评估组织氧合状态的多模态成像系统、工作方法及用途技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。评估结果更精确。评估结果更精确。

【技术实现步骤摘要】
评估组织氧合状态的多模态成像系统、工作方法及用途


[0001]本专利技术涉及医学图像处理的
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的缺陷，本专利技术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。
[0007]本专利技术的技术方案是：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。
[0008]本专利技术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饱和度，评估结果更精确。
[0009]还提供了评估组织氧饱和度的多模态成像系统的工作方法，其包括以下步骤：（1）将怀孕的大鼠随机分为缺氧组和常氧组，缺氧组的氧气浓度为12
±
2%，常氧组的氧气浓度为20
±
2%；（2）在妊娠的第18天测量血压、蛋白尿和胎儿质量；（3）在妊娠的第18天，获取胎盘结构数据；（4）在妊娠的第18天，获取大鼠的胎盘的氧合状态数据；（5）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；（6）用标准方法计算诊断模式的接收器操作特征ROC的AUC；（7）对步骤（3）
‑
（5）的数据（即胎盘结构信息、胎盘氧合状态数据、血管密度）进行统计分析。
[0010]还提供了这种评估组织氧合状态的多模态成像系统的用途，其用于诊断先兆子痫、在治疗先兆子痫提供动态监测。
附图说明
[0011]图1是根据本专利技术的评估组织氧合状态的多模态成像系统的流程图。
具体实施方式
[0012]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。
[0013]本专利技术通过获取妊娠的大鼠的胎盘的结构数据、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。
[0014]优选地，所述灰阶超声模块使用20 MHz探头识别孕鼠生殖系统。在孕鼠下腹部横切面显示孕鼠宫颈，图像显示清晰后，转动探头调整至沿左侧宫角长轴方向，显示沿宫角出现的左下的第一个妊娠囊，调节探头深度及焦点，使目标妊娠囊内胎鼠及胎盘显示清晰；连续扫查胎鼠及胎盘，观察其形态、位置关系；于胎鼠正中矢状切面测量其长度并记录，于脐带胎盘入口显示完整胎盘形态，勾勒胎盘周长及面积并记录；随后，沿左侧宫角走形，定位左上的该侧最末妊娠囊，重复以上观察及测量操作；对右侧宫角右下的第一妊娠囊及右侧宫角右上的最末妊娠囊依上述步骤进行同样操作；每只孕鼠共采集左下、左上、右下、右上的四个目标妊娠囊；所有测值均应测量三次，并取平均值。
[0015]优选地，所述光声成像模块在孕鼠腹部放置导垫，使用 9 MHz 光声
‑
超声探头在孕鼠下腹部横切面显示孕鼠宫颈后，转动探头调整至沿左侧宫角长轴方向，显示沿宫角出现的左下的第一个妊娠囊，调节探头深度及焦点，使目标妊娠囊内胎鼠及胎盘显示清晰；于胎盘最大矢状切面切换探头至光声模式，调整光声成像范围，使其包含胎盘，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.评估组织氧合状态的多模态成像系统，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的评估组织氧合状态的多模态成像系统，其特征在于：所述灰阶超声模块使用20 MHz探头识别孕鼠生殖系统；在孕鼠下腹部横切面显示孕鼠宫颈，图像显示清晰后，转动探头调整至沿左侧宫角长轴方向，显示沿宫角出现的左下的第一个妊娠囊，调节探头深度及焦点，使目标妊娠囊内胎鼠及胎盘显示清晰；连续扫查胎鼠及胎盘，观察其形态、位置关系；于胎鼠正中矢状切面测量其长度并记录，于脐带胎盘入口显示完整胎盘形态，勾勒胎盘周长及面积并记录；随后，沿左侧宫角走形，定位左上的最末妊娠囊，重复以上观察及测量操作；对右侧宫角右下的第一妊娠囊及右侧宫角右上的最末妊娠囊依上述步骤进行同样操作；每只孕鼠共采集左下、左上、右下、右上的四个目标妊娠囊；所有测值均测量三次，并取平均值。3.根据权利要求2所述的评估组织氧合状态的多模态成像系统，其特征在于：所述光声成像模块在孕鼠腹部放置导垫，使用 9 MHz 光声
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超声探头在孕鼠下腹部横切面显示孕鼠宫颈后，转动探头调整至沿左侧宫角长轴方向，显示沿宫角出现的左下的第一个妊娠囊；调节探头深度及焦点，使目标妊娠囊内胎鼠及胎盘显示清晰；于胎盘最大矢状切面切换探头至光声模式，调整光声成像范围，使其包含胎盘，但不超过胎盘最大长径；观察光声信号分布，计算并记录其氧合状态；随后，沿左侧宫角走形，定位左上的最末妊娠囊；重复以上观察及测量操作；对右侧宫角右下的第一妊娠囊及右侧宫角右上的最末妊...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨萌，张睿，刘思锐，张一休，王铭，赵瑞娜，姜玉新，
申请(专利权)人：中国医学科学院北京协和医院，
类型：发明
国别省市：