Способ выявления твердых включений при ультразвуковой диагностике Российский патент 2022 года по МПК A61B8/08 

Изобретение относится к области медицины, в частности, к ультразвуковой диагностике, и может быть использовано в диагностических устройствах при обработке сигналов в вычислительной системе акустической визуализации для обнаружения твердых включений, например, микрокальцинатов, кальцинатов, камней, возникающих при нефро-, уретролитиазе и других заболеваниях, связанных с отложением солей, пузырьков, титановых скрепок и прочих объектов, плотность и способность сопротивляться изменению формы которых отличает такие объекты от окружающих тканей и жидкостей полых органов и каналов.

Известен способ ультразвуковой медицинской диагностики для обнаружения твердых включений с использованием В-режима. При этом искомые объекты представляют собой яркие области на экране ультразвукового прибора, за которыми может быть видна акустическая тень [Громов А.И., Кубова С.Ю. Ультразвуковые артефакты. М.: Видар, 2007].

Недостатком такого технического решения является низкая точность обнаружения твердых включений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ выявления аномалий физической плотности при акустической визуализации, предназначенный для обнаружения твердых включений, который учитывает энергетические и статистические отличия сигналов, приходящих от объектов, называемых твердыми включениями. В указанном способе проводят измерения сигнала в режиме цветового доплеровского картирования, причем на основе полученных значений измеренного сигнала вычисляют модуль коэффициента корреляции действительной и мнимой частей отсчетов сигнала, выбирают порог по модулю коэффициента корреляции действительной и мнимой частей отсчетов сигнала, путем сравнения с порогом строят маску, которая принимает ненулевые значения на участках, где модуль коэффициента корреляции действительной и мнимой частей отсчетов сигнала превышает некоторый порог, при отображении аномалий физической плотности на экране прибора цветом кодируют энергию доплеровских сигналов, для которых маска принимает ненулевые значения, то есть сигналов, соответствующих упругим колебаниям, исходящим от аномалий физической плотности [Патент RU 2665223, МПК А61В 8/08, опубл. 28.08.2018, бюл. №25].

Недостатком данного технического решения является невысокое качество диагностики при транскраниальных исследованиях, где акустическая волна проходит через кости черепа и фокусируется в области головного мозга.

Задачей заявляемого изобретения является повышение качества диагностики твердых включений при транскраниальных исследованиях за счет коррекции искажений ультразвукового поля, возникающих при прохождении через кость черепа.

Технический результат изобретения заключается в повышении вероятности обнаружения твердых включений при исследовании через кость черепа.

Это достигается способом выявления твердых включений при акустической визуализации, в котором проводят измерения сигнала в режиме цветового доплеровского картирования, вычисляют корреляционные характеристики измеренных сигналов, на основании вычисленных корреляционных характеристик определяют порог и строят маску, при отображении твердых включений на экране прибора цветом кодируют картируемый параметр доплеровских сигналов, для которых маска принимает значения, превышающие порог, при этом, в ходе диагностического процесса по выявлению наличия твердых включений к голове пациента в височной области прикладывают первый ультразвуковой датчик, к височной области того же пациента с противоположной стороны головы прикладывают второй ультразвуковой датчик, положение первого и второго датчиков выравнивают таким образом, чтобы их апертуры были параллельны, направлены друг на друга и можно было провести воображаемую ось, проходящую через центры апертур обоих датчиков и перпендикулярную этим апертурам, измеряют длину отрезка, лежащего на воображаемой оси и соединяющего апертуры первого и второго датчиков, на первый ультразвуковой датчик подают сигнал, преобразуемый датчиком в ультразвуковой зондирующий импульс, этот импульс принимают вторым ультразвуковым датчиком, перед кодировкой картируемого параметра доплеровских сигналов по принятому сигналу осуществляют коррекцию искажений волнового фронта тем, что регистрируют фактические фазовые набеги, по измеренной длине отрезка, соединяющего апертуры, рассчитывают время прихода ультразвукового зондирующего импульса от первого датчика на апертуру второго датчика, рассчитывают соответствующие времени прихода ультразвукового зондирующего импульса фазовые набеги, вычисляют разницу между рассчитанными и зарегистрированными фактическими фазовыми набегами для каждого элемента второго датчика, вычисленную разницу используют для настройки задержек, вносимых с целью фокусировки на передачу в сигналы, которые подают на каждый элемент второго датчика, и вносимых с целью фокусировки на прием в принимаемые вторым датчиком сигналы.

Дополнительно в качестве первого ультразвукового датчика используют одноэлементный датчик карандашного типа.

Дополнительно в качестве второго ультразвуковой датчика используют фазированную антенную решетку.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема крепления ультразвуковых диагностических датчиков к кожному покрову головы пациента.

На чертеже изображены ультразвуковые диагностические датчики 1, звукопроводящий гель 2, кожный покров 3, костная ткань 4, мозг 5 и твердое включение 6.

Все элементы связаны между собой следующим образом. Твердое включение 6 находится в тканях мозга 5, соприкасающегося с участками костной ткани 4, покрытыми кожным покровом 3, к кожному покрову 3 с обоих сторон через звукопроводящий гель 2 прикладываются ультразвуковые диагностические датчики 1.

Способ выявления твердых включений при акустической визуализации осуществляется следующим образом.

Первый ультразвуковой датчик 1 прикладывают к височной области пациента, являющейся естественным окном прозрачности, т.е. областью, где черепная кость является наиболее тонкой и гладкой, височная область покрыта кожным покровом 3, на которую предварительно нанесен звукопроводящий гель 2 для улучшения контакта между ультразвуковым диагностическим датчиком 1 и кожным покровом 3. В качестве первого ультразвукового диагностического датчика 1 может использоваться датчик карандашного типа или фазированный датчик, применяемый для исследования сосудов головы и в кардиологии. В случае использования фазированного датчика излучать должна не вся апертура, а отдельный ее элемент, поскольку необходимо получить точечный источник. С противоположной стороны головы к височной области прикладывают второй ультразвуковой диагностический датчик 1, в качестве которого используют фазированный датчик, состоящий из n-элементов, где n≥1 и является целым числом, датчик 1 соприкасается с кожным покровом 3 через слой звукопроводящего геля 2. Положение первого и второго датчиков 1 выравнивают таким образом, чтобы их апертуры были параллельны, направлены друг на друга и можно было провести воображаемую ось, проходящую через центры апертур обоих датчиков 1 и перпендикулярную этим апертурам. Измеряют длину отрезка, лежащего на воображаемой оси и соединяющего апертуры первого и второго датчиков 1. Первый ультразвуковой диагностический датчик 1 излучает волну, которая проходит через слой звукопроводящего геля 2, кожный покров 3, костную ткань 4, мозг 5 и с противоположной стороны головы пациента проходит через костную ткань 4, в которой претерпевает искажения, проходит через кожный покров 3 и слой звукопроводящего геля 2, после чего принимается вторым ультразвуковым датчиком 1. По принятому сигналу осуществляют коррекцию искажений волнового фронта тем, что регистрируют фактические фазовые набеги. Под фазовыми набегами понимают запаздывание по фазе сигнала, полученного на n-ом элементе второго датчика 1 относительно центрального элемента того же датчика 1. По измеренной длине отрезка, соединяющего апертуры, рассчитывают время прихода ультразвукового зондирующего импульса от первого датчика 1 на апертуру второго датчика 1. Рассчитывают соответствующие времени прихода ультразвукового зондирующего импульса фазовые набеги. Данные фазовые набеги принято рассчитывать из предположения сферического фазового фронта. Фазовый фронт - поверхность равных фаз, сферической она является в случае гомогенных сред, таких как, например, вода. Мягкие ткани человека упрощенно тоже считают гомогенной средой. Вычисляют разницу между рассчитанными и зарегистрированными фактическими фазовыми набегами для каждого элемента второго датчика 1. Вычисленную разницу используют для настройки задержек, вносимых с целью фокусировки на передачу в сигналы, которые подают на каждый элемент второго датчика 1, и вносимых с целью фокусировки на прием в принимаемые вторым датчиком 1 сигналы.

После при помощи второго ультразвукового диагностического датчика 1 осуществляется визуализация структур мозга 5 в режиме цветового доплеровского картирования, при этом в области твердого включения 6 возникают физические процессы, нередко приводящие к появлению мерцающего артефакта на экране ультразвукового диагностического прибора, для которых характерны искажения сигнала, регистрируемые по корреляционным характеристикам. После регистрации этих искажений сигнала на экране ультразвукового прибора отображается сонограмма с наложенной картой, на которой цветом отмечено расположение твердого включения 6.

Использование изобретения позволяет повысить вероятность обнаружения твердых включений при исследовании через кость черепа, а также повысить качество диагностики твердых включений за счет дополнительно осуществляемой коррекции искажений волнового фронта, возникающих из-за разницы в скорости распространения ультразвуковой волны между костной тканью и мягкими тканями головного мозга.

Изобретение относится к медицинской технике. Технический результат изобретения заключается в повышении вероятности обнаружения твердых включений при исследовании через кость черепа и достигается способом выявления твердых включений при акустической визуализации, в котором проводят измерения сигнала в режиме цветового доплеровского картирования, вычисляют корреляционные характеристики измеренных сигналов, на основании вычисленных корреляционных характеристик определяют порог и строят маску. При отображении твердых включений на экране прибора цветом кодируют картируемый параметр доплеровских сигналов, для которых маска принимает значения, превышающие порог. К голове пациента в височной области прикладывают первый ультразвуковой датчик, к височной области того же пациента с противоположной стороны головы прикладывают второй ультразвуковой датчик. Измеряют длину отрезка, лежащего на воображаемой оси и соединяющего апертуры первого и второго датчиков. На первый ультразвуковой датчик подают сигнал, преобразуемый датчиком в ультразвуковой зондирующий импульс. Этот импульс принимают вторым ультразвуковым датчиком. Перед кодировкой картируемого параметра доплеровских сигналов по принятому сигналу осуществляют коррекцию искажений волнового фронта. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ выявления твердых включений при ультразвуковой диагностике, заключающийся в проведении измерения сигнала в режиме цветового доплеровского картирования, вычислении корреляционных характеристик измеренных сигналов, на основании вычисленных корреляционных характеристик определении порога и построении маски, при отображении твердых включений на экране прибора кодировки цветом картируемого параметра доплеровских сигналов, для которых маска принимает значения, превышающие порог, отличающийся тем, что в ходе диагностического процесса по выявлению наличия твердых включений к голове пациента в височной области прикладывают первый ультразвуковой датчик, к височной области того же пациента с противоположной стороны головы прикладывают второй ультразвуковой датчик, положение первого и второго датчиков выравнивают таким образом, чтобы их апертуры были параллельны, направлены друг на друга и можно было провести воображаемую ось, проходящую через центры апертур обоих датчиков и перпендикулярную этим апертурам, измеряют длину отрезка, лежащего на воображаемой оси и соединяющего апертуры первого и второго датчиков, на первый ультразвуковой датчик подают сигнал, преобразуемый датчиком в ультразвуковой зондирующий импульс, этот импульс принимают вторым ультразвуковым датчиком, перед кодировкой картируемого параметра доплеровских сигналов по принятому сигналу осуществляют коррекцию искажений волнового фронта тем, что регистрируют фактические фазовые набеги, по измеренной длине отрезка, соединяющего апертуры, рассчитывают время прихода ультразвукового зондирующего импульса от первого датчика на апертуру второго датчика, рассчитывают соответствующие времени прихода ультразвукового зондирующего импульса фазовые набеги, вычисляют разницу между рассчитанными и зарегистрированными фактическими фазовыми набегами для каждого элемента второго датчика, вычисленную разницу используют для настройки задержек, вносимых с целью фокусировки на передачу в сигналы, которые подают на каждый элемент второго датчика, и вносимых с целью фокусировки на прием в принимаемые вторым датчиком сигналы.

2. Способ выявления твердых включений при ультразвуковой диагностике по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первого ультразвукового датчика используют одноэлементный датчик карандашного типа.

3. Способ выявления твердых включений при ультразвуковой диагностике по п. 1, отличающийся тем, что в качестве второго ультразвукового датчика используют фазированную антенную решетку.