确定一个或多个定性预后参数（S172）包括表征声衰减透视图中的感兴趣区域的2D或3D形状（例如，平滑或不规则的）（S176）。对于声速度透视图，确定一个或多个定性预后参数（S172）包括表征声速度透视图中的感兴趣区域的2D或3D形状（例如，平滑或不规则的）（S178）。然而，定性预后参数可以表征生物力学性质透视图的任何适当方面。而且，定性预后参数可以被转化为定量度量，例如“1”是在声反射透视图中的感兴趣区域的模糊边缘，“2”是清晰边缘。作为另一实例，定性预后参数可以被转化为对定性方面被表示的程度分类的定量度量，例如标尺上的值（例如，1至5）。例如，声反射透视图中的感兴趣区域的边缘清晰度可以使用反射率被分类为“1”（如果它是非常清晰的）、“3”（如果它是中等模糊的）或“5”（如果它是非常模糊的）。
分析预后参数的步骤S180作用是利用预后参数预测或以其他方式表征感兴趣的区域。分析优选地预测感兴趣区域是否是癌性肿块、良性纤维腺瘤、囊肿、另一良性发现物、无法辨认的肿块（例如，没有观察的结果）或任何适当的表征或分类。然而，分析可以此外和/或可选地监测一个或多个预后参数随时间过去的趋势，或者用于任何适当应用。分析预后参数的步骤S180优选地包括分析多个预后参数，其可以是定量的或定性的。例如，如图6所示，分析可以评价可以单独暗示癌症的存在的预后参数。对于有关声反射的参数，癌性肿块的特征通常在声反射图像中被标记为具有模糊和/或不清楚的针状或小片状边缘、非椭圆形状和由于肿块效应和/或收缩而引起的在周围组织中的结构扭曲，包括改变的解剖结构。相反，良性肿块在声反射图像中通常被标记为具有清晰边缘、椭圆形状和有很少到没有结构扭曲。对于有关声衰减的参数，癌性肿块的特征通常被标记为具有声衰减的相对高的绝对和相对体积平均值，因为声波通常在癌性肿块中比在周围脂肪组织例如乳腺组织中具有更高的衰减。相反，良性肿块通常被标记为具有衰减的相对低的绝对和相对体积平均值。例如，相对于脂肪，以2MHz的频率透过肿瘤传输的声波通常经历大约0.25至0.5dB/cm的衰减。对于有关声速度的参数，癌性肿块的特征被标记为具有相对高的声速度，因为声波通常在癌性肿块中比在周围脂肪组织例如乳腺组织中以更快的速度传播。例如，声波在癌性肿块中比在脂肪组织中传播得快约50-150米/秒。相反，良性肿块通常被标记为具有声速度的相对低的绝对和相对体积平均值。
在第一变化形式中，分析预后参数的步骤S180包括以分支方式设法穿过比较预后参数与各种阈值的决策树（S182），该分支方式基于预后参数与阈值之间的比较达到感兴趣区域的最终表征。决策树优选地包括声反射、声衰减和/或声速度的预后参数，但是可以此外和/或可选地包括任何适当生物力学性质的参数（例如定性预后参数的定量分类）。在一个具体实施方案中，如果绝对或相对体积平均声衰减值小于或等于第一阈值，在决策树的“顶部”处的比较分叉到第一分支中，如果绝对或相对体积平均衰减大于阈值，在决策树的“顶部”处的比较分叉到第二分支中。基于反射率、声衰减和声速度的绝对或相对体积平均值如何与其他阈值相比较，将这些第一和第二分支的每一个进一步划分到不同路径中。通过沿着决策树前进，预后参数导致感兴趣区域是例如癌性或不是癌性的确定或预测。特定阈值可以凭经验确定，例如通过比较一组阈值的诊断结果与其他方法例如MRI的诊断结果和/或合并来自已知癌症病人的数据和超声断层照相。而且，优选地使用属性选择算法来评价每个预后参数的重要性，所述算法例如是卡方方法、增益比（gain ratio）和信息增益，这些算法是本领域普通技术人员已知的策略。
在第二变化形式中，如图7B所示，分析预后参数的步骤S180包括将预后参数输入到预测模型中（S184）。输入可以包括声反射、声衰减和/或声速度的预后参数，但可以此外和/或可选地包括任何适当生物力学性质的参数（例如定性预后参数的定量分类）。通过使用来自已知癌症病人或其他具有已知类型的损伤的病人的数据，可以在外部使预测模型生效。然而，可以通过任何适当方法使预测模型生效。而且，在建立预测模型中，优选地评价预测模型以识别可能不成比例地受影响的或系统地与错误分类相关的协变量模式（covariate patterns）。评价优选地包括接收器操作特征（ROC）曲线作为选择一个或多个可能最优的预测模型的工具。优选地使用确定声反射性、声衰减和声速度的加权组合的模型估算来构建ROC曲线，其以最低假阳性率预测癌症，同时保持至少90%的灵敏度。ROC曲线下的面积代表该模式的总体准确性，概括：（1）灵敏度，或在癌症数据集中的被扫描仪确定为患有癌症的病人的比例，（2）特异性，在无癌症数据集中的被扫描仪确定为不患有癌症的病人的比例，（3）假阳性率，或在无癌症数据集中的被扫描仪错误地确定为患有癌症的病人的比例，和（4）假阴性率，或在癌症数据集中的被扫描仪错误地确定为不患有癌症的病人的比例。灵敏度和特异性优选地是有条件的估算，其在经验数据集中对感兴趣的可疑区域的观察结果是有条件的。然而，ROC曲线的其他方面和/或其他方法可以进一步用于发展和评价预测模式。
在第三变化形式中，分析预后参数的步骤S180包括评价独立暗示癌症的存在的定性预后参数。对于有关声反射的参数，癌性组织的特征通常在声反射图像中被标记为具有（1）模糊和/或不清楚的针状或小片状边缘，（2）非椭圆形状，和（3）由于肿块效应和/或收缩而引起的在周围组织中的结构扭曲，包括改变的解剖结构。相反，良性肿块通常在声反射图像中被标记为具有（1）清晰边缘，（2）椭圆形状，和（3）有很少到没有结构扭曲。
分析预后参数的其他变化形式（S180）可以包括第一、第二和第三变化形式的各种适当组合。例如，可以执行两个或所有三个变化形式，并且分析结果可以是大多数变化形式产生的表征。
在第二优选实施方案中，如图8A所示，方法200还包括将造影剂引入组织（S190），S190作用是增加可用预后参数的数目，并潜在地增加表征的准确性。在该实施方案中，所述方法优选地还包括：在将造影剂引入到组织中之后接收时间相关的增强的声音数据集（S210）；从时间相关的增强的声音数据集产生一组增强的形态透视图（S220）；基于该组增强的形态透视图确定增强的预后参数（S260）；并分析增强的预后参数（S280）。这些步骤和该方法的第一优选实施方案的步骤可以按任何适当的顺序执行。例如，如图8B所示，收集未增强和增强的声音数据并产生未增强和增强的透视图可以在确定和分析预后参数和增强的预后参数之前执行。
将造影剂引入组织（S190）可以包括将Definity、Optison和/或任何适合于医学诊断的造影剂引入到组织中。造影剂优选地在获得第一声音数据集（无造影剂）之后被引入，使得第一声音数据集形成基线，基线形态透视图可以从该基线产生。换言之，第一优选实施方案的方法的一些或所有步骤可以在引入造影剂之前被最初执行。可选地，在该方法的第二实施方案中，在引入造影剂之前接收声音数据集的步骤可以省略，以便形成没有造影剂的效果的无基线透视图。如本领域技术人员已知的，可以在扫描开始时静脉注射地（或者以任何适当方式）引入造影剂，以允许整个组织体积内的循环。造影剂的引入优选地进一步增强了感兴趣区域与其周围组织之间的生物力学差异，当这些差异出现在基于增强的声音数据的透视图中时。特别是，造影剂可用于增加感兴趣区域内的相对声反射性和声衰减，并减少感兴趣区域内的相对声速度。
接收时间相关的增强的声音数据集（S210）的作用是获得在声波和组织与造影剂相互作用期间的不同时间提供“快照”的数据。从增强的声音数据产生增强的形态透视图（S220）的作用是提供代表时间相关的生物力学性质的一个或多个按时间顺序排列的透视图。获得时间相关的增强的声音数据集（S210）和产生增强的形态透视图（S220）优选地类似于第一优选实施方案的获得声音数据（S110）和产生形态透视图（S120）。环形传感器或任何其他适当的传感器可以重复地沿着组织穿过以按规定的时间间隔获得数据，允许产生对应于在引入造影剂之后的不同时间的形态透视图。例如，该系列增强的透视图可以包括对应于t=0秒（当引入造影剂时）和大约每30秒直至例如420秒的一个或多个生物力学性质的透视图。然而，透视图可以相应于在引入造影剂之后的任何适当的时间间隔和时间长度，包括在引入造影剂之后的仅仅一个时间点（对应于单独扫描而非在时间间隔内的重复扫描的透视图）。
基于该组增强的透视图确定增强的预后参数（S260）的作用是建立生物力学性质的变化的度量，作为引入造影剂的结果。类似于第一实施方案的方法（或在引入造影剂之前）的预后参数，在将造影剂引入到组织中之后的一个或多个增强的预后参数可以包括：在感兴趣区域中的代表声反射性的声反射参数、代表声衰减的声衰减参数和/或代表声速度的声速度参数。如图9所示，确定一个或多个增强的预后参数可以此外和/或可选地包括：确定越过时间相关的该组增强的透视图的造影剂流动的动力学（S262）（如例如在声反射、声衰减和/或声速度透视图中显现的“内洗、冲洗”流动），确定在基线透视图之间和该组增强的透视图中的感兴趣区域中的生物力学性质的值的最大变化（例如，声衰减或声速度的体积平均值）（S264），和/或确定该组增强的透视图中的感兴趣区域中的生物力学性质的最大值（例如，声衰减或声速度的体积平均值）（S266）。然而，增强的预后参数可以是如在第一实施方案的方法中描述的定量或定性预后参数中的任一个，或者任何适当的增强的预后参数。
分析增强的预后参数（S280）的作用是评价一个或多个增强的预后参数以进一步表征感兴趣区域，例如区别开恶性组织与良性组织或其他表征。分析增强的预后参数（S280）优选地类似于如在第一优选实施方案的方法中的分析预后参数（S180）。例如，分析增强的预后参数（S280）可以包括设法穿行具有增强的预后参数的决策树，和/或将增强的预后参数输入到预测模型中。使用增强的预后参数的决策树和预测模型可以具有与使用非增强预后参数的第一实施方案不同或相似的阈值和具体算法。然而，分析增强的预后参数（S280）可以包括任何适当的分析。
如本领域技术人员从之前的详细描述以及附图和权利要求书中将认识到的，可以对本发明的优选实施方案做出修改和改变，而不背离以下权利要求书中限定的本发明的范围。

Claims (47)

1.一种用于表征病人的组织的方法，包括：
·接收从所述组织与照射所述组织的声波之间的相互作用得到的声音数据；
·从所述声音数据产生所述组织的形态透视图，其中所述透视图代表所述组织的至少一种生物力学性质；
·确定所述透视图中的感兴趣区域的预后参数，其中所述预后参数包括所述生物力学性质；以及
·分析所述预后参数以表征所述感兴趣区域。
2.如权利要求1所述的方法，其中接收声音数据包括使用向所述组织发射声波的多个发射器扫描所述组织，并在所述声波与所述组织相互作用之后使用检测声波的多个接收器检测声波。
3.如权利要求2所述的方法，其中检测声波包括检测由所述组织散射的声波，其中所散射的声波包括反射声波和透射声波。
4.如权利要求2所述的方法，其中扫描所述组织包括使用具有所述多个发射器和所述多个接收器的环形传感器围绕所述组织，并使所述环形传感器沿着所述组织通过。
5.如权利要求1所述的方法，其中产生形态透视图包括产生所述组织的一组二维图像。
6.如权利要求5所述的方法，其中产生形态透视图包括将所述组织的该组二维图像组合成所述组织的三维透视图。
7.如权利要求1所述的方法，其中产生形态透视图包括产生多个透视图，其中每个透视图代表所述组织的相应的生物力学性质。
8.如权利要求7所述的方法，其中产生多个透视图包括下列操作中的至少一个：
·产生代表来自所述组织的声反射的反射透视图；
·产生代表所述组织内的声衰减的声衰减透视图；
·产生代表所述组织内的声速度的声速度透视图。
9.如权利要求8所述的方法，其中产生形态透视图包括组合所述声反射透视图、所述声衰减透视图的阈值化形式和所述声速度透视图的阈值化形式。
10.如权利要求8所述的方法，还包括识别所述感兴趣区域，其中识别所述感兴趣区域包括识别所述反射透视图中的肿块的轮廓并将所述轮廓复制在所述声衰减透视图和所述声速度透视图中的至少一个上。
11.如权利要求8所述的方法，其中产生多组形态透视图包括下列操作中的至少一个：
·产生代表来自所述组织的声反射的三维反射透视图；
·产生代表所述组织内的声衰减的三维声衰减透视图；以及
·产生代表所述组织内的声速度的三维声速度透视图。
12.如权利要求8所述的方法，其中确定预后参数包括确定定性预后参数。
13.如权利要求12所述的方法，其中确定定性预后参数包括表征所述反射透视图中的所述感兴趣区域的边缘清晰度、形状和结构扭曲中的至少一个。
14.如权利要求12所述的方法，其中确定定性预后参数包括表征所述声衰减透视图中的所述感兴趣区域的形状。
15.如权利要求12所述的方法，其中确定定性预后参数包括表征所述声速度透视图中的所述感兴趣区域的形状。
16.如权利要求1所述的方法，其中确定感兴趣区域的预后参数包括确定定量预后参数。
17.如权利要求16所述的方法，其中确定定量预后参数包括基于所述形态透视图计算所述感兴趣区域中的所述生物力学性质的体积平均值。
18.如权利要求17所述的方法，其中计算体积平均值包括计算所述感兴趣区域中的所述生物力学性质的体积平均的绝对值。
19.如权利要求18所述的方法，其中计算体积平均值还包括计算所述感兴趣区域外的所述组织的所述生物力学性质的背景值，并计算所述感兴趣区域中的所述生物力学性质的相对值，所述生物力学性质的所述相对值与所述生物力学性质的所述背景值有关。
20.如权利要求19所述的方法，其中计算所述感兴趣区域中的所述生物力学性质的相对值包括从所述绝对值减去所述背景值。
21.如权利要求19所述的方法，其中计算所述感兴趣区域中的所述生物力学性质的相对值包括用所述绝对值除以所述背景值。
22.如权利要求16所述的方法，其中确定定量预后参数包括将定性预后参数转化成数值。
23.如权利要求16所述的方法，其中确定定量预后参数包括计算代表所述组织中的所述感兴趣区域的声反射性的声反射率参数。
24.如权利要求16所述的方法，其中确定预后参数包括计算代表所述组织中的所述感兴趣区域内的声衰减的体积平均值的声衰减参数。
25.如权利要求16所述的方法，其中确定预后参数包括计算代表所述组织中的所述感兴趣区域内的声速度的体积平均值的声速度参数。
26.如权利要求16所述的方法，其中分析所述预后参数包括设法穿行比较所述预后参数与阈值的决策树。
27.如权利要求26所述的方法，其中设法穿行所述决策树包括将所述组织中的所述感兴趣区域的声反射率参数、声衰减参数和声速度参数中的至少一个与阈值比较。
28.如权利要求1所述的方法，其中分析所述预后参数包括将所述预后参数输入到预测模型中。
29.如权利要求28所述的方法，其中将所述预后参数输入到预测模型中包括将声反射率参数、声衰减参数和声速度参数中的至少一个输入到所述预测模型中。
30.如权利要求1所述的方法，其中分析所述预后参数包括预测所述感兴趣的区域为癌肿瘤、纤维腺瘤、囊肿、非特异性良性肿块或无法辨认的肿块。
31.如权利要求1所述的方法，还包括将造影剂引入到所述组织中。
32.如权利要求31所述的方法，还包括：
·在将所述造影剂引入到所述组织中之后，接收一个或多个时间相关的增强的声音数据集；以及
·从所述时间相关的增强的声音数据集产生一组增强的形态透视图。
33.如权利要求32所述的方法，还包括基于所述一组增强的形态透视图确定增强的预后参数。
34.如权利要求33所述的方法，其中产生形态透视图包括在将造影剂引入到所述组织中之前产生基线透视图。
35.如权利要求34所述的方法，其中确定增强的预后参数包括计算所述形态透视图与时间相关的所述一组增强的形态透视图之间的、所述感兴趣区域的生物力学性质的值的最大变化。
36.如权利要求33所述的方法，其中确定增强的预后参数包括计算时间相关的所述一组增强的形态透视图中的所述感兴趣区域的生物力学性质的最大体积平均值。
37.如权利要求33所述的方法，其中确定增强的预后参数包括在引入造影剂之后计算代表所述感兴趣区域的声衰减的声衰减参数。
38.如权利要求33所述的方法，其中确定增强的预后参数包括在引入造影剂之后计算代表所述感兴趣区域的声速度的声速度参数。
39.如权利要求33所述的方法，其中确定增强的预后参数包括表征越过所述一组增强的形态透视图的造影剂流动的动力学。
40.如权利要求33所述的方法，其中分析所述预后参数包括分析所述增强的预后参数。
41.如权利要求40所述的方法，其中分析所述增强的预后参数包括将增强的预后参数输入到预测模型中。
42.一种用于表征病人的组织的方法，包括：
·将造影剂引入到所述组织中；
·接收从造影剂增强的组织与照射所述组织的声波之间的相互作用得到的增强的声音数据集；
·从所述增强的声音数据产生所述组织的增强的形态透视图，其中所述增强的形态透视图代表所述组织的至少一种生物力学性质；
·确定所述透视图中的感兴趣区域的增强的预后参数，其中所述增强的预后参数包括所述生物力学性质；以及
·分析所述增强的预后参数以表征所述感兴趣区域。
43.如权利要求42所述的方法，其中产生增强的形态透视图包括产生多个透视图，其中每个透视图对应于在将所述造影剂引入到所述组织中之后的相应的时间段。
44.如权利要求43所述的方法，其中确定增强的预后参数包括表征越过所述一组增强的形态透视图的造影剂流动的动力学。
45.如权利要求42所述的方法，其中产生多个增强的形态透视图包括产生代表声衰减和声速度中的至少一个的增强的形态透视图。
46.如权利要求42所述的方法，其中确定增强的预后参数包括确定所述生物力学性质的最大体积平均值。
47.如权利要求42所述的方法，其中分析所述增强的预后参数包括将增强的预后参数输入到预测模型中。
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