用于評(píng)定患者的骨組織的質(zhì)量的超聲波設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于評(píng)定患者的骨區(qū)域（21）中的骨組織的狀況的設(shè)備（100），包括一個(gè)超聲波裝置（11），該超聲波裝置具有一種構(gòu)件，該構(gòu)件用于沿著被安排成用于到達(dá)該骨區(qū)域（21）的多條超聲波傳播線（15|）發(fā)射/接收超聲波，并且用于作為響應(yīng)從該骨區(qū)域（21）接收多個(gè)原始的所反射的超聲波信號(hào)（36，38）；一種用于產(chǎn)生一個(gè)超聲波信號(hào)的構(gòu)件，一種用于形成該骨區(qū)域（21）的一個(gè)超聲影像（29）的超聲影像形成構(gòu)件，從這些原始的所反射的超聲波信號(hào)（36，38）開始；一種用于提取至少一個(gè)頻譜（43，44，47，48）的構(gòu)件，從來自該骨區(qū)域（21）的多個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)（34）的所述多個(gè)原始的所反射的超聲波信號(hào)（36，38）的至少一個(gè)部分開始，每個(gè)點(diǎn)具有多個(gè)諧波分量，其中這些原始的所反射的超聲波信號(hào)之一的一部分的強(qiáng)度（A）與該頻率范圍內(nèi)的每個(gè)頻率（v）相關(guān)聯(lián)；一種構(gòu)件，用于將至少一個(gè)頻譜（43，44，47，48）與至少一個(gè)參考頻譜（52）相比較（24），該至少一個(gè)參考頻譜與至少一個(gè)健康的和/或病態(tài)的受試者相關(guān)聯(lián)，并且用于根據(jù)此比較計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)。該設(shè)備因此允許由一個(gè)超聲影像引導(dǎo)的一種方法，不同于在現(xiàn)有技術(shù)的超聲波骨密度測(cè)定裝置中所發(fā)生的，這些超聲波骨密度測(cè)定裝置使用超聲波束來測(cè)量其衰減，而不參考該骨區(qū)域的細(xì)節(jié)。這些超聲波束可以根據(jù)取決于骨網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的多個(gè)模式而輾過該骨網(wǎng)絡(luò)，并且因此允許獲得此結(jié)構(gòu)的信息，以及骨密度測(cè)定數(shù)據(jù)。
【專利說明】用于評(píng)定患者的骨組織的質(zhì)量的超聲波設(shè)備
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于評(píng)定患者的骨組織的狀況的超聲波設(shè)備。具體地，該設(shè)備被適配成用于執(zhí)行骨密度測(cè)試，即，測(cè)量患者的骨骼區(qū)域的骨礦物質(zhì)密度。
[0002]現(xiàn)有摶術(shù)-摶術(shù)問是頁
[0003]對(duì)患者的骨骼的狀況的評(píng)定通常通過測(cè)量骨礦物質(zhì)密度來執(zhí)行。此評(píng)定具體地用于斷定患者是否患骨質(zhì)疏松癥，并且用于評(píng)估新療法的效果。骨礦物質(zhì)密度是揭示骨礦物質(zhì)的量的一個(gè)參數(shù)。評(píng)估存在于例如某段脊椎和股骨頸的特定骨區(qū)域中的礦物質(zhì)的量是特別重要的。
[0004]已知X射線技術(shù)用于評(píng)估患者的骨礦物質(zhì)密度。例如，DEXA技術(shù)(雙能X射線吸收)提供引起X射線束穿過一個(gè)骨區(qū)域，并且測(cè)量該X射線束的衰減。此衰減提供該區(qū)域的骨礦物質(zhì)密度的一個(gè)指數(shù)。此技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其允許直接評(píng)估任何骨區(qū)域中的密度，具體是最可能因骨質(zhì)疏松癥而骨折的骨頭例如股骨頸和脊椎的大部分中的密度。
[0005]然而，X射線分析僅可以提供關(guān)于骨網(wǎng)絡(luò)中存在礦物質(zhì)的定量信息。這取決于X射線如何與其穿過的物質(zhì)相互作用。換言之，X射線不允許對(duì)該骨網(wǎng)絡(luò)的狀況的任何結(jié)構(gòu)評(píng)估。因此，X射線不提供關(guān)于骨結(jié)構(gòu)質(zhì)量的任何信息。具體地，X射線技術(shù)不能區(qū)分通過藥物療法釋放的礦物質(zhì)是變成了該骨網(wǎng)絡(luò)的一部分并且改善了后者的機(jī)械性質(zhì)，還是此礦物質(zhì)僅僅填充該網(wǎng)絡(luò)中存在的由于鈣水平減少而增加的縫隙，并且僅引起骨結(jié)構(gòu)性能的輕微改善。總之，通過X射線技術(shù)評(píng)定此類療法的效果是不可能的。
[0006]此外，X射線技術(shù)涉及受試者相對(duì)較久并且較頻繁地暴露于電離輻射。由于這個(gè)原因，X射線技術(shù)的診斷使用受衛(wèi)生法規(guī)限制。此外，在老年患者身上和/或在患有不同病機(jī)的患者身上，暴露于X射線被添加到其他健康風(fēng)險(xiǎn)因素中，例如進(jìn)一步的X射線治療和檢查、藥物療法等等。
[0007]由于這個(gè)原因和其他原因，已經(jīng)開發(fā)了超聲波骨密度測(cè)定技術(shù)，其在QUS (定量超聲)下是已知的。這些技術(shù)是基于穿過骨頭的X射線傳輸?shù)?。換言之，由一個(gè)發(fā)射器探針發(fā)射的超聲波信號(hào)穿過一個(gè)骨區(qū)域并且由定位成與該發(fā)射器探針相對(duì)、在該骨區(qū)域的另一側(cè)上的一個(gè)接收器探針收集。如由該接收器接收的所傳輸?shù)男盘?hào)在一些質(zhì)量參數(shù)和其他參考方法的基礎(chǔ)上與該骨組織的狀況相關(guān)聯(lián)。在US5730835、US5218963、US5564423、US6221019中描述了這些技術(shù)的示例。
[0008]然而，由于已知的超聲波骨密度測(cè)定技術(shù)是基于在一個(gè)傳輸模式中使用的超聲波信號(hào)，這些技術(shù)僅可以提供對(duì)患者的骨架的大多數(shù)部分的礦物質(zhì)含量的間接并且近似的估計(jì)。實(shí)際上，這些技術(shù)是基于對(duì)外圍骨區(qū)域例如腳后跟、趾骨、橈骨、跖骨、髕骨執(zhí)行的測(cè)量。這些骨區(qū)域具有一個(gè)小的骨厚度，因此，其可以被超聲波脈沖從一側(cè)傳遞到另一側(cè)，這允許通過一個(gè)傳輸模式中的超聲波脈沖的評(píng)估。此外，一些骨區(qū)域具有一個(gè)使得難以定位用于發(fā)射和接收這些超聲波脈沖的探針的構(gòu)造。
[0009]因此，目前已知的超聲波技術(shù)不允許在骨質(zhì)疏松疾病是特別關(guān)鍵的那些骨區(qū)域例如脊椎的大部分和股骨頸中直接評(píng)估骨礦物質(zhì)密度，尤其是在骨組織的小梁部分中。這些區(qū)域是骨質(zhì)疏松骨折最可能發(fā)生和/或最嚴(yán)重的區(qū)域。另一方面，對(duì)外圍位點(diǎn)的間接密度評(píng)估不能可靠地代表患者的一般狀況，具體是此類最關(guān)鍵的區(qū)域的狀況，因?yàn)橐恍┗颊呖赡芫哂芯植康馗哂诠羌艿氖Ｓ嗖糠值囊粋€(gè)礦物質(zhì)水平。這是例如因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)、職業(yè)或其他原因而正常對(duì)手指或腳后跟施加很多壓力的人們的情況。
[0010]目前已知的超聲波骨密度測(cè)定技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)是干擾可能存在于探針與一些骨區(qū)域之間的軟組織。例如，皮膚以及皮下組織的厚度和溫度可能因測(cè)量而異并且因患者而異。這明顯地影響對(duì)超聲波傳輸參數(shù)的測(cè)量。例如，橫向超聲波通過骨的小梁部分(小梁橫向傳輸)的傳播速度SOS (聲速)基本上并不與通過軟組織的SOS不同。此外，如果皮膚的溫度增加，觀察到SOS的顯著減小，例如大約3.6(m/s)/°C。
[0011]為了部分地解決這個(gè)問題，從W003/032840已知一種用于評(píng)定骨組織的質(zhì)量的技術(shù)和裝置，其中非線性分析與剪切波結(jié)合使用或交替使用。此技術(shù)包括測(cè)量在骨組織的兩點(diǎn)之間通過骨的超聲波信號(hào)的速度(壓力波速度、剪切波速度、表面波速度)?？赡芘c骨疾病或病癥相關(guān)的速度可以從這兩點(diǎn)之間的已知距離并且從信號(hào)覆蓋此距離所花費(fèi)的時(shí)間確定。首先，在傳輸模式中使用超聲波具有需要一對(duì)傳感器的一般缺點(diǎn)，當(dāng)將這對(duì)傳感器相對(duì)于彼此定位并且定位到患者體內(nèi)是不舒服的。此外，在對(duì)于檢測(cè)骨質(zhì)疏松疾病是重要的一些位置上，例如脊椎、具體是腰椎，此測(cè)量被側(cè)面、刺狀以及橫向突起的存在復(fù)雜化。在這些骨突起中，皮質(zhì)組織比小梁組織占優(yōu)勢(shì)，并且提供一條不是非常重要的診斷信息，并且具體是在評(píng)定椎體中的骨質(zhì)疏松疾病時(shí)還為此測(cè)量提供一個(gè)噪聲。
[0012]W003/032840 (圖6)還傳授了一個(gè)實(shí)施例，其中具有簡(jiǎn)單反射以及隨后的緊接著的對(duì)所反射的信號(hào)的非線性的分析。然而，此方案僅允許檢測(cè)可能的骨微裂縫而并非骨質(zhì)疏松癥病癥，因?yàn)椴B(tài)的小梁組織具有一個(gè)海綿狀的但是基本上均勻的結(jié)構(gòu)，因此將不顯示出重要的非線性。
[0013]發(fā)明概沭
[0014]因此，本發(fā)明的一個(gè)特征是提供一種超聲波設(shè)備以用于確定患者的骨組織的一個(gè)質(zhì)量指數(shù)，即用于評(píng)定骨網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的狀況。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)特征是提供一種設(shè)備，該設(shè)備允許直接地在具有較高的骨質(zhì)疏松骨折風(fēng)險(xiǎn)的骨頭、例如股骨頸和腰椎以及背部脊椎上測(cè)量骨礦物質(zhì)密度而不使用電離輻射。
[0016]本發(fā)明的一個(gè)具體特征是如在較低的脊椎的情況下，提供允許觀察骨突起將遮蔽超聲波視野的骨區(qū)域的設(shè)備。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)具體特征是提供不受接近所觀察的骨區(qū)域存在的其他組織具體是軟組織影響的這類設(shè)備。
[0018]這些和其他目標(biāo)是通過一種用于評(píng)定患者的骨區(qū)域中的骨組織的狀況的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備包括:
[0019]-一個(gè)超聲波裝置，該超聲波裝置配備有一種超聲波收發(fā)構(gòu)件，該超聲波收發(fā)構(gòu)件被配置成用于沿著可以到達(dá)該骨區(qū)域的多條超聲波傳播線發(fā)射超聲波脈沖，并且用于響應(yīng)于該所發(fā)射的超聲波脈沖從該骨區(qū)域接收原始超聲波信號(hào)，
[0020]所述超聲波收發(fā)構(gòu)件包括一種超聲波信號(hào)產(chǎn)生構(gòu)件，該超聲波信號(hào)產(chǎn)生構(gòu)件被安排在該超聲波收 發(fā)構(gòu)件中并且被配置成用于產(chǎn)生一個(gè)超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)具有在包括一個(gè)標(biāo)稱頻率的頻率范圍內(nèi)的頻率，該超聲波收發(fā)構(gòu)件被配置成用于在一個(gè)預(yù)設(shè)的發(fā)射時(shí)間期間發(fā)射所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，
[0021]-一種超聲影像形成構(gòu)件，該超聲影像形成構(gòu)件用于形成該骨區(qū)域的一個(gè)超聲影像，從該所接收的原始超聲波信號(hào)開始，該超聲影像形成構(gòu)件顯示該影像以允許一個(gè)操作員來識(shí)別該區(qū)域的將被調(diào)查的一個(gè)區(qū)并且將該超聲波裝置導(dǎo)向該區(qū)；
[0022]其中，該超聲波收發(fā)構(gòu)件被安排成用于傳輸這些超聲波脈沖并且從該骨區(qū)域的相同側(cè)接收這些原始超聲波信號(hào)，這樣使得這些所接收的原始超聲波信號(hào)是由該骨區(qū)域反射的返回的原始超聲波信號(hào)，
[0023]其主要特征是:
[0024]-提供了一種頻譜提取構(gòu)件，該頻譜提取構(gòu)件被配置成用于提取至少一個(gè)頻譜，從這些返回的原始超聲波信號(hào)的從該骨區(qū)域的多個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)反射的至少一個(gè)部分開始，該至少一個(gè)頻譜具有多個(gè)諧波分量，其中具有此頻率的這些原始的所反射的超聲波信號(hào)之一的一部分的強(qiáng)度與該內(nèi)頻率范圍的每個(gè)頻率相關(guān)聯(lián)，
`[0025]-還提供了一種存儲(chǔ)器構(gòu)件，該存儲(chǔ)器構(gòu)件被配置成用于存儲(chǔ)與至少一個(gè)健康的和/或病態(tài)的受試者相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參考頻譜，并且
[0026]-提供了一種頻譜比較和診斷參數(shù)計(jì)算構(gòu)件，用于將由該提取構(gòu)件提取的每個(gè)頻譜與記錄在該存儲(chǔ)器構(gòu)件中的該至少一個(gè)參考頻譜相比較，并且用于根據(jù)該比較計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)。
[0027]具體地，該提取構(gòu)件執(zhí)行這些原始的所反射的超聲波信號(hào)的頻域變換，例如快速傅里葉變換(FFT)。
[0028]更詳細(xì)地，所發(fā)射的超聲波信號(hào)通過限制該骨區(qū)域的一個(gè)表面穿透該骨區(qū)域，并且在距離該表面對(duì)應(yīng)的深度處到達(dá)該骨區(qū)域的多個(gè)點(diǎn)或多個(gè)位點(diǎn)，這樣使得在存在于這些位點(diǎn)中的多個(gè)骨組織中，對(duì)應(yīng)的原始的所反射的超聲波信號(hào)響應(yīng)于該所發(fā)射的超聲波信號(hào)而形成。這些原始的所反射的超聲波信號(hào)由該超聲波裝置接收，其中具有在發(fā)射時(shí)間之后的對(duì)應(yīng)的延時(shí)，并且這些延時(shí)取決于對(duì)應(yīng)的深度。
[0029]這些超聲波脈沖能夠根據(jù)取決于該組織的結(jié)構(gòu)的不同的模式而與該骨組織嚙合，并且因此允許獲得關(guān)于該骨結(jié)構(gòu)的信息，連同簡(jiǎn)單的骨密度測(cè)定數(shù)據(jù)。這是例如從Claus-C.Gliier,骨超聲波研究的新質(zhì)量(A New Quality of BoneUltrasound Research), IEEE 超聲學(xué)、鐵電體與頻率控制匯刊(IEEE Transactions onUltrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control),第 55 卷，第 7 期，2008 年 7 月，1524-1528頁以及從其中引用的參考文獻(xiàn)已知的。換言之,獲得比從一個(gè)簡(jiǎn)單的骨礦物質(zhì)密度更詳細(xì)的數(shù)據(jù)是可能的。如所描述，后者僅僅是材料的存在的一個(gè)指數(shù)，并且不提供關(guān)于該骨組織的結(jié)構(gòu)一致性的任何信息。更詳細(xì)地，對(duì)這些超聲波脈沖與該骨網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用的頻率分析允許在該頻譜的多個(gè)確定的諧波分量與該骨組織的多個(gè)結(jié)構(gòu)特征之間建立相關(guān)性。
[0030]如所熟知，骨質(zhì)疏松疾病可以嚴(yán)重地影響穩(wěn)定性并且可以確定椎體的骨折，其后果是患該病的患者嚴(yán)重地殘疾。如上文所描述，刺狀、側(cè)面以及橫向突起的存在顯著地限制經(jīng)由一種背側(cè)方法執(zhí)行的診斷檢查向椎體的可接近性。
[0031]因此，本發(fā)明允許容易地不考慮圍繞脊柱的軟組織。因此，其允許經(jīng)由一種腹部方法執(zhí)行對(duì)椎體的診斷檢查，以便不受脊椎突起影響。
[0032]更詳細(xì)地，醫(yī)師首先可以使用一個(gè)常規(guī)的探針執(zhí)行一種常規(guī)的超聲程序，以便建立一個(gè)有關(guān)區(qū)域。單獨(dú)基于超聲數(shù)據(jù)，醫(yī)師僅可以獲得基礎(chǔ)的診斷數(shù)據(jù)。接著，本發(fā)明允許處理原始的所反射的超聲波信號(hào)并且獲得在與健康的受試者以及病態(tài)的受試者的參考模型比較的情況下是有用的頻譜，并且通過至少一個(gè)診斷參數(shù)的值獲得關(guān)于骨組織的僅可以部分地通過X射線技術(shù)獲得的信息，但是使患者暴露于可能有害的輻射。
[0033]因此，該設(shè)備允許一種由一個(gè)超聲影像引導(dǎo)的方法。這并不是現(xiàn)有技術(shù)超聲波骨密度測(cè)定裝置的情況，這些超聲波骨密度測(cè)定裝置使用超聲波束并且測(cè)量其衰減，并且不參考骨區(qū)域的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。
[0034]可以通過包括多個(gè)壓電晶體的一個(gè)常規(guī)的探針常規(guī)地獲得超聲影像。這種探針獲得原始的所反射的超聲波信號(hào)并且可以被配置成用于以矩陣的形式表示這些原始的信號(hào)。
[0035]如所熟知，在矩陣表示中，原始的超聲信號(hào)被安排成多個(gè)列和多個(gè)行。每個(gè)列對(duì)應(yīng)于所發(fā)射的/所反射的超聲信號(hào)的超聲線或跡線、或傳播線。每一行進(jìn)一步地對(duì)應(yīng)于該采集過程的某個(gè)延時(shí)，并且因此，每一行基本上對(duì)應(yīng)于已經(jīng)產(chǎn)生了原始的所反射的信號(hào)的點(diǎn)的某個(gè)深度。
[0036]這些原始的所反射的信號(hào)可以用于通過過濾和平均操作構(gòu)建超聲影像，這不考慮關(guān)于其中的骨網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)信息。以矩陣形式示出的相同的原始所反射的信號(hào)與其信息內(nèi)容一起使用，以獲得一個(gè)頻譜矩陣以用于進(jìn)一步的處理。換言之，這些原始的所反射的信號(hào)與其信息內(nèi)容、與參考頻譜或數(shù)據(jù)相比較。因此，該超聲裝置具有一種原始的所反射的超聲波信號(hào)提取構(gòu)件，即一種用于通過一個(gè)平均程序并且通過提供超聲影像的其他程序提取還未被過濾程序處理的信號(hào)的構(gòu)件。此方法允許選擇相關(guān)的數(shù)據(jù)以用于分析。
[0037]此外，該設(shè)備允許通過包括多個(gè)自動(dòng)步驟的一個(gè)程序來基于超聲數(shù)據(jù)執(zhí)行定量評(píng)估。用于執(zhí)行對(duì)軟組織的超聲調(diào)查的現(xiàn)有技術(shù)裝置例如心臟回聲-多普勒裝置提供將被操作員光學(xué)地分析的超聲影像，該操作員辨識(shí)并且手動(dòng)地定義一個(gè)器官的區(qū)域并且使計(jì)算機(jī)計(jì)算該器官的幾何參數(shù)。相反地，這些裝置不能使用這些影像來提供該器官的結(jié)構(gòu)特征。在骨組織的情況下，其中該器官的幾何結(jié)構(gòu)是完善的，根據(jù)本發(fā)明的超聲設(shè)備允許獲得結(jié)構(gòu)骨數(shù)據(jù)。
[0038]如所熟知，骨頭通常包括一個(gè)更緊湊的皮質(zhì)表面部分，以及一個(gè)小梁內(nèi)部部分，其中存在包含骨髓的多個(gè)腔。皮質(zhì)部分的厚度與小梁部分的厚度之間的比率取決于所考慮的骨頭。例如，具有一個(gè)基本上圓形的截面的長(zhǎng)骨主要地由皮質(zhì)骨形成，而脊椎主要地由小梁骨組成。如果存在骨質(zhì)疏松癥，那么可以檢測(cè)到骨小梁的厚度的減少(密度減少)和/或皮質(zhì)部分厚度的減少。超聲波信號(hào)在沿著骨行進(jìn)時(shí)根據(jù)通常皮質(zhì)部分和小梁部分兩者的具體的物理特征漸進(jìn)地改變其自身的形狀、頻率、強(qiáng)度以及傳播速度。
[0039]因此，該設(shè)備有利地包括一種調(diào)整構(gòu)件以用于設(shè)置所反射的信號(hào)的接收或收聽時(shí)間，這樣使得接收來自皮質(zhì)骨區(qū)域和/或小梁骨區(qū)域的所反射的信號(hào)。在此情況下，頻譜提取構(gòu)件被適配成用于提取在由該骨區(qū)域的該皮質(zhì)部分的一部分反射的信號(hào)的頻譜與由該骨區(qū)域的小梁部分的一部分反射的信號(hào)的頻譜之間選擇的至少一個(gè)頻譜。
[0040]該超聲波裝置可以包括一種定位和/或固定構(gòu)件以用于將該超聲波裝置以及患者的骨區(qū)域安排成相互接近，這樣使得該超聲波裝置可以發(fā)射多個(gè)超聲波脈沖并且到達(dá)該骨區(qū)域，并且可以響應(yīng)于這些所發(fā)射的超聲波脈沖從該骨區(qū)域接收多個(gè)原始的所反射的超
聲波信號(hào)。
[0041] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，該設(shè)備包括一個(gè)空間選擇構(gòu)件，該空間選擇構(gòu)件被配置成用于在該超聲影像上定義該骨區(qū)域的一個(gè)有關(guān)區(qū)域或R0I。
[0042]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該設(shè)備的超聲波裝置包括一個(gè)超聲波探針，該超聲波探針配備有多個(gè)壓電晶體，這些壓電晶體被安排成用于收發(fā)沿著同一個(gè)超聲平面的對(duì)應(yīng)的超聲波傳播線行進(jìn)的對(duì)應(yīng)的超聲波信號(hào)，并且該超聲影像是沿著該超聲平面獲取的骨區(qū)域的一個(gè)平面截面的一個(gè)影像，這樣使得該影像包括多個(gè)像素，這些像素對(duì)應(yīng)于該骨區(qū)域的形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)點(diǎn)，該網(wǎng)絡(luò)包括沿著對(duì)應(yīng)的超聲波傳播線對(duì)齊的多列點(diǎn)，并且包括在該骨區(qū)域的對(duì)應(yīng)的深度處的多行點(diǎn)，并且來自該多行點(diǎn)的所反射的超聲波信號(hào)由該探針接收，其中具有在發(fā)射時(shí)間之后的對(duì)應(yīng)的延時(shí)。該超聲波探針可以是一個(gè)常規(guī)的探針，即通常用于軟組織的超聲調(diào)查的類型的探針，如在下文中所描述。
[0043]在此情況下，用于定義一個(gè)有關(guān)區(qū)域、也稱為“R0I”的空間選擇構(gòu)件優(yōu)選地被配置成用于定義包括優(yōu)選地鄰近多條超聲波傳播線、最優(yōu)選地鄰近多條超聲波連續(xù)傳播線的多個(gè)點(diǎn)的這種有關(guān)區(qū)域，具體地，該有關(guān)區(qū)域具有一個(gè)基本上矩形的形狀。
[0044]優(yōu)選地，用于定義該有關(guān)區(qū)域的該構(gòu)件被配置成用于在一個(gè)皮質(zhì)區(qū)域中定義一個(gè)有關(guān)區(qū)域和/或在一個(gè)小梁區(qū)域中定義一個(gè)有關(guān)區(qū)域。
[0045]該超聲波探針還可以被配置成用于根據(jù)一個(gè)三維采集過程同時(shí)在形成一個(gè)超聲空間的多個(gè)超聲平面中收發(fā)一個(gè)所發(fā)射/所反射的超聲波信號(hào)，而不是在一個(gè)單一的超聲平面中收發(fā)。
[0046]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該頻譜提取構(gòu)件被配置成用于對(duì)多個(gè)原始的所反射的超聲波信號(hào)執(zhí)行變換，這些原始的所反射的超聲波信號(hào)來自包括在該有關(guān)區(qū)域中的一條超聲波傳播線的一個(gè)片段的多個(gè)點(diǎn)，這樣使得獲得與該超聲波傳播線相關(guān)聯(lián)、更具體地與一條超聲波傳播線的這種片段相關(guān)聯(lián)的一個(gè)頻譜。
[0047]具體地，該頻譜提取構(gòu)件被配置成用于提取一條超聲波傳播線的至少一個(gè)片段的一個(gè)頻譜，該至少一個(gè)片段是在包括在于該骨區(qū)域的該皮質(zhì)部分中定義的一個(gè)有關(guān)區(qū)域中的一條超聲波傳播線的一個(gè)片段與包括在于該骨區(qū)域的該小梁部分中定義的一個(gè)有關(guān)區(qū)域中的一條超聲波傳播線的一個(gè)片段之間選擇的。
[0048]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該頻譜提取構(gòu)件被配置成用于提取與一個(gè)有關(guān)區(qū)域相關(guān)聯(lián)的一個(gè)頻譜，從與包括在該有關(guān)區(qū)域中的多條超聲波傳播線的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻譜開始。例如，屬于一個(gè)有關(guān)區(qū)域的頻譜是通過為每個(gè)頻率計(jì)算與包括在所述有關(guān)區(qū)域中的多條超聲波傳播線的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜的強(qiáng)度值的一個(gè)平均值、例如一個(gè)算術(shù)平均值而計(jì)算的。
[0049]優(yōu)選地，該頻譜提取構(gòu)件被配置成用于執(zhí)行補(bǔ)償屬于該超聲波傳播線的片段的頻譜的步驟或者補(bǔ)償在一個(gè)ROI上平均的頻譜的步驟。優(yōu)選地，該補(bǔ)償步驟是通過使這些諧波中的每一個(gè)的所反射的信號(hào)強(qiáng)度乘以對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)而執(zhí)行的，這些諧波對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)的頻率。具體地，這些補(bǔ)償系數(shù)隨頻率從對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱頻率的接近于一的一個(gè)值增加到對(duì)應(yīng)于不同于該標(biāo)稱頻率的一個(gè)頻率的一個(gè)最大值，并且這些補(bǔ)償系數(shù)可以通過在使用中的超聲波探針的轉(zhuǎn)移功能而獲得，該轉(zhuǎn)移功能是該探針的一個(gè)靈敏度特征。用這種方式，考慮由接收構(gòu)件使用的換能器、具體是該超聲波探針的具體接收范圍的特征是可能的。
[0050]該頻譜提取構(gòu)件還可以被配置成用于具體地通過計(jì)算多個(gè)重要的平面區(qū)域的頻譜的一個(gè)平均頻譜來計(jì)算屬于該骨區(qū)域的一個(gè)體積的頻譜，從屬于多個(gè)超聲平面的多個(gè)有關(guān)區(qū)域的頻譜開始。
[0051]所述頻譜提取構(gòu)件還可以被配置成用于執(zhí)行將屬于一條超聲波傳播線的片段的頻譜歸一化的步驟，或者通過改變平均頻譜來將一個(gè)ROI上的頻譜歸一化的步驟，其方式為使得該頻譜的強(qiáng)度的最大值是0，并且使得低于該最大值的強(qiáng)度值是負(fù)值，其中，例如這些強(qiáng)度值以dB表達(dá)。
[0052]具體地，該診斷參數(shù)可以在由被認(rèn)為是“黃金標(biāo)準(zhǔn)”的裝置例如X射線裝置執(zhí)行的參考測(cè)試的基礎(chǔ)上與骨礦物質(zhì)密度相關(guān)。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備因此允許執(zhí)行對(duì)骨礦物質(zhì)密度的一個(gè)比較評(píng)估，而不使用潛在地對(duì)于患者有害的電離輻射。此評(píng)估可以對(duì)基本上任何骨區(qū)域具體是對(duì)特別關(guān)鍵的骨區(qū)域例如脊椎的大部分以及股骨頸執(zhí)行，因?yàn)檫@些骨區(qū)域可能經(jīng)歷骨質(zhì)疏松癥風(fēng)險(xiǎn)。換言之，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備不具有現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)，這些方法基于傳輸模式中的超聲波脈沖并且允許僅僅對(duì)低厚度骨區(qū)域的比較評(píng)估，在這些低厚度骨區(qū)域中使用傳輸模式中的超聲波脈沖是可能的，并且這些低厚度骨區(qū)域不能表示受試者的骨組織的礦物質(zhì)內(nèi)容。
[0054]在一個(gè)具體的示例性實(shí)施例中，該頻譜比較構(gòu)件被配置成用于計(jì)算此診斷參數(shù)作為所述至少一個(gè)頻譜的一個(gè)形狀參數(shù)，或者作為多個(gè)形狀參數(shù)的一個(gè)組合。
[0055]具體地，這個(gè)或這些形狀參數(shù)是從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇的:
[0056]-由一個(gè)預(yù)定的頻率范圍或振幅范圍內(nèi)的頻譜定義的一個(gè)面積；
[0057]-該頻譜在一個(gè)預(yù)定的振幅水平、具體是在由一個(gè)振幅值定義的一個(gè)水平時(shí)的一個(gè)寬度，該振幅值比該頻譜的一個(gè)最大值低3dB或IdB ；
[0058]-對(duì)應(yīng)于該頻譜的一個(gè)最大值的頻率；
[0059]-在一個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)插入該頻譜的多個(gè)點(diǎn)的一條線的一個(gè)斜率；
[0060]-在多個(gè)頻率內(nèi)插入該頻譜的多個(gè)點(diǎn)的一個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)，這些頻率包含對(duì)應(yīng)于該頻譜的一個(gè)最大值的一個(gè)頻率；
[0061]-可以從該頻譜扣除的物理量的比率。
[0062]對(duì)計(jì)算構(gòu)件的分析可以被配置成用于計(jì)算任何參數(shù)，該參數(shù)被適配成用于描述該頻譜或該頻譜的數(shù)學(xué)表示、例如通過ICA、Wawelet過程等等獲得的一個(gè)表示的形狀。
[0063]在另一個(gè)具體的示例性實(shí)施例中，該頻譜比較和診斷參數(shù)計(jì)算構(gòu)件被配置成用于計(jì)算多個(gè)頻譜與一個(gè)參考頻譜或者所述參考頻譜的一部分之間的一個(gè)相關(guān)系數(shù)，該部分對(duì)應(yīng)于平均頻譜、健康的受試者和/或病態(tài)的受試者的相應(yīng)部分，并且被配置成用于根據(jù)該相關(guān)參數(shù)計(jì)算診斷參數(shù)。具體地，該相關(guān)系數(shù)是皮爾遜相關(guān)系數(shù)。
[0064]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該頻譜比較構(gòu)件被配置成用于:
[0065]-計(jì)算與多個(gè)頻譜中的至少一個(gè)參考頻譜的多個(gè)對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，這些對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)與包括在該有關(guān)區(qū)域中的多條超聲波傳播線(i)的多個(gè)對(duì)應(yīng)的片段相關(guān)聯(lián)，并且
[0066]-選擇一組有效的頻譜，其中，這些相關(guān)系數(shù)中的至少一個(gè)超過一個(gè)預(yù)定的閾值；
[0067]-計(jì)算健康的有效頻譜或病態(tài)的有效頻譜或中間有效頻譜的百分比，其中根據(jù)分別與該健康的或該病態(tài)的或該中間模型的該相關(guān)系數(shù)是否基本上高于與其他模型的相關(guān)系數(shù)，這些有效頻譜之一是一個(gè)健康頻譜或一個(gè)病態(tài)頻譜或一個(gè)中間頻譜；
[0068]-定義一個(gè)診斷參數(shù)。
[0069]例如，該診斷參數(shù)可以分別地是健康的、或病態(tài)的、或中間的有效頻譜的百分比?？商娲?，該診斷參數(shù)可以是更具體的，換言之，該診斷參數(shù)可以考慮具有有效相關(guān)系數(shù)的值:例如，此參數(shù)可以取決于有效頻譜的相關(guān)系數(shù)的平均值，具體地，此參數(shù)可以是這些有效頻譜的相關(guān)系數(shù)的平均值到I的補(bǔ)數(shù)?？商娲兀撓嚓P(guān)系數(shù)可以是或者可以取決于描述有效的頻譜相關(guān)系數(shù)的分布的一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)或者多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的組合。
[0070]優(yōu)選地，該設(shè)備可以訪問一個(gè)參考頻譜數(shù)據(jù)庫和/或參考診斷參數(shù)值的數(shù)據(jù)庫，所述參考頻譜/診斷參數(shù)值已知為健康的和/或病態(tài)的受試者的疾病指數(shù)，即為疾病嚴(yán)重性的指數(shù)。 [0071]該頻譜比較和診斷參數(shù)計(jì)算構(gòu)件可以被配置成用于定義在表示具體的病理嚴(yán)重性程度的多個(gè)參考頻譜當(dāng)中選擇的一個(gè)參考頻譜的一個(gè)診斷參數(shù)作為該診斷參數(shù)。
[0072]有利地，該設(shè)備具有一種數(shù)據(jù)庫選擇構(gòu)件，該數(shù)據(jù)庫選擇構(gòu)件與該數(shù)據(jù)庫的存取相關(guān)聯(lián)，以用于選擇該數(shù)據(jù)庫的包括多個(gè)受試者的頻譜和/或參考值的一部分，針對(duì)這些受試者，以下參數(shù)中的至少一個(gè):
[0073]-年齡范圍；
[0074]-性別；
[0075]-種族出身；
[0076]-病理情況。
[0077]與患者中的是相同的。
[0078]具體地，該相關(guān)系數(shù)是一個(gè)皮爾遜相關(guān)系數(shù)，并且所述閾值是在0.7與0.8之間選擇的，更具體地，所述閾值為大約0.75。
[0079]具體地,該頻譜比較構(gòu)件被配置成用于計(jì)算T-score與Z_score之間的診斷參數(shù)，其中:
[0080]-通過計(jì)算診斷參數(shù)(BMD，骨礦物質(zhì)密度)的值與針對(duì)具有相同性別的但是具有骨質(zhì)量峰值出現(xiàn)的年齡(典型地，30歲)的受試者所評(píng)估的相同參數(shù)的平均值(BMD) ’之間的差，并且將此差的結(jié)果除以針對(duì)處于骨質(zhì)量峰值的受試者所測(cè)量的參數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差0 ’計(jì)算T-score,即通過以下公式計(jì)算T-score:
[0081 ] T-score= [ (BMD) - (BMD)，] / o，
[0082]-通過計(jì)算診斷參數(shù)(BMD)的值與針對(duì)與患者具有相同性別以及相同年齡的受試者所測(cè)量的相同參數(shù)的平均值(BMD) ”之間的差，并且將此差的結(jié)果除以針對(duì)具有相同年齡的受試者所測(cè)量的參數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差0 ”計(jì)算Z-score，即通過以下公式計(jì)算Z-score:
[0083]Z-score= [ (BMD) - (BMD) ”] / o ”
[0084]這種疾病狀況可以根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義、基于T-score值而分類:
[0085]-T-score>-l:正常的骨礦物質(zhì)密度，即沒有疾病跡象；
[0086]—2.5<T-score<-l:骨質(zhì)減少，即骨架具有相對(duì)于骨質(zhì)量峰值減少的礦物質(zhì)骨密度，但是還未存在明顯的骨質(zhì)疏松癥；
[0087]-T-score<-2.5:骨質(zhì)疏松癥。
[0088]所發(fā)射的超聲信號(hào)可以具有優(yōu)選地設(shè)置在0.2MHz與30MHz之間的頻率。[0089]如上文所描述，超聲波信號(hào)的源或探針被配置成用于發(fā)射設(shè)置在具有一個(gè)預(yù)定的振幅的頻率范圍內(nèi)的頻率的超聲波信號(hào)，該頻率范圍包括一個(gè)標(biāo)稱頻率，例如，一個(gè)標(biāo)稱平均頻率。優(yōu)選地，所發(fā)射的超聲波脈沖的標(biāo)稱頻率設(shè)置在2MHz與9MHz之間，具體地，該標(biāo)稱頻率是在3.5MHz、5MHz以及7.5MHz當(dāng)中選擇的。
[0090]在一個(gè)具體的示例性實(shí)施例中，該設(shè)備的空間選擇構(gòu)件包括一個(gè)表面辨識(shí)和/或定義構(gòu)件以用于辨識(shí)和/或定義該骨區(qū)域的一個(gè)限制表面。以此方式，調(diào)查具有被骨突出物或突出的存在復(fù)雜化的形狀的骨頭更容易，這些骨頭出于調(diào)查的目的通常是不重要的。實(shí)際上，用于識(shí)別/定義該骨區(qū)域的該限制表面的該表面辨識(shí)和/或定義構(gòu)件使得將這些不重要的骨部分從超聲獲得即從待調(diào)查的骨區(qū)域排除是可能的，這些不重要的骨部分例如，脊椎、典型地腰椎和背部脊椎的刺狀突起。類似地，將不同于骨組織的組織的多個(gè)部分從該超聲獲得中排除是可能的。這是特別有利的，其條件是通往脊柱的一個(gè)腹部超聲方法由于厚組織層的存在是無用的，例如在肥胖的受試者的情況下，并且一個(gè)后部方法即通過刺狀突出延伸向的區(qū)域的訪問因此是必要的。
[0091]有利地，該設(shè)備包括個(gè)標(biāo)稱頻率調(diào)整構(gòu)件和/或一個(gè)頻率范圍振幅調(diào)整構(gòu)件和/或一個(gè)聲壓調(diào)整構(gòu)件。以此方式，可能的是獲得可以用于更詳細(xì)地調(diào)查可能對(duì)于一個(gè)給定的受試者特別重要的具體的諧波的頻譜。具體地，該調(diào)整構(gòu)件可以是一種選擇構(gòu)件以用于在對(duì)應(yīng)的預(yù)定值當(dāng)中選擇頻率和/或振幅和/或聲壓，這些對(duì)應(yīng)的預(yù)定值將響應(yīng)于該受試者的特征而被選擇。這是有利的，因?yàn)椴煌谲浗M織的情況，骨組織對(duì)超聲波脈沖的響應(yīng)典型地取決于多個(gè)因素，例如年齡、性別、種族出身以及病理因素，換言之，如果使用不同的頻率，可以更準(zhǔn)確地調(diào)查具有一種確定的疾病的骨頭。調(diào)整聲壓的可能性使得考慮該骨組織對(duì)超聲波脈沖的響應(yīng)可以或多或少地取決于多個(gè)因素(例如脂肪組織的存在)成為可能。
[0092]有利地，用于定義一個(gè)有關(guān)區(qū)域的該空間選擇構(gòu)件被配置成用于定義并且辨識(shí)該骨區(qū)域的至少一個(gè)解剖學(xué)參考點(diǎn)，并且在一個(gè)測(cè)量會(huì)話期間識(shí)別與一個(gè)先前定義的有關(guān)區(qū)域一致的一個(gè)有關(guān)區(qū)域，所述先前定義的有關(guān)區(qū)域是基于至少一個(gè)解剖學(xué)參考點(diǎn)而在一個(gè)先前的超聲會(huì)話中定義的。
[0093]以此方式，該設(shè)備允許自動(dòng)地監(jiān)測(cè)對(duì)一個(gè)有關(guān)區(qū)域的評(píng)估。這使得以下是可能的:以多個(gè)時(shí)間間隔例如以從一次評(píng)估到下一次評(píng)估為一年的間隔更準(zhǔn)確地比較一個(gè)患者的相同骨頭的狀況，并且因此評(píng)估用于改進(jìn)骨耐藥性的藥物或另一種療法的時(shí)間有效性，該骨耐藥性被評(píng)估為骨網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量以及骨網(wǎng)絡(luò)的礦物質(zhì)的增加兩者。
[0094]在一個(gè)優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，被配置成用于存儲(chǔ)至少一個(gè)參考頻譜的所述存儲(chǔ)器構(gòu)件包括一種計(jì)算構(gòu)件以用于計(jì)算所述參考頻譜，該計(jì)算構(gòu)件被配置成用于:
[0095]-選擇一個(gè)超聲幀，該超聲幀包含將被用作一個(gè)模型的一個(gè)骨區(qū)域；
[0096]-獲得所述區(qū)域以及所述區(qū)域的多個(gè)子區(qū)域的一個(gè)整體小梁頻譜，具體地補(bǔ)償所述小梁頻譜并且將其歸一化；
[0097]-為每個(gè)子區(qū)域識(shí)別有待調(diào)查的脊椎的一個(gè)界面；
[0098]-產(chǎn)生接觸如上文所定義的界面的一束超聲波傳播線；
[0099]-在與上述的一束中的一條超聲波傳播線相關(guān)聯(lián)的每個(gè)射頻信號(hào)上,選擇對(duì)應(yīng)于由骨的小梁區(qū)域所提供的反射的一個(gè)部分；
[0100]-例如通過FFT為上述信號(hào)部分中的每一個(gè)計(jì)算一個(gè)頻譜；[0101]-有利地補(bǔ)償每個(gè)頻譜，以便考慮探針接收范圍特性；
[0102]-有利地將每個(gè)頻譜相對(duì)于其自身的最大值歸一化，具體地，其方式為使得其最大值變?yōu)镺dB ；
[0103]-計(jì)算已經(jīng)被上述信號(hào)部分定義的所有單一頻譜的一個(gè)平均頻譜。
[0104]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，針對(duì)由一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的每個(gè)頻譜，計(jì)算一個(gè)相關(guān)系數(shù)，例如皮爾遜相關(guān)系數(shù)，以用于使一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分的此頻譜與平均頻譜相關(guān);
[0105]-在由所述信號(hào)的這些部 分定義的所有頻譜當(dāng)中，選擇與該平均頻譜的相關(guān)系數(shù)高于一個(gè)最小參考值的頻譜，具體是選擇皮爾遜相關(guān)系數(shù)高于0.900的頻譜；
[0106]-計(jì)算具有超過該最小值的一個(gè)相關(guān)系數(shù)的頻譜的一個(gè)進(jìn)一步的平均頻譜；
[0107]-針對(duì)由一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的每個(gè)頻譜Si,計(jì)算一個(gè)進(jìn)一步的相關(guān)系數(shù)，例如皮爾遜系數(shù)，以用于使由一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的頻譜與相關(guān)系數(shù)超過一個(gè)最小值的多個(gè)頻譜的平均頻譜相關(guān)；
[0108]-在由對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的所有頻譜當(dāng)中，選擇進(jìn)一步的頻譜，這些進(jìn)一步的頻譜具有與相關(guān)系數(shù)超過該最小值的頻譜的平均頻譜的一個(gè)相關(guān)系數(shù)，該相關(guān)系數(shù)反過來高于此最小值，具體地具有皮爾遜系數(shù)r>0.900的進(jìn)一步的頻譜。此類所選擇的頻譜的數(shù)目可以高于、低于或等于先前所選擇的頻譜的數(shù)目；
[0109]-計(jì)算所選擇的進(jìn)一步平均頻譜的一個(gè)進(jìn)一步的平均頻譜；
[0110]-重復(fù)計(jì)算所述新的相關(guān)系數(shù)，選擇所述進(jìn)一步的頻譜并且計(jì)算該進(jìn)一步的相關(guān)系數(shù)直到獲得一個(gè)最終的平均頻譜的步驟，這樣使得:
[0111]-包括在該最終的平均頻譜中的剩余頻譜Sni中的每一個(gè)具有一個(gè)相關(guān)系數(shù)，以用于使高于該最小值的該最終的平均頻譜相關(guān)，具體地，剩余頻譜Sni中的每一個(gè)具有皮爾遜相關(guān)系數(shù)r>0.900 ；
[0112]一未包括在該最終的平均頻譜中的每個(gè)其他頻譜Si具有一個(gè)相關(guān)系數(shù)，以用于使低于或等于該最小值< 0.900的最終的平均頻譜相關(guān)。
[0113]換言之，在該程序的進(jìn)一步重復(fù)將產(chǎn)生與最后計(jì)算的頻譜一致的頻譜時(shí)，該程序停止。
[0114]具體地，該模型骨區(qū)域可以是脊椎，具體是腰椎，并且用于計(jì)算所述參考頻譜的計(jì)算構(gòu)件被配置成用于:
[0115]-重復(fù)針對(duì)其他三個(gè)脊椎具體是三個(gè)腰椎的先前步驟，最終獲得四個(gè)最終的頻譜，為上述脊椎中的每一個(gè)獲得一個(gè)頻譜；
[0116]-計(jì)算這四個(gè)最終的頻譜的一個(gè)平均的脊椎最終頻譜。
[0117]針對(duì)一個(gè)對(duì)應(yīng)類別的受試者，最終的脊椎平均頻譜表示被認(rèn)為是模型的受試者的貢獻(xiàn)，被獲得作為參與該模型的眾多受試者的所有平均脊椎最終頻譜的一個(gè)平均值。
[0118]附圖簡(jiǎn)沭
[0119]現(xiàn)在將參考附圖舉例而非限制地用對(duì)示例性實(shí)施例的描述示出本發(fā)明，其中:
[0120]-圖1A至圖1D用圖解法示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于評(píng)定患者的骨區(qū)域中的骨組織的狀況的設(shè)備以及相關(guān)操作，具體地:
[0121]-圖1A示出了與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個(gè)顯示構(gòu)件；[0122]-圖1B示出了由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提取和使用的頻譜的一個(gè)參考頻譜；
[0123]-圖1C示出了與對(duì)應(yīng)的超聲波傳播線相關(guān)聯(lián)的頻譜，所述頻譜由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提取和使用；
[0124]-圖1D示出了與多個(gè)ROI或多個(gè)ROI部分相關(guān)聯(lián)的頻譜，所述頻譜由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備計(jì)算和使用；
[0125]-圖2用圖解法示出了從骨區(qū)域接收的超聲信號(hào)的時(shí)間曲線圖，該骨區(qū)域響應(yīng)于來自一個(gè)設(shè)備的超聲波探針的超聲信號(hào)而被調(diào)查；
[0126]-圖3示出了一個(gè)超聲信號(hào)的頻譜的一個(gè)示例，該超聲信號(hào)可以通過圖1中用圖解法示出的設(shè)備以及過程而獲得，并且還示出了一些形狀參數(shù)；
[0127]-圖3A示出了一個(gè)信號(hào)的頻譜以及一個(gè)或多個(gè)參考或樣本或模型頻譜的一個(gè)示例；
[0128]-圖4是一種用于評(píng)定患者的骨區(qū)域中的骨組織的狀況的第一過程的框圖，該第一過程可以用圖1的設(shè)備執(zhí)行；
[0129]-圖5和圖6是與用于評(píng)定患者的骨區(qū)域中的骨組織的狀況的特定方法相關(guān)的框圖；
[0130]-圖7是一群患者的均勻類別的診斷參數(shù)的圖表，其相對(duì)由DXA系統(tǒng)評(píng)估的BMD(骨礦物質(zhì)密度)而繪制；
[0131]-圖8和圖9是針對(duì)與圖7相同的人群的此診斷參數(shù)的圖表，分別相對(duì)T-score和Z-score而繪制；
[0132]-圖10是示出了針對(duì)包括圖7至圖9涉及的所有這群患者的在由超聲波系統(tǒng)評(píng)估的BMD與由DXA系統(tǒng)測(cè)量的BMD之間的相關(guān)性的圖表；
[0133]-圖11是示出了針對(duì)圖10涉及的患者的在由超聲波系統(tǒng)評(píng)估的T-score與由DXA系統(tǒng)計(jì)算的T-score之間的相關(guān)性的圖表；
[0134]-圖12是示出了針對(duì)圖10涉及的患者的在由超聲波系統(tǒng)評(píng)估的Z-score與由DXA系統(tǒng)計(jì)算的Z-score之間的相關(guān)性的圖表；
[0135]-圖13是概述圖10至圖12的圖表的一個(gè)圖表。
[0136]優(yōu)選示例性實(shí)施方案的說明
[0137]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例描述了一種超聲波設(shè)備100，用于評(píng)定患者的骨結(jié)構(gòu)狀況。設(shè)備100包括一個(gè)超聲波裝置,其在如所示的示例性實(shí)施例中包括一個(gè)超聲波探針11，該超聲波探針配備有適合于沿著多個(gè)超聲波傳播線15i傳輸/接收超聲波信號(hào)的一個(gè)超聲波收發(fā)構(gòu)件。超聲波探針11被配置成用于充當(dāng)超聲波信號(hào)的一個(gè)源和一個(gè)接收器。超聲波探針11具有一批n個(gè)超聲晶體，具體是壓電晶體，用于大約以一個(gè)標(biāo)稱頻率V *在一個(gè)預(yù)定的頻帶V中發(fā)射和接收超聲波信號(hào)13。超聲波探針11被配置成用于根據(jù)安排在同一個(gè)平面17中的對(duì)應(yīng)的超聲波傳播線Ki發(fā)射超聲波信號(hào)13，該同一個(gè)平面例如是圖1的紙張的平面。在下文中，“i”指示可以在I與超聲晶體的數(shù)目n之間變化的整數(shù)。在下文中，無論下標(biāo)“i”何時(shí)出現(xiàn)，意味著對(duì)應(yīng)值可以隨著上文所指示的意義而在I與n之間變化。超聲波探針11可以是一個(gè)常規(guī)的探針。例如，超聲波探針11可以是一個(gè)腹部CONVEX探針類型，這是可容易地商購的。
[0138]在一個(gè)具體的示例性實(shí)施例中，探針11可以包括一種構(gòu)件(未圖示)，用于例如在3.5MHz、5MHz以及7.5MHz之間調(diào)整和/或選擇標(biāo)稱頻率v *，以及用于選擇該頻帶的振幅，和/或用于選擇該聲壓。
[0139]在一個(gè)具體的示例性實(shí)施例中，探針11可以包括一種構(gòu)件(未圖示)，用于在一組預(yù)定的值內(nèi)調(diào)整和/或選擇所發(fā)射的信號(hào)的振幅和/或聲壓。
[0140]設(shè)備100包括探針11以及患者的骨區(qū)域21的一個(gè)相互定位構(gòu)件，這樣使得骨區(qū)域21響應(yīng)于由探針11在充當(dāng)源時(shí)所發(fā)射的超聲波信號(hào)，返回可以由探針11在充當(dāng)接收器時(shí)所接收的一個(gè)所反射的超聲波信號(hào)。如圖1中用圖解法所示，該骨區(qū)域例如腰椎21或其一部分包括一個(gè)外部皮質(zhì)部分40’和一個(gè)內(nèi)部小梁部分41’。因此，后者被定位在距離探針11遠(yuǎn)于皮質(zhì)部分40’處。
[0141]超聲波探針11具有一個(gè)自身的電源或至一個(gè)外部電源的連接(未圖示)。此外，超聲波探針11具有針對(duì)計(jì)算機(jī)24的一個(gè)連接23，該計(jì)算機(jī)包括一種程序構(gòu)件，用于驅(qū)動(dòng)所反射的信號(hào)的一個(gè)采集過程以及用于分析這些所反射的信號(hào)。具體地，提供了一種程序構(gòu)件來將探針11的一個(gè)操作模式定義為超聲波脈沖的一個(gè)源，其中該探針被配置成用于在一個(gè)預(yù)定發(fā)射時(shí)間25期間產(chǎn)生一個(gè)超聲波信號(hào)。還提供了一種程序構(gòu)件來將探針11的一個(gè)操作模式定義為超聲波信號(hào)的一個(gè)接收器，這些超聲波信號(hào)響應(yīng)于所發(fā)射的信號(hào)13而由定位區(qū)域21的骨組織內(nèi)的不同深度處的區(qū)域反射。來自一個(gè)對(duì)應(yīng)的區(qū)域深度的所反射的超聲波信號(hào)在一個(gè)延時(shí)之后由探針11接收，該延時(shí)相對(duì)于骨區(qū)域21的一個(gè)邊界表面27而取決于此對(duì)應(yīng)的深度。 [0142]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于調(diào)整這些所反射的信號(hào)被接收或收聽的時(shí)間，以便斷定信號(hào)將被檢測(cè)到來自骨區(qū)域21的皮質(zhì)部分40’的區(qū)域和/或來自骨區(qū)域21的小梁部分41’的區(qū)域。
[0143]計(jì)算機(jī)24具有一個(gè)超聲軟件，該超聲軟件被配置成用于從探針11獲得電信號(hào)，這些電信號(hào)具有與來自骨區(qū)域21的點(diǎn)33以及由探針11接收的原始所反射的信號(hào)的強(qiáng)度成正比的一個(gè)強(qiáng)度A。該超聲軟件被配置成用于通過一個(gè)常規(guī)的方法使這些電信號(hào)變換成影像參數(shù)，典型地變換成一個(gè)灰度的多個(gè)灰度級(jí)，以便產(chǎn)生骨區(qū)域21的一個(gè)超聲影像29。超聲影像29包括一個(gè)像素矩陣31，這些像素與被觀察的區(qū)域的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)33相關(guān)聯(lián)。此類影像可以由一個(gè)操作員通過一種常規(guī)的顯示構(gòu)件例如監(jiān)視器35看到，其影像在圖1A中放大示出。
[0144]設(shè)備100可以包括一個(gè)空間選擇構(gòu)件，用于根據(jù)超聲影像29定義有關(guān)區(qū)域或R0I37，以用于評(píng)定患者的骨結(jié)構(gòu)狀況。此空間選擇構(gòu)件可以包括監(jiān)視器35的一個(gè)觸摸屏界面部分，或者一種用于通過引入坐標(biāo)域或者通過使用一個(gè)常規(guī)的定點(diǎn)裝置在超聲影像29上選擇一個(gè)影像部分37的構(gòu)件，該影像部分對(duì)應(yīng)于該有關(guān)區(qū)域。
[0145]在設(shè)備100的一個(gè)具體的示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于在骨區(qū)域21中自主地定義或辨識(shí)一個(gè)R0I37，可能地從在骨區(qū)域21中定義的確定的解剖學(xué)參考點(diǎn)開始，其中R0I37的位置是相對(duì)于參考點(diǎn)定義的。具體地，該程序構(gòu)件被配置成用于根據(jù)一個(gè)模式模型辨識(shí)這些解剖學(xué)參考點(diǎn)，或者直接地該R0I37，作為圍繞一個(gè)點(diǎn)的灰度級(jí)的一個(gè)特定模式，該模式模型預(yù)先定義為要么一個(gè)ROI的一個(gè)解剖學(xué)參考點(diǎn)的一個(gè)典型的模式要么一個(gè)定義為一個(gè)解剖學(xué)參考點(diǎn)的一個(gè)分布的一個(gè)典型的模式，或者直接地為在同一個(gè)骨區(qū)域21的先前獲得中的一個(gè)ROI。[0146]計(jì)算機(jī)24還可以包括一種構(gòu)件，用于自動(dòng)地確定在分別地對(duì)應(yīng)于骨21的皮質(zhì)部分40’和小梁部分41’的超聲影像29的部分40與部分41之間的一條邊界線39。如圖2中更詳細(xì)地所示，皮質(zhì)部分40’提供在設(shè)置在時(shí)間h與時(shí)間t2之間的一個(gè)延時(shí)之后由探針11接收的所反射的信號(hào)36，這些所反射的信號(hào)具有正常高于來自該小梁區(qū)域的信號(hào)38的密度A，這些信號(hào)38由探針11在長(zhǎng)于t2的一個(gè)延時(shí)之后接收。該用于確定邊界線39的構(gòu)件被有利地配置成用于辨識(shí)時(shí)間t2，在該時(shí)間之后接收多個(gè)所反射信號(hào)，這些所反射的信號(hào)來自小梁區(qū)域41’的多個(gè)點(diǎn)，相對(duì)于在時(shí)間12之前接收的來自皮質(zhì)區(qū)域40’的多個(gè)點(diǎn)的所反射的信號(hào)具有較低的強(qiáng)度A，并且被有利地配置成用于在該時(shí)間t2時(shí)為每條超聲波傳播線Ki定義超聲影像37的兩個(gè)區(qū)域之間的對(duì)應(yīng)的邊界線39。
[0147]根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于提取所反射的信號(hào)的圖3中更詳細(xì)地示出的一個(gè)頻譜42，該所反射的信號(hào)來自R0I37的多個(gè)點(diǎn)或多個(gè)位點(diǎn)，該多個(gè)點(diǎn)或多個(gè)位點(diǎn)對(duì)應(yīng)于超聲影像39的對(duì)應(yīng)于R0I37的部分的多組像素31，該頻譜將與圖1B中示出的至少一個(gè)參考或樣本或模型頻譜52相比較。更具體地，參考圖1C，該程序構(gòu)件允許提取多個(gè)頻譜431、44i，這些頻譜與R0I37的超聲波傳播線Mi的對(duì)應(yīng)的片段相關(guān)聯(lián)。具體地，在圖1C中，頻譜43i與皮質(zhì)區(qū)域40’中的R0I37的一部分的兩個(gè)片段相關(guān)聯(lián)，而如圖1中所示，頻譜41屬于小梁區(qū)域41’中的R0I37的一部分的兩個(gè)片段。
[0148]頻譜431、44i可以從在圖1C的時(shí)間曲線圖的左側(cè)上所示的數(shù)據(jù)獲得，并且在圖2中經(jīng)由該頻域中的一個(gè)熟知的變換46 (如由圖1C中白色箭頭所指示)例如經(jīng)由一個(gè)快速傅里葉變換(FFT)而更詳細(xì)地示出。
[0149]圖3的頻譜42具有一個(gè)平穩(wěn)的趨勢(shì)，類似于自來自皮質(zhì)區(qū)域41’的多個(gè)點(diǎn)的原始的所反射的信號(hào)獲得的頻譜43,的趨勢(shì)，然而，在本說明書的以下部分中，參考中立地與頻譜43i或41相關(guān)的此頻譜42，該頻譜43i或4七通過由分別地骨區(qū)域21的皮質(zhì)部分40’和小梁部分41’的多個(gè)點(diǎn)34反射的多個(gè)信號(hào)獲得。在本說明書的以下部分中，如所解釋，圖3的頻譜42還可以是在圖1的整個(gè)R0I37上計(jì)算的一個(gè)平均頻譜。
[0150]圖3的頻譜42示出了頻率V的每個(gè)值的一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度A。具體地，在原始的所反射的信號(hào)來自R0I37的一個(gè)點(diǎn)34的情況下，針對(duì)頻率V的每個(gè)值，該強(qiáng)度示出為有具有此頻率V的此原始的所反射的信號(hào)的一部分。換言之，頻譜42包括多個(gè)諧波分量，其中具有相同頻率的所反射的信號(hào)的一部分的強(qiáng)度A與該頻帶的每個(gè)頻率V相關(guān)聯(lián)。
[0151]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，設(shè)備100的空間選擇構(gòu)件包括一種用于檢查和/或用于定義骨區(qū)域21的表面或界面27的程序構(gòu)件。這有助于對(duì)具有被骨突出物或突出的存在復(fù)雜化的一個(gè)形狀的骨的調(diào)查，出于評(píng)定患者的骨結(jié)構(gòu)狀況的目的，這些骨突出物或突出通常是不重要的，因?yàn)槠錄]有如在脊椎的刺狀突起的情況下的機(jī)械阻力功能。此類骨突出影響在通向脊椎的背側(cè)方法的情況下對(duì)所反射的信號(hào)的獲得，這在特別肥胖的患者的情況下是特別需要的，這些患者具有一層很厚的軟組織，這層軟組織相對(duì)于脊椎具體是腰椎位于腹部。
[0152]如圖1中所示，在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于提取與R0I37相關(guān)聯(lián)的頻譜47、48，從與有關(guān)區(qū)域37的超聲波傳播線Ki的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻譜431、44i開始。例如,該頻譜處理構(gòu)件可以計(jì)算平均頻譜47、48 (圖1D)作為圖1C的頻譜431、44i的算術(shù)平均值49，該算術(shù)平均值與圖1的超聲波傳播線Mi的這些片段相關(guān)聯(lián)。計(jì)算機(jī)24的程序構(gòu)件可以被配置成用于計(jì)算R0I37的對(duì)應(yīng)于骨區(qū)域21的皮質(zhì)部分40’的一個(gè)域的那一部分上的一個(gè)平均頻譜47，從與包括皮質(zhì)部分40’的多個(gè)點(diǎn)的超聲波傳播線的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜43i開始，和/或該程序構(gòu)件可以被配置成用于計(jì)算ROI37的對(duì)應(yīng)于骨區(qū)域21的小梁部分41’的一個(gè)域的那一部分上的一個(gè)平均頻譜48，從與對(duì)應(yīng)于小梁部分41’的多個(gè)點(diǎn)的超聲波傳播線的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜44開始。頻譜47、48可以用與超聲波傳播線Ki的多個(gè)部分相關(guān)聯(lián)的頻譜相同的方式解釋，即，其分別地為頻率V的一個(gè)給定值提供來自ROI37的皮質(zhì)和小梁部分的一個(gè)平均信號(hào)的振幅值a (圖3)。 [0153]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于對(duì)超聲波傳播線Mi的一個(gè)片段或者對(duì)R0I37執(zhí)行平均頻譜47、48的補(bǔ)償。具體地，該補(bǔ)償通過針對(duì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)使多個(gè)諧波中的每一個(gè)的所反射的信號(hào)強(qiáng)度相乘而執(zhí)行，這些諧波對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)的頻率V，該補(bǔ)償系數(shù)響應(yīng)于頻率V從對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱頻率V *的I增加到對(duì)應(yīng)于不同該標(biāo)稱值的一個(gè)頻率的一個(gè)最大值。該補(bǔ)償系數(shù)可以從超聲波探針11的一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)即從探針11的靈敏度特性而獲得。
[0154]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于計(jì)算屬于骨區(qū)域21的一個(gè)體積(未圖示)的平均頻譜，從多個(gè)超聲平面的有關(guān)區(qū)域的平均頻譜47、48開始，具體是計(jì)算超聲平面例如平面17的有關(guān)平面區(qū)域的平均頻譜47、48的一個(gè)平均頻P曰。
[0155]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于通過改變此類頻譜431、441、47、48來執(zhí)行與超聲波傳播線Mi的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜43^4^的歸一化，和/或R0I37的平均頻譜47、48的歸一化，其方式為使得該/這些頻譜的強(qiáng)度的最大值變?yōu)?，因此低于該最大值的強(qiáng)度值變?yōu)樨?fù)值,典型地以dB表達(dá)。
[0156]根據(jù)本發(fā)明，設(shè)備100的計(jì)算機(jī)24包括一種構(gòu)件，用于將一個(gè)計(jì)算出的頻譜(例如與超聲波傳播線Ki的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜431、44i中的每一個(gè))和/或用于將平均頻譜47、48，與一個(gè)健康的受試者和/或一個(gè)病態(tài)的受試者的至少一個(gè)參考頻譜相比較。為此，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，根據(jù)一種骨疾病具體是一種骨質(zhì)疏松疾病的預(yù)定的嚴(yán)重性，計(jì)算機(jī)24可以訪問參考頻譜或模型52和/或?qū)儆诮】档氖茉囌吆?或病態(tài)的受試者的此類頻譜的參考參數(shù)值的一個(gè)數(shù)據(jù)庫51。優(yōu)選地，該計(jì)算機(jī)被配置成用于在此數(shù)據(jù)庫中選擇至少一個(gè)頻譜和/或至少一個(gè)參考參數(shù)，該至少一個(gè)頻譜和/或至少一個(gè)參考參數(shù)屬于具有相同性別、或具有相同年齡范圍、或具有相同種族出身、或具有相同的特定共病病癥的一個(gè)類另IJ，或具有針對(duì)該患者的另一個(gè)相同的重要關(guān)聯(lián)性。此訪問可以包括至一個(gè)本地或一個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)器的連接以及一種常規(guī)的連接構(gòu)件，具體是電信網(wǎng)絡(luò)。
[0157]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種計(jì)算構(gòu)件與該比較構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，以用于計(jì)算至少一個(gè)診斷參數(shù),該至少一個(gè)診斷參數(shù)相對(duì)于健康的受試者和/或相對(duì)于病態(tài)的受試者和/或相對(duì)于患有一種具有預(yù)定的嚴(yán)重性的骨疾病的病態(tài)的受試者描述患者的骨結(jié)構(gòu)狀況。
[0158]具體地，該診斷參數(shù)可以在由被認(rèn)為是“黃金標(biāo)準(zhǔn)”的裝置例如X射線裝置執(zhí)行的參考測(cè)試的基礎(chǔ)上與骨礦物質(zhì)密度相關(guān)。
[0159]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一種程序構(gòu)件，用于計(jì)算參考參數(shù)以用于將患者的頻譜431、441、47、48與從數(shù)據(jù)庫51取得的頻譜相比較，該參考參數(shù)例如頻譜431、441、47、48的一個(gè)形狀參數(shù)或多個(gè)形狀參數(shù)的組合。如圖3中所示，這些形狀參數(shù)可以是:
[0160] -由在頻率V的一個(gè)預(yù)定的范圍54內(nèi)或在振幅A的一個(gè)預(yù)定的范圍55內(nèi)的頻譜定義的面積53 ；
[0161]-頻譜在振幅A的預(yù)設(shè)水平56上、具體是在由比頻譜42的一個(gè)最大值57低一個(gè)預(yù)定的量55的一個(gè)振幅值56定義的一個(gè)水平上的寬度54 ；
[0162]-對(duì)應(yīng)于頻譜42的一個(gè)最大值57的頻率58；
[0163]-在頻率V的一個(gè)預(yù)定的范圍62內(nèi)插入頻譜42的多個(gè)點(diǎn)61的一條線60的斜率59，即斜度；
[0164]-對(duì)應(yīng)于在一個(gè)頻率范圍65內(nèi)插入頻譜42的多個(gè)點(diǎn)66的一條曲線64的一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)的系數(shù)，該頻率范圍包含對(duì)應(yīng)于頻譜42的最大值的頻率57 ；
[0165]-可以從該頻譜推斷出的多個(gè)物理量例如上文所指示的物理量53、54、58、59的組合，具體是比率；
[0166]這些參數(shù)各自單獨(dú)考慮和/或彼此結(jié)合考慮。
[0167]該用于計(jì)算至少一個(gè)診斷參數(shù)的構(gòu)件可以被配置成用于計(jì)算另一個(gè)希望的參數(shù)，該希望的參數(shù)被適配成用于通過例如IC、WaVelet等等的方法描述頻譜42或其數(shù)學(xué)表示例如該頻譜的一個(gè)表示的形狀。
[0168]在設(shè)備100的一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)24包括一個(gè)比較和計(jì)算構(gòu)件，該比較和計(jì)算構(gòu)件被適配成用于:
[0169]-計(jì)算與頻譜431、44i的至少一個(gè)相關(guān)系數(shù)，這些頻譜屬于一條超聲波傳播線Mi的一個(gè)片段和/或在R0I37上或在其一部分上計(jì)算的平均頻譜47、48，以及一個(gè)健康的受試者和/或一個(gè)病態(tài)的受試者和/或患有一種具有預(yù)定的嚴(yán)重性的骨疾病的至少一個(gè)病態(tài)的受試者的一個(gè)參考頻譜或一個(gè)對(duì)應(yīng)部分，并且
[0170]-從此相關(guān)系數(shù)開始計(jì)算該診斷參數(shù)。
[0171]具體地，該比較和計(jì)算構(gòu)件被配置成用于計(jì)算一個(gè)皮爾遜相關(guān)系數(shù)。
[0172]示例1-構(gòu)律樽型
[0173]為了識(shí)別一種確定的類別的骨質(zhì)疏松模型，該類別定義為種族、性別、年齡和體重指數(shù)的組合，骨質(zhì)疏松最嚴(yán)重的患者的數(shù)據(jù)最初被考慮，這些數(shù)據(jù)由通過DXA計(jì)算的在屬于一個(gè)確定的類別的患者的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的T-score最小值、典型地〈_3.5的一個(gè)值定義。此患者的數(shù)據(jù)由在下文中給出的算法計(jì)算，通過該算法獲得一個(gè)最終的平均頻譜M*，該最終的平均頻譜可以連同將包括在該模型中的進(jìn)一步的患者的對(duì)應(yīng)的最終頻譜M* —起計(jì)算平均數(shù)，具體地，這些進(jìn)一步的患者可以是分別具有設(shè)置在-3.5與-3.0之間以及在-3.0與-2.5之間的T-score值的兩個(gè)進(jìn)一步的患者。
[0174]為了創(chuàng)建健康模型，緊跟著一個(gè)類似的程序，其中具有典型地具有DXA T-score>0的“最健康的”患者以及可能地分別具有設(shè)置在-0.5與0之間以及在-0.5與-1.0之間的T-score值的兩個(gè)進(jìn)一步的患者。
[0175]一旦已經(jīng)將一個(gè)受試者選擇為包括在一種具體類別的預(yù)定的骨質(zhì)疏松或健康模型中，緊跟著以下程序:
[0176]a)選擇包含脊椎(典型地，腰椎)的影像的一個(gè)超聲幀；[0177]b)執(zhí)行上文描述的分析程序，直到獲得單一補(bǔ)償?shù)囊约皻w一化的小梁頻譜Si為止:
[0178]-定義將被調(diào)查的脊椎的界面以及接觸該所定義的界面的一束超聲波傳播線(典型地，幾十條)；
[0179]-在與上述的一束中的一條超聲波傳播線相關(guān)聯(lián)的每個(gè)射頻信號(hào)上,選擇對(duì)應(yīng)于由骨的小梁區(qū)域所提供的反射的一個(gè)部分；
[0180]-為上述信號(hào)部分中的每一個(gè)計(jì)算頻譜(FFT)；
[0181]-“補(bǔ)償”每個(gè)頻譜，以便考慮探針的接收范圍的特性；
[0182]-將每個(gè)頻譜相對(duì)于該頻譜自身的最大值而歸一化(這樣使得該最大值變?yōu)镺dB；這些頻譜中的每一個(gè)在此由參考Si指示)；
[0183]c)計(jì)算已經(jīng)被計(jì)算的所有單一頻譜Si的平均頻譜MO ；
[0184]d)針對(duì)在步驟b)結(jié)束時(shí)所獲得的每個(gè)頻譜Si，計(jì)算頻譜Si與平均頻譜MO之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)(r);
[0185]e)在步驟b)結(jié)束時(shí)所獲得的所有頻譜Si當(dāng)中，相對(duì)于平均頻譜MO選擇具有r>0.900 的頻譜 Sli ； [0186]f)計(jì)算在步驟e)中所選擇的頻譜Sli的平均頻譜Ml ；
[0187]g)針對(duì)在步驟b)結(jié)束時(shí)所獲得的每個(gè)頻譜Si,計(jì)算此頻譜Si與平均頻譜Ml之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)；
[0188]h)在步驟b)結(jié)束時(shí)所獲得的所有頻譜Si當(dāng)中，相對(duì)于平均頻譜Ml選擇具有r>0.900的頻譜S2i (注意:頻譜S2i的數(shù)目可以比在步驟e)中所獲得的頻譜Sli的數(shù)目較聞、較低或相等);
[0189]i)計(jì)算在步驟h)中所選擇的頻譜S2i的平均頻譜M2 ；
[0190]j)重復(fù)包括步驟g)、h)、i)的循環(huán)，直到獲得滿足以下兩個(gè)條件的平均頻譜Mn為止:a)包括在平均頻譜Mn中的每個(gè)頻譜Sni相對(duì)于Mn具有r>0.900 ；b)未包括在平均Mn中的每個(gè)進(jìn)一步的頻譜相對(duì)于Mn具有r < 0.900 (換言之，在該程序的一個(gè)進(jìn)一步的重復(fù)將給出與最后所計(jì)算的Mn —致的頻譜Mn+1時(shí)，該程序停止)；
[0191]k)針對(duì)其他三個(gè)脊椎(典型地，腰椎)重復(fù)點(diǎn)a)至i)，從而獲得4個(gè)Mn類型的頻譜，為每個(gè)所觀察的脊椎獲得一個(gè)該類型的頻譜；
[0192]I)計(jì)算這4個(gè)頻譜Mn的平均頻譜M*。
[0193]頻譜M*表示單一受試者向上述模型M*tot的貢獻(xiàn),從包括在對(duì)應(yīng)類別的模型中的受試者的所有M*的平均值獲得。
[0194]現(xiàn)在參考圖4的框圖描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100的操作，圖4示出了一種用于參考一個(gè)具體的骨區(qū)域21 (圖1)評(píng)定患者的骨狀況、具體是骨結(jié)構(gòu)狀況和/或骨礦物質(zhì)密度的第一程序400。
[0195]程序400包括一個(gè)預(yù)備步驟101:將一個(gè)超聲裝置即探針11 (圖1)預(yù)先安排成接近患者的骨區(qū)域21，這樣使得探針11可以接收由骨區(qū)域21響應(yīng)于來自探針11的超聲波脈沖而反射的原始超聲波信號(hào)36、38。設(shè)備100的操作包括以下步驟:
[0196]-110:在一個(gè)預(yù)定的發(fā)射時(shí)間25期間通過超聲波探針11朝向骨區(qū)域21產(chǎn)生和傳輸一個(gè)超聲波信號(hào)13，這樣使得骨區(qū)域21響應(yīng)于所發(fā)射的超聲波信號(hào)13而返回原始的所發(fā)射的超聲波信號(hào)36、38 ;
[0197]-120:通過使來自骨區(qū)域21的一部分的一個(gè)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)33的每個(gè)原始的所反射的超聲波信號(hào)36、38的強(qiáng)度與一個(gè)影像參數(shù)、例如與一個(gè)灰度級(jí)相關(guān)聯(lián)來產(chǎn)生骨區(qū)域21的一個(gè)超聲影像29 ；
[0198]-130:可能地在超聲影像29上定義骨區(qū)域21的一個(gè)有關(guān)區(qū)域37，其方式為例如在該超聲影像由計(jì)算機(jī)24的顯示設(shè)備35示出時(shí)，使用一種常規(guī)的影像選擇構(gòu)件或者一種通過計(jì)算機(jī)24定義/辨識(shí)R0I37的自動(dòng)過程來選擇影像29的一個(gè)區(qū)域37 ；
[0199]-140:基于來自骨區(qū)域21或者可能地來自有關(guān)區(qū)域37的原始的所反射的信號(hào)來計(jì)算頻譜42。頻譜42 (圖3)包括多個(gè)諧波，其中所反射的信號(hào)的具有該頻率范圍內(nèi)的一個(gè)頻率V的一個(gè)部分的強(qiáng)度A通過將該所反射的信號(hào)變換成頻域而與此頻率V相關(guān)聯(lián)。此變換46可以通過熟知的技術(shù)例如通過快速傅里葉變換來執(zhí)行。具體地，頻譜提取構(gòu)件被配置成用于對(duì)來自骨區(qū)域21或R0I37內(nèi)的超聲波傳播線Mi的多個(gè)對(duì)應(yīng)的片段的多個(gè)點(diǎn)34的所反射的超聲波信號(hào)執(zhí)行此變換，以便獲得響應(yīng)于超聲波傳播線的對(duì)應(yīng)的片段的整體頻譜；
`[0200]-150:將一個(gè)頻譜42與至少一個(gè)參考頻譜相比較，該至少一個(gè)參考頻譜與至少一個(gè)健康的受試者模型和/或一個(gè)病態(tài)的受試者模型相關(guān)聯(lián)的，并且基于該比較計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)。這個(gè)或這些參考頻譜可以是一個(gè)數(shù)據(jù)庫搜索步驟149的結(jié)果，該搜索步驟可能地使用識(shí)別一個(gè)類別的多個(gè)參考搜索參數(shù)，該類別包括在性別、年齡范圍、種族出身、特定的共病病癥、以及任何其他重要的類別當(dāng)中選擇的患者的至少一個(gè)特征。
[0201]如果由于沒有機(jī)械重要性和/或沒有調(diào)查重要性的骨突出物或突出而不能容易地觀察到的多個(gè)骨區(qū)域必須被調(diào)查，那么還提供一種構(gòu)件來執(zhí)行步驟105:在一個(gè)第一超聲影像(圖1)上定義骨區(qū)域21的一個(gè)界面27。例如，在通往腰椎的一個(gè)后部方法的情況下，可以使用第一超聲獲得110-120來識(shí)別這些骨突出并且設(shè)置一個(gè)校正程序，這樣使得一個(gè)或多個(gè)隨后的采集不考慮這些骨部分，即不考慮在短于一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值的一個(gè)時(shí)間之后接收的所反射的信號(hào)，該預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值對(duì)應(yīng)于將被調(diào)查的骨區(qū)域21的表面或界面。
[0202]在設(shè)備100的一個(gè)特定的操作模式中，可以提供一種構(gòu)件來執(zhí)行圖4中未示出的一個(gè)步驟:過濾頻率的范圍，這樣使得骨區(qū)域21接收僅具有比探針11的振幅范圍較小的一個(gè)預(yù)定的振幅范圍內(nèi)的頻率的信號(hào)。
[0203]程序400還可以包括步驟141:補(bǔ)償與超聲波傳播線Mi的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜431、44i，或者補(bǔ)償相關(guān)聯(lián)的或獲得作為骨區(qū)域21上或R0I37上的平均頻譜的頻譜47、48。具體地，這有助于考慮例如如上文所描述的探針11的接收范圍的特征。
[0204]程序400還可以包括步驟142:相對(duì)于對(duì)應(yīng)的最大值將與超聲波傳播線Mi的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜431、44i歸一化，或者將相關(guān)聯(lián)的或獲得作為骨區(qū)域21上或R0I37上的平均頻譜的頻譜47、48歸一化，這樣使得此類頻譜的最大振幅值變?yōu)镺dB。這簡(jiǎn)化了對(duì)這些頻譜的形狀參數(shù)的隨后的計(jì)算。
[0205]圖5的框圖示出了一個(gè)程序500，該程序是設(shè)備100的第一特定操作模式。操作模式500還包括圖4的圖表中示出的步驟101-130。在操作模式500中，頻譜的計(jì)算步驟140包括步驟145:計(jì)算與由探針11的超聲晶體定義的超聲波傳播線Ki的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜43i和/或44p以及步驟146:計(jì)算R0I37上的平均頻譜47和/或48，從頻譜43i和/或41開始。針對(duì)每個(gè)頻率V，以單一頻譜43i和/或41上的此頻率V測(cè)量強(qiáng)度A的平均值。與超聲波傳播線的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜的計(jì)算步驟145可以提供與骨區(qū)域21的皮質(zhì)部分40’中的超聲波傳播線Ki的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜43it)可替代地或額外地，計(jì)算步驟145可以提供與骨區(qū)域21的小梁部分41’中的對(duì)應(yīng)的超聲波傳播線Mi的多個(gè)部分相關(guān)聯(lián)的頻譜44it)因此，提供ROI37的皮質(zhì)部分上的平均頻譜47和/或小梁部分上的平均頻譜48。即使在圖5中未示出補(bǔ)償步驟141和歸一化步驟142，這些步驟兩者或任一者可以在計(jì)算每個(gè)部分頻譜43i和/或41的步驟之后有利地執(zhí)行。
[0206]在操作模式500中，比較和計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)的步驟150總是包括步驟153:計(jì)算至少一個(gè)形狀參數(shù)，例如，上述形狀參數(shù)53、54、58、59中的至少一個(gè)，或者計(jì)算其他重要的參數(shù)。比較和計(jì)算步驟150可以包括步驟154:計(jì)算一個(gè)復(fù)雜的形狀參數(shù)作為這些診斷參數(shù)的一個(gè)組合，以及步驟155:將從這些形狀參數(shù)和/或可能性從其組合中獲得的診斷參數(shù)與一個(gè)健康的受試者的皮質(zhì)和/或小梁頻譜的對(duì)應(yīng)的診斷參數(shù)相比較。該健康的受試者的參數(shù)可以通過類似圖4的步驟149的一個(gè)搜索步驟149來檢索，為了簡(jiǎn)單起見未在圖5的圖表中示出該步驟。復(fù)雜的形狀參數(shù)的一個(gè)示例是通過向皮質(zhì)頻譜的寬度添加-1dB以及向小梁頻譜的寬度添加_3dB而獲得的。
[0207]簡(jiǎn)言之，根據(jù)圖5的操作模式或算法500，是已經(jīng)被調(diào)查的骨區(qū)域21的骨組織的質(zhì)量的指數(shù)的診斷參數(shù)被計(jì)算為一個(gè)形狀參數(shù)，該形狀參數(shù)表征如由R0I37即由骨區(qū)域21的一個(gè)確定的部分反射的所反射的超聲波信號(hào)的平均頻譜47、48。
[0208]圖6的框圖示出了一個(gè)過程600，該過程是設(shè)備100的第二特定操作模式。此操作模式還包括在圖4的圖表中示出的步驟101-130，此操作模式還存在于圖5中所示的過程或
算法中。
[0209]在此情況下，頻譜計(jì)算步驟140限于計(jì)算與超聲波傳播線Mi的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜43i和41的步驟。頻譜計(jì)算步驟145可以提供與包括在皮質(zhì)部分40’中的超聲波傳播線Mi的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的頻譜43it)可替代地或額外地，頻譜計(jì)算步驟145可以提供與骨區(qū)域21的小梁部分41’中的對(duì)應(yīng)的超聲波傳播線Mi的多個(gè)部分相關(guān)聯(lián)的頻譜44it)即使在圖6中未示出補(bǔ)償步驟141和歸一化步驟142，這些步驟兩者或任一者可以在計(jì)算每個(gè)部分頻譜43i和/或41的步驟之后有利地執(zhí)行。
[0210]另外在過程600的情況下，比較和計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)的步驟150預(yù)備地提供步驟149:搜索圖4中示出的健康的和/或病態(tài)的受試者的參考頻譜或模型。為了簡(jiǎn)單起見，未在圖6的圖表中示出此步驟。比較和計(jì)算的步驟150包括步驟156:計(jì)算與至少一個(gè)頻譜模型52的一個(gè)相關(guān)系數(shù)r，該至少一個(gè)頻譜模型是在一個(gè)“健康的”頻譜模型、一個(gè)“病態(tài)的”頻譜模型以及另外優(yōu)選地一個(gè)“中間”頻譜模型當(dāng)中選擇的。在此計(jì)算步驟156中，所計(jì)算的該相關(guān)系數(shù)可以是例如皮爾遜相關(guān)系數(shù)。
[0211]緊跟著驗(yàn)證/拒絕超聲頻譜的步驟157，其中如果相對(duì)于該健康模型、或該病態(tài)模型、或該中間模型計(jì)算的相關(guān)系數(shù)r中的至少一個(gè)比一個(gè)預(yù)定的最小閾值高或與其相等，那么每個(gè)頻譜被認(rèn)為是有效的。例如，所計(jì)算的皮爾遜系數(shù)中的至少一個(gè)高于0.75可能發(fā)生。否則，此頻譜被認(rèn)為是無效的并且被拒絕，即，在進(jìn)行分析時(shí)不考慮此頻譜。
[0212]一個(gè)隨后的評(píng)估或分類步驟158可以包括計(jì)算頻譜431、44i的比率，這些頻譜具有與健康模型、與中間模 型以及與病態(tài)模型的一個(gè)相關(guān)系數(shù)，該相關(guān)系數(shù)高于該預(yù)定的最小閾值。在分類步驟158中，已經(jīng)被評(píng)估為有效的每個(gè)頻譜被分類成“健康的”或“骨質(zhì)疏松的”，取決于與健康模型的對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)是否高于與“骨質(zhì)疏松模型”的對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，或者反之亦然。如果r的這兩個(gè)值是基本上相同的值，例如，到小數(shù)點(diǎn)后的第三位，那么該頻譜被認(rèn)為是無效的。
[0213]在接著的定義和計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)的步驟159中，可以選擇健康頻譜與有效頻譜的數(shù)目的百分比作為一個(gè)診斷參數(shù)。實(shí)際上，在90%的頻譜具有高于閾值的一個(gè)相關(guān)系數(shù)的一個(gè)調(diào)查中，可以選擇此比率到I的補(bǔ)數(shù)即0.1作為一個(gè)診斷參數(shù)。此診斷參數(shù)越低，受試者就越健康。
[0214]在定義和計(jì)算該診斷參數(shù)的步驟159中，還可能的是定義一個(gè)更具體的診斷參數(shù)，即一個(gè)考慮相關(guān)系數(shù)的被認(rèn)為是有效的值的診斷參數(shù)。例如，健康頻譜的相關(guān)參數(shù)的算術(shù)平均值可以定義為一個(gè)診斷參數(shù)，或描述此類相關(guān)系數(shù)的分布的統(tǒng)計(jì)參數(shù)的組合。
[0215]在該分析中，屬于骨區(qū)域21的皮質(zhì)部分的頻譜43i和/或?qū)儆谛×翰糠值念l譜44,的可以被考慮，并且屬于皮質(zhì)部分以及屬于小梁部分的頻譜可以被認(rèn)為是一起的或分開的。
[0216]在該設(shè)備的另一個(gè)操作模式中，一旦一個(gè)區(qū)域已經(jīng)被根據(jù)被分類為健康的、陽性的或中間的頻譜的百分比而分類成一個(gè)健康區(qū)域、或一個(gè)病態(tài)區(qū)域、或一個(gè)中間區(qū)域，步驟156就可以包括計(jì)算每個(gè)頻譜與參考頻譜之間的相關(guān)系數(shù)，這些參考頻譜屬于具體的病理值或水平，即屬于健康或病態(tài)或中間的頻譜，具體的診斷參數(shù)與這些頻譜相關(guān)聯(lián)。在此情況下，隨后的定義和計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)的步驟159包括選擇參考頻譜的診斷參數(shù)的指示與有效頻譜的最佳相關(guān)性的值作為描述該調(diào)查的骨區(qū)域的一個(gè)診斷參數(shù)。
[0217]在脊椎調(diào)查的情況下，如果根據(jù)與一個(gè)健康的、或與一個(gè)病態(tài)的或與一個(gè)中間的模型相關(guān)的頻譜的百分比較高多少而考慮多個(gè)脊椎，可以使結(jié)果更可靠。如果總百分比太低，可以拒絕該結(jié)果，在此情況下，需要一次新的采集。
[0218]分別在圖5和圖6中示出的算法500和600為已經(jīng)考慮的每個(gè)脊椎提供一個(gè)診斷參數(shù)的一個(gè)值作為一個(gè)輸出值。在一個(gè)操作模式中，為多個(gè)脊椎、典型地多個(gè)腰椎、例如四個(gè)鄰近的脊椎執(zhí)行該程序，并且可以選擇屬于此多個(gè)脊椎的結(jié)果的平均值作為患者的診斷參數(shù)。
[0219]該診斷參數(shù)或一個(gè)進(jìn)一步的診斷參數(shù)可以計(jì)算為在T-score與Z_score之間選擇的一個(gè)參數(shù)，其中:
[0220]-通過計(jì)算診斷參數(shù)(BMD)的值與針對(duì)具有相同性別的但是具有骨質(zhì)量峰值出現(xiàn)的年齡(典型地，30歲)的受試者所測(cè)量的相同參數(shù)的平均值(BMD) ’之間的差，并且將此差的結(jié)果除以針對(duì)處于其骨質(zhì)量峰值的受試者所測(cè)量的參數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差0 ’計(jì)算T-score,即通過以下公式計(jì)算 T-score:T-score= [ (BMD) - (BMD) J ] / o ’
[0221]-通過計(jì)算診斷參數(shù)(BMD)的值與針對(duì)與患者具有相同性別以及相同年齡的受試者所測(cè)量的相同參數(shù)的平均值(BMD) ”之間的差，并且將此差的結(jié)果除以針對(duì)具有相同年齡的受試者所測(cè)量的參數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差0 ”計(jì)算Z-score，即通過以下公式計(jì)算Z-score:
[0222]Z-score= [ (BMD) - (BMD) ”] / o ”
[0223]在此情況下，疾病狀況可以根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義、基于T-score值而分類:[0224]-T-score>-l:正常的骨礦物質(zhì)密度，即沒有疾病跡象；
[0225]—2.5<T-score<-l:骨質(zhì)減少，即骨架具有相對(duì)于骨質(zhì)量峰值減少的礦物質(zhì)骨密度，但是還未存在明顯的骨質(zhì)疏松癥；
[0226]-T-score<-2.5:骨質(zhì)疏松癥。
[0227]示例 2-
[0228]在下文中給出執(zhí)行圖6的過程600的一種方式的一個(gè)示例。選擇了 275位年齡在45歲與75歲之間并且具有不同的體重指數(shù)或BMI的白種女性。這275位女性被根據(jù)年齡以及BMI分組成11個(gè)類別，如表1中所示: [0229]-表1-
【權(quán)利要求】
1.一種用于評(píng)定患者的骨區(qū)域(21)中的骨組織的狀況的設(shè)備(100)，所述設(shè)備(100)包括: -一個(gè)超聲波裝置(11)，該超聲波裝置配備有一種超聲波收發(fā)構(gòu)件，該超聲波收發(fā)構(gòu)件被配置成用于沿著可以到達(dá)所述骨區(qū)域(21)的多條超聲波傳播線(Ki)發(fā)射超聲波脈沖，并且用于響應(yīng)于所述所發(fā)射的超聲波脈沖從所述骨區(qū)域(21)接收原始超聲波信號(hào)(36,38)； 所述超聲波收發(fā)構(gòu)件包括一種超聲波信號(hào)產(chǎn)生構(gòu)件，該超聲波信號(hào)產(chǎn)生構(gòu)件被安排在所述超聲波收發(fā)構(gòu)件中并且被配置成用于產(chǎn)生一個(gè)超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)具有在包括一個(gè)標(biāo)稱頻率的頻率范圍內(nèi)的頻率，所述超聲波收發(fā)構(gòu)件被配置成用于在一個(gè)預(yù)設(shè)的發(fā)射時(shí)間(25)期間發(fā)射所述所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)， -一種超聲影像形成構(gòu)件，該超聲影像形成構(gòu)件用于形成所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)超聲影像(29)，從所述所接收的原始超聲波信號(hào)(36，38)開始，所述超聲影像形成構(gòu)件顯示所述影像以允許一個(gè)操作員來識(shí)別所述區(qū)域的將被調(diào)查的一個(gè)區(qū)并且將所述超聲波裝置導(dǎo)向所述區(qū)， 其中，所述超聲波收發(fā)構(gòu)件被安排成用于傳輸所述超聲波脈沖并且從所述骨區(qū)域的相同側(cè)接收所述原始超聲波信號(hào)，這樣使得所述所接收的原始超聲波信號(hào)是由所述骨區(qū)域反射的返回的原始超聲波信號(hào)， 其特征在于 -提供了一種頻譜提取構(gòu)件，該頻譜提取構(gòu)件被配置成用于提取至少一個(gè)頻譜(43”4 4 i，4 7，4 8 )，從所述返回的原始超聲波信號(hào)(3 6，3 8 )的從所述骨區(qū)域(21)的多個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)(34)反射的至少一個(gè)部分開始，所述至少一個(gè)頻譜(43^41，47，48)具有多個(gè)諧波分量，其中具有所述頻率的所述原始的所反射的超聲波信號(hào)之一的一部分的強(qiáng)度(A)與所述頻率范圍內(nèi)的每個(gè)頻率(v)相關(guān)聯(lián)； -還提供了一種存儲(chǔ)器構(gòu)件，該存儲(chǔ)器構(gòu)件被配置成用于存儲(chǔ)與至少一個(gè)健康的和/或病態(tài)的受試者相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參考頻譜(52)， 并且在于 -提供了一種頻譜比較和診斷參數(shù)計(jì)算構(gòu)件(24)，用于將由所述提取構(gòu)件提取的所述每個(gè)頻譜(43i，41，47，48 )與記錄在所述存儲(chǔ)器構(gòu)件中的所述至少一個(gè)參考頻譜(52 )相比較，并且用于根據(jù)所述比較計(jì)算一個(gè)診斷參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中所述頻譜比較構(gòu)件被配置成用于計(jì)算多個(gè)頻譜(43^41,47,48)中的每個(gè)頻譜與一個(gè)健康的受試者和/或一個(gè)病態(tài)的受試者即一個(gè)健康模型和/或一個(gè)病態(tài)模型的一個(gè)參考頻譜(52)之間的一個(gè)相關(guān)系數(shù)，并且用于根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)計(jì)算所述診斷參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中用于將所述頻譜(43^41)與至少一個(gè)參考頻譜(52)相比較的所述計(jì)算構(gòu)件被配置成用于: -計(jì)算與多個(gè)頻譜(43i，44i)中的所述至少一個(gè)參考頻譜(52)的多個(gè)對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，該多個(gè)頻譜與包括在所述骨區(qū)域(21)中的多條超聲波傳播線(Ki)的多個(gè)對(duì)應(yīng)的片段相關(guān)聯(lián)， -選擇一組有效的頻譜，其中，所述相關(guān)系數(shù)中的至少一個(gè)超過一個(gè)預(yù)定的閾值；-計(jì)算健康的有效頻譜或病態(tài)的有效頻譜或中間有效頻譜的百分比，其中如果分別與所述健康模型(52)或與所述病態(tài)模型(52)或與所述中間模型(52)的所述相關(guān)系數(shù)基本上高于與其他模型(52)的相關(guān)系數(shù)，所述有效頻譜(43^443之一是一個(gè)健康頻譜或一個(gè)病態(tài)頻譜或一個(gè)中間頻譜； -定義從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇的一個(gè)診斷參數(shù): -分別地所述健康或病態(tài)或中間有效頻譜的百分比； -根據(jù)所述有效頻譜的所述相關(guān)系數(shù)的平均值的一個(gè)參數(shù)； -描述所述有效頻譜的所述相關(guān)系數(shù)的值的分布的一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的一個(gè)組合； -與在表示多個(gè)具體的病理嚴(yán)重性程度的多個(gè)參考頻譜當(dāng)中選擇的一個(gè)參考頻譜(52)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)診斷參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備(100)，其中所述相關(guān)系數(shù)是一個(gè)皮爾遜相關(guān)系數(shù)，并且所述閾值是在0.7與0.8之間選擇的，更具體地，所述閾值為大約0.75。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中所述頻譜提取構(gòu)件被配置成用于在多個(gè)原始的所反射的超聲波信號(hào)的頻域中執(zhí)行一個(gè)變換(46)，這些原始的所反射的超聲波信號(hào)來自包括在所述骨區(qū)域(21)中的一條超聲波傳播線(Ki)的一個(gè)片段的多個(gè)點(diǎn)(34)，這樣使得獲得與一條超聲波傳播線(Ki)的所述片段相關(guān)聯(lián)的一個(gè)頻譜(43p 41)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(100)，其中，一條超聲波傳播線(Ki)的所述片段是從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇的:` -包括在所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)皮質(zhì)部分(40)中的一條超聲波傳播線(Ki)的一個(gè)片段； -包括在所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)小梁部分(41)中的一條超聲波傳播線(Ki)的一個(gè)片段； -包括在所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)皮質(zhì)部分和一個(gè)小梁部分(40，41)中的一條超聲波傳播線(ISi)的一個(gè)片段。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(100)，其中，所述頻譜提取構(gòu)件被配置成用于提取與一個(gè)有關(guān)區(qū)域(37)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)頻譜(47，48)，從與包括在所述骨區(qū)域(21)中的多條超聲波傳播線(Ki)的多個(gè)片段相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻譜(43i，44i)開始。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(100)，其中，所述頻譜提取構(gòu)件被配置成用于通過計(jì)算與多條超聲波傳播線(I 5P的多個(gè)對(duì)應(yīng)的片段相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻譜(43i，44i)的一個(gè)平均值(49)來提取一個(gè)頻譜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(100)，其中，所述頻譜提取構(gòu)件被配置成用于為每個(gè)頻譜計(jì)算所述所反射的超聲波信號(hào)中的每一個(gè)的強(qiáng)度值(A)的一個(gè)算術(shù)平均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的設(shè)備(100)，其中，所述頻譜比較構(gòu)件被配置成用于計(jì)算所述診斷參數(shù)作為所述至少一個(gè)頻譜(43^41,47,48)的一個(gè)形狀參數(shù)或者作為所述至少一個(gè)頻譜(43i，41，47，48 )的多個(gè)形狀參數(shù)的一個(gè)組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備(100)，其中，所述形狀參數(shù)或所述多個(gè)形狀參數(shù)是從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇的: -由在一個(gè)預(yù)定的頻率范圍(54)內(nèi)和/或在一個(gè)預(yù)定的振幅范圍(55)內(nèi)的頻譜(42)定義的一個(gè)面積(53)； -所述頻譜(42)在一個(gè)預(yù)定的振幅水平(56)具體是在由一個(gè)振幅值(56)定義的一個(gè)水平時(shí)的一個(gè)寬度(54)，該振幅值比所述頻譜(42)的一個(gè)最大值(57)低一個(gè)預(yù)定的量，具體地3dB或Idb ; -對(duì)應(yīng)于所述頻譜(42)的一個(gè)最大值(57)的一個(gè)頻率(58)； -在一個(gè)預(yù)定的頻率范圍(62)內(nèi)插入所述頻譜(42)的多個(gè)點(diǎn)(61)的一條線(60)的一個(gè)斜率(59)； -在一個(gè)頻率范圍(54)內(nèi)插入所述頻譜(42)的多個(gè)點(diǎn)(66)的一個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)，該頻率范圍包含對(duì)應(yīng)于所述頻譜(42)的一個(gè)最大值(57)的一個(gè)頻率(58)； -可以從該頻譜(42)扣除的物理量的比率； -被適配成用于描述所述頻譜的形狀的任何參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中，用于將所述至少一個(gè)頻譜(43^41,47，48)與一個(gè)參考頻譜相比較的所述頻譜比較構(gòu)件(24)被配置成用于計(jì)算從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇的一個(gè)參數(shù):
-T-score ；
-Z-score, 作為一個(gè)進(jìn)一步的診斷參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，包括一種表面辨識(shí)和/或定義構(gòu)件以用于辨識(shí)和/或定義所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)限制表面(27)，這樣使得一個(gè)不重要的骨部分或其他組織部分可以從將在質(zhì)量方面被評(píng)定的所述骨區(qū)域(21)排除。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，包括一種空間選擇構(gòu)件，該空間選擇構(gòu)件被配置成用于在所述超聲影像(29)上定義所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)有關(guān)區(qū)域(37)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(100)，其中，用于定義一個(gè)有關(guān)區(qū)域(37)的所述空間選擇構(gòu)件被配置成用于在所述骨區(qū)域(21)中定義并且辨識(shí)至少一個(gè)解剖學(xué)參考點(diǎn)，并且在一個(gè)測(cè)量會(huì)話中識(shí)別與一個(gè)先前定義的有關(guān)區(qū)域一致的一個(gè)有關(guān)區(qū)域，所述先前定義的有關(guān)區(qū)域是基于所述至少一個(gè)解剖學(xué)參考點(diǎn)而在一個(gè)先前的超聲會(huì)話中定義的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中，所述設(shè)備包括一個(gè)超聲波探針(11)，該超聲波探針配備有多個(gè)壓電晶體，這些壓電晶體被安排成用于收發(fā)沿著同一個(gè)超聲平面(17)或一個(gè)3D體積的對(duì)應(yīng)的所述超聲波傳播線(15i)行進(jìn)的對(duì)應(yīng)的超聲波信號(hào)，并且所述超聲影像(29)是沿著所述超聲平面(17)或在一個(gè)3D超聲體積中獲取的所述骨區(qū)域(21)的一個(gè)平面截面的一個(gè)影像。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中被配置成用于存儲(chǔ)至少一個(gè)參考頻譜的所述存儲(chǔ)器構(gòu)件包括一種計(jì)算構(gòu)件以用于計(jì)算所述參考頻譜，該計(jì)算構(gòu)件被配置成用于: -選擇一個(gè)超聲幀，該超聲幀包含將被用于一個(gè)模型的一個(gè)骨區(qū)域； -獲得所述區(qū)域的一個(gè)整體小梁頻譜以及所述區(qū)域的多個(gè)子區(qū)域的一個(gè)小梁頻譜； -為每個(gè)子區(qū)域識(shí)別將被調(diào)查的骨區(qū)域的一個(gè)界面； -產(chǎn)生接觸所述界面的一束超聲波傳播線； -在對(duì)應(yīng)于所述束中的一條超聲波傳播線的每個(gè)射頻信號(hào)上，選擇對(duì)應(yīng)于來自所述骨區(qū)域的一個(gè)小梁區(qū)域的反射的一個(gè)部分；-例如通過FFT為所述信號(hào)的每個(gè)部分計(jì)算一個(gè)頻譜； -計(jì)算由所述信號(hào)的多個(gè)部分定義的所有單一頻譜的一個(gè)平均頻譜； -使用此平均頻譜作為一個(gè)參考頻譜。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備(100)，其中，用于計(jì)算所述參考頻譜的所述計(jì)算構(gòu)件還被配置成用于: -針對(duì)由一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的每個(gè)頻譜，計(jì)算在一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分的此頻譜與平均頻譜之間的一個(gè)相關(guān)系數(shù)，例如皮爾遜相關(guān)系數(shù)； -在由所述信號(hào)的這些部分定義的所有頻譜當(dāng)中，選擇與該平均頻譜的相關(guān)系數(shù)大于一個(gè)最小參考值的頻譜，具體是皮爾遜相關(guān)系數(shù)高于0.900的頻譜； -計(jì)算具有高于所述最小值的一個(gè)相關(guān)系數(shù)的頻譜的一個(gè)進(jìn)一步的平均頻譜； -針對(duì)由一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的每個(gè)頻譜，計(jì)算在由一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)部分定義的此頻譜與具有高于一個(gè)最小值的相關(guān)系數(shù)的這些頻譜的該平均頻譜之間的一個(gè)進(jìn)一步的相關(guān)系數(shù)，例如皮爾遜系數(shù)； -在由信號(hào)的對(duì)應(yīng)的部分定義的所有頻譜當(dāng)中，選擇反過來具有與具有高于最小量的一個(gè)相關(guān)系數(shù)的頻譜的平均頻譜的一個(gè)相關(guān)系數(shù)的頻譜，該最小量反過來高于此最小值，具體地選擇具有皮爾遜系數(shù)r>0.900的頻譜； -計(jì)算這些所選擇的進(jìn)一步平均頻譜的一個(gè)進(jìn)一步的平均頻譜； -重復(fù)計(jì)算所述新的相關(guān)系數(shù)，選擇所述進(jìn)一步的頻譜并且計(jì)算該進(jìn)一步的相關(guān)系數(shù)，直到獲得一個(gè)最終的平均頻譜 ，這樣使得: -包括在該最終的平均頻譜中的每個(gè)剩余頻譜具有與該最終的平均頻譜的大于該最小值的一個(gè)相關(guān)系數(shù)，具體是該每個(gè)剩余頻譜具有皮爾遜相關(guān)系數(shù)r>0.900 ； -未包括在該最終的平均頻譜中的每個(gè)其他頻譜具有與該最終的平均頻譜的低于或等于該最小值< 0.900的相關(guān)系數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備(100)，其中，用于計(jì)算所述參考頻譜的所述計(jì)算構(gòu)件被配置成用于為一個(gè)脊椎具體是一個(gè)腰椎產(chǎn)生一個(gè)參考模型，并且還被配置成用于: -為所述脊椎并且為其他三個(gè)脊椎具體是三個(gè)腰椎執(zhí)行所述計(jì)算步驟，最終獲得四個(gè)最終的頻譜，為此類脊椎中的每一個(gè)獲得一個(gè)頻譜； -計(jì)算這四個(gè)最終的頻譜的一個(gè)最終的脊椎平均頻譜。
【文檔編號(hào)】A61B8/08GK103648401SQ201280033019
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月16日
【發(fā)明者】馬泰奧·佩爾尼薩, 塞爾吉奧·卡西亞洛, 弗朗西斯科·康維薩諾, 埃內(nèi)斯托·卡西亞洛 申請(qǐng)人:艾珂萊特公司