M和C0R而計算的線性判別函數(shù)的一維散布點的示例。此示例 示出在一些情況下，單一參數(shù)映射的一階和二階統(tǒng)計可被用于分類組織或分級腫瘤。
[0064] 因此，已經(jīng)描述了用于使用定量超聲參數(shù)映射的一階和二階統(tǒng)計度量來表征組織 和分級腫瘤的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)和方法能夠基于定量超聲參數(shù)映射的一階和二階統(tǒng)計度 量來定義成像生物標志物并使用那些成像生物標志物以基于它們的組織學狀態(tài)（例如正 常的和變化的異常狀態(tài)）來分類組織。例如，不同的病理乳腺組織可被區(qū)分，包括正常組織 和等級I，II和III侵入式癌。其他組織的組織學狀態(tài)也可被表征。例如，構(gòu)想到可使用本 文描述的系統(tǒng)和方法來區(qū)分和表征肝纖維化的變化的病期。
[0065] 可通過對比在不同時間點獲取的參數(shù)圖像來表征組織的組織學狀態(tài)中的動態(tài)變 化。作為示例，本文描述的系統(tǒng)和方法因此可被用于監(jiān)測組織的組織學狀態(tài)在時間上的變 化。作為一個示例，組織的組織學狀態(tài)中的變化可與疾病進程相關(guān)聯(lián)，諸如腫瘤從等級I前 進至等級II，或肝纖維化從較低嚴重病期前進至更嚴重病期。作為另一個示例，組織的組織 學狀態(tài)中的變化可與對治療的響應(yīng)相關(guān)聯(lián)，諸如化學療法或輻射療法。以此方式，本文描述 的系統(tǒng)和方法可被用于發(fā)展和實施適應(yīng)性治療策略，該治療策略是基于特定患者對特定治 療的響應(yīng)水平而對他們量身定制的。
[0066] 本文描述的系統(tǒng)和方法也可被用于獲得組織從一個組織學狀態(tài)到另一個中的 微結(jié)構(gòu)變化的更好理解。例如，如由F.L.Lizzi等人在"Comparisonoftheoretical scatteringresultsandultrasonicdatafromclinicalliverexaminations(來自臨 床肝檢查的理論散射結(jié)果與超聲數(shù)據(jù)的比較）'^JltrasoundinMedicine&Biology(醫(yī)學& 生物學中的超聲），1988 ; 14 (5) :377 - 385中所述，SS參數(shù)可與ESD有關(guān)，SI參數(shù)可與EAC有關(guān)，以及MBF參數(shù)可與ESD和EAC兩者有關(guān)。作為一個示例，乳腺腫瘤通常在超聲B-模 式圖像中表現(xiàn)為相對低回聲區(qū)域，而正常組織通常顯示相對強回聲特性。然而，正常和癌變 乳腺組織都在超聲B-模式圖像中展示不均勻圖案。在上述參數(shù)圖像中，與正常屬性組織比 較，通?？稍谌橄倌[瘤中看見較低MBF值，而MBF值通常隨著乳腺腫瘤等級變化。MBF通常 還示出乳腺腫瘤與相鄰組織之間的對比度。SS參數(shù)通常隨著乳腺腫瘤等級和正常組織變化 而不是腫瘤特有的，所以通常在乳腺腫瘤與相鄰組織之間存在很小對比度。SI參數(shù)通常與 SS參數(shù)相當相似。與乳腺腫瘤相比，SAS參數(shù)圖像通常在正常組織中描述較高SAS值。在 乳腺腫瘤之中，與等級I的相比，通常在等級II和III中存在不均勻性的較大程度。
[0067] 現(xiàn)在參見圖4,示出了可被配置為使用上述定量超聲技術(shù)來表征組織的示例計算 機系統(tǒng)400的框圖?？蓮某曄到y(tǒng)或從數(shù)據(jù)存儲設(shè)備將回波信號數(shù)據(jù)提供到計算機系統(tǒng) 400,并且在處理單元402中接收該回波信號數(shù)據(jù)。
[0068] 在一些實施例中，處理單元402可包括一個或多個處理器。作為示例，處理單元 402可包括數(shù)字信號處理器（"DSP"）404、微處理器單元（"MPU"）406、以及圖形處理單元 ("GPU") 408中的一個或多個。處理單元402也可包括數(shù)據(jù)獲取單元410,被配置為電子地 發(fā)送要被處理的信號，可包括回波信號數(shù)據(jù)或數(shù)字圖像。DSP404、MPU406、GPU408以及 數(shù)據(jù)獲取單元410全部耦合到通信總線412。作為示例，通信總線412可以是一組電線或硬 接線以用于在外圍設(shè)備之間或在處理單元402中的任意組件之間交換信號。
[0069]DSP404可被配置為接收和處理回波信號數(shù)據(jù)。例如，DSP404可被配置為接收回 波信號數(shù)據(jù)并從中形成數(shù)字圖像。MPU406和GPU408可被配置為與DSP404 -起處理回 波信號數(shù)據(jù)或從中形成的數(shù)字圖像。作為示例，MPU406可被配置為控制處理單元402中 的組件的運行，且可包括指令以在DSP404上執(zhí)行回波信號數(shù)據(jù)或從中形成的數(shù)字圖像的 處理。還作為示例，GPU408可處理圖像圖形。而且
[0070] 在一些實施例中，DSP404可被配置為根據(jù)本文描述的算法來處理由處理單元 402所接收的回波信號數(shù)據(jù)或從中形成的數(shù)字圖像。因此，DSP404可被配置為產(chǎn)生參數(shù)映 射，計算該參數(shù)映射的一階和二階統(tǒng)計度量，以及基于該一階和二階統(tǒng)計度量來表征組織。
[0071] 處理單元402優(yōu)選地包括通信端口 414,與其他設(shè)備電子通信，其他設(shè)備可包括存 儲設(shè)備416、顯示器418、以及一個或多個輸入設(shè)備420。輸入設(shè)備420的示例包括，但不限 于用戶可提供輸入的鍵盤、鼠標以及觸摸屏。
[0072] 存儲設(shè)備416被配置為儲存無論是否提供至處理單元402或者被處理單元402所 處理的回波信號數(shù)據(jù)、數(shù)字圖像或兩者。顯示器418被用于顯示圖像（諸如可被儲存在存 儲設(shè)備416中的圖像），以及其他信息。因此，在一些實施例中，存儲設(shè)備416和顯示器418 可被用于顯示參數(shù)映射，以及用于基于從參數(shù)映射中計算的統(tǒng)計度量輸出其他信息，諸如 數(shù)據(jù)點或其他報告，包括指示組織的表征的信息。
[0073] 處理單元402也可與網(wǎng)絡(luò)422電子通信以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，包括回波數(shù)據(jù)、圖像和 其他信息。通信端口 414也可經(jīng)由切換中心資源（例如通信總線412)被耦合到處理單元 402 〇
[0074] 處理單元402也可包括臨時存儲器424和顯示控制器426。作為示例，臨時存儲器 424可儲存臨時信息。例如，臨時存儲器424可以是隨機存取存儲器。 示例：表征脂肪肝
[0075] 在此示例中，使用上述定量超聲（"QUS"）分析方法來表征肝組織。此結(jié)果指出， 本方法能夠相對于正常肝組織表征脂肪肝組織，因由此提供診斷值用于評估肝組織的組織 學狀態(tài)，包括特殊肝組織是否被NAFLD折磨。 材料和方法
[0076] 肝樣本。在此示例中，從新西蘭白兔中提取新鮮的肝樣本。一組兔子消耗標準飲食 并且被用作對照以供研究。另一組兔子處于兩周的特別多脂飲食（含有2%膽固醇和6% 的花生油），跟隨12周的正常飲食。無限制地提供水給兔子而每日提供食物給兔子。每日 測量飼料攝入量而每周測量兔子重量。動物被單獨安置在處于正常室溫和光照循環(huán)的標準 不銹鋼籠中。
[0077] 超聲數(shù)據(jù)獲取和處理。從肝樣本中采集超聲圖像和射頻（"RF"）數(shù)據(jù)，在肝從身 體切除的五分鐘內(nèi)將該肝樣本完全浸入磷酸鹽緩沖鹽水（"PBS"）溶液。使用SonixRP系 統(tǒng)（Ultrasonix,Vancouver,加拿大）和L14-5/38轉(zhuǎn)換器利用在大約6. 5MHz的中心頻率 和40MHz的采樣頻率來掃描該樣本。該系統(tǒng)被用于利用0. 5mm的掃描平面間隔來采集三維 數(shù)據(jù)。
[0078] 在位于轉(zhuǎn)換器焦深處的標準化的感興趣區(qū)域（"R0I"）內(nèi)的掃描平面上分析超聲 數(shù)據(jù)。使用歸一化的功率譜來執(zhí)行超聲RF數(shù)據(jù)分析并且在QUS參數(shù)映射上執(zhí)行紋理分析 以提取定量超聲頻譜和紋理參數(shù)（即定量超聲參數(shù)映射的一階和二階統(tǒng)計）。
[0079] 使用原始RF數(shù)據(jù)的傅立葉變換對經(jīng)過該R0I的每個掃描線計算功率譜并隨后求 平均值。對于衰減，使用點衰減補償法利用〇.7dB/MHz/cm的固定衰減系數(shù)校正功率譜。為 了去除系統(tǒng)傳遞函數(shù)的影響，使用通過滑動窗口分析法從組織模擬影像中獲得的參考數(shù)據(jù) 來歸一化USRF數(shù)據(jù)。特別地，利用肝掃描所使用的相同設(shè)置來掃描，相對于從嵌入玻璃珠 的瓊脂凝膠影像模型獲得的平均功率譜來歸一化數(shù)據(jù)以更加準確地解釋波束衍射效應(yīng)和 其他儀器相關(guān)的因素，鑒于線型陣列轉(zhuǎn)換器的使用。
[0080] 在中心基于頻率的_6dB窗口（4-9MHZ的帶寬）內(nèi)的平均的功率譜上執(zhí)行線性回 歸分析以產(chǎn)生最佳擬合線。所提取的參數(shù)包括中頻帶擬合（"MBF"）、頻譜斜率（"SS"）、 以及相應(yīng)的頻譜Ο-MHz截距（"SI"）。使用滑動窗口分析以像素為基礎(chǔ)產(chǎn)生參數(shù)映射，對 于每個窗