【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容的实施方案涉及电阻抗光谱、电阻抗成像、电阻抗乳房造影术。本专利技术的实施方案涉及用于电阻抗成像的设备、计算机程序和方法。具体地，它们涉及用于对女性人类乳腺进行电阻抗成像以促进检测乳腺块内的变化的设备、计算机程序和方法，所述变化包括乳腺中诸如肿瘤、异常和诸如癌的恶性变化的变化。
技术介绍
0、背景
1、电阻抗乳房造影术(eim)或电阻抗成像(eii)，也称为电阻抗断层摄影(eit)、电阻抗扫描仪(eis)和施加电势断层摄影(apt)，是一种特别用于医疗应用的成像技术。
2、该技术对对象(诸如人体)内部电阻抗的空间分布进行成像。该技术作为医疗诊断工具是有吸引力的，因为它是非侵入性的，并且不像在x射线断层摄影中那样使用电离辐射或像在磁共振成像(mri)中那样产生强的、高度均匀的磁场。
3、通常，均匀地间隔开的电极的二维(2d)或三维(3d)阵列围绕感兴趣区域(roi)附接到待成像对象。或者跨成对的“输入”电极施加输入电压并且在“输出”电极处测量输出电流，或者在成对的“输入”电极之间施加输入电流并且在“输出”电极处之间或成对的输出电极之间测量输出电压。例如，当在一对“输入”电极之间施加非常小的交流电流时，测量所有其他对“输出”电极之间的电位差。然后在一对不同的“输入”电极之间施加电流，并且测量所有其他对“输出”电极之间的电位差。使用适当的图像重建技术构建图像。
4、电阻抗图像中揭示的空间变化可能是由健康组织和非健康组织之间的阻抗中的变化、不同组织和器官之间的阻抗中的变化或由于例如
5、与癌症相关联的组织变化或细胞变化引起电阻抗中的显著局部变化，并且可以被成像。wo 00/12005公开了可用于检测乳腺癌或其他癌的电阻抗成像设备的实例。
6、个体阻抗特性的变化可用于分析对象的结构。例如，在人体组织的情况下，个体阻抗特性中的变化可以指示异常的存在，因为这在宏观水平(毫米范围)处或在微观水平(微米范围)处产生不同于正常健康组织所表现出的那些电特性的电特性，示出不同的特殊细胞组，其中将与早期异常变化，特别是诸如癌的恶性肿瘤中的异常变化相联系。
7、然而，宏观范围水平或微观范围水平中的个体阻抗特性的变化量可能不足以通过基于体外或通过基于体内的eim技术实现组织/细胞结构或异常的准确分析。例如，细胞膜电容(c)或弛豫频率(fr)的变化量例如在基于那些个体阻抗特性构建的对象的图像中可能不足以容易地检测到。
8、因此，在处理之前虚拟地纯化信号并且能够识别包括良性病变和恶性病变的异常变化是有优点的。
9、因此，确保信号主要是由目标组织而不是其他组织的阻抗中的变化确定的以允许识别良性变化和恶性变化是有优点的。
10、简要概述
11、根据各种但不一定所有的实施方案，提供了如所附权利要求中所要求保护的实例。
12、这是第一次使用组织病理学引导的生物阻抗模型，通过在“组织纯化”后使用体外数据库，在2d、3d eim成像上纯化和识别基于细胞的异常组织。
13、简要描述
14、现在将参考附图描述一些实例，其中：
15、图1示出了本文描述的主题的实例；
16、图2示出了本文描述的主题的实例；
17、图3示出了本文描述的主题的实例；
18、图4示出了本文描述的主题的实例；
19、图5示出了本文描述的主题的实例；
20、图6示出了本文描述的主题的实例；
21、详细描述
22、图1是电阻抗断层摄影设备的示意图；
23、图2示出了具有单个色散或多于一个(multiple)色散的作为频率的函数的测得电阻抗的图；
24、图3a和图3b示出了对象的示例性电阻抗电路模型；以及
25、图4示出了流程图。
26、图5示出了控制器，并且图6示出了计算机程序。
27、图1示意性地图示了用于测量负载12的阻抗数据的电阻抗测量或电阻抗断层摄影(eit)设备10。负载12包括附接到多个(a plurality of)电极的导电对象。术语“导电”是指对象能够传导电流，但它不一定需要非常好地传导电流。设备10还包括信号源14、信号检测器16和计算机18。在一个实施方案中，信号源提供电流作为输入信号，并且信号检测器检测电压作为输出信号。在另一个实施方案中，信号源提供电压作为输入信号，并且信号检测器检测电流作为输出信号。
28、计算机通常至少包括处理器和存储器。存储器存储计算机程序，所述计算机程序在加载到处理器中时控制计算机。
29、使用源14将输入信号经由电极施加到对象，并且使用检测器16测量存在于相同电极或其他电极处的所得输出信号。对于不同频率的输入信号重复该过程。例如，电信号可以由信号源14以0hz(直流)和100mhz之间的许多频率施加，以使得能够获得对象的频率相关电阻抗数据。
30、用于阻抗测量的电极的分离确定分析对象的分辨率或标度。电阻抗测量可以在预期的感兴趣标度(例如，微米或毫米范围)处获得。作为感兴趣标度的实例，对于生物对象，我们可能对单细胞或组细胞水平或组织处或组织学水平感兴趣，诸如乳腺组织中的小叶或导管。随后，将使用假设的电模型的传递函数来分析获得的电阻抗数据，以确定对象的多个电阻抗特性。使用的电模型可以取决于阻抗测量的分辨率/标度。
31、参考图2，可以将使用上述方法获得的电阻抗数据绘制为频率的函数。该曲线图22表示对象的阻抗变化与频率或传递函数。计算机18可操作以执行适当的算法来分析获得的阻抗传递函数或频率相关阻抗特性，并从而确定对象的多个电阻抗特性。电阻抗特性通常包括以下中的一个或更多个：
32、a)极限ω->0(下限)处的阻抗
33、b)极限ω->∞(上限)处的阻抗
34、c)(i)组织结构、膜或细胞相关阻抗特性中有变化时的弛豫频率
35、(ii)在该变化频率处的阻抗
36、(iii)阻抗变化的梯度，特别是在与细胞膜的特性和专用细胞膜组的多样性分布有关的弛豫频率处。
37、例如，如果在使用的频率范围内存在包括生物材料的α、β和γ色散的n种色散[cole k s，permeability and impermeability of cell membranes for ions，coldspring harbor symp.quant.biol.8pp110-22,1940]，其中n﹥1，则色散频率ω1、ω2、...ωn-1、ωn被识别出，并且特定色散m的电阻抗特性将通常包括以下中的一个或更多个：
38、a)对于m＝1，在下(全局)限ω->0处的阻抗
39、对于m﹥1，在下(局部)限ω->ωm-a处的阻抗，其中a<(ωm-ωm-1)并且可以可能是1/2(ωm-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方法，所述方法包括使用非目标组织模型来虚拟地纯化相对于目标组织的实验电阻抗信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标组织是肿瘤组织。
3.一种方法，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，包括：使用所述纯化阻抗传递函数纯化实验电阻抗信号，以通过假设包括所述目标组织成分和所述一个或更多个非目标组织成分的电阻抗模型来获得用于所述目标组织成分的虚拟纯化的信号，其中，所述目标组织是肿瘤组织并且所述非目标组织是非肿瘤组织。
5.一种方法，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述肥胖症的测量是体重指数。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述非肿瘤组织阻抗基于结缔组织阻抗和脂肪组织阻抗。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述肿瘤组织阻抗是良性的，诸如纤维腺瘤组织阻抗，或是癌，诸如IDC组织阻抗。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述实验信号是来自体外测量的电阻抗信号。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述实验信号是来
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，电阻抗信号用于电阻抗成像。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电阻抗模型是包括目标组织阻抗(Z1)和非目标组织阻抗(Z2、Z3)的混合阻抗模型。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，目标组织阻抗Z1和第一非目标组织阻抗Z3作为组合电气串联，并且该组合与第二非目标组织阻抗Z2电气并联。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，取决于期望的目标，所述目标组织阻抗Z1是良性的诸如纤维腺瘤阻抗或癌诸如IDC阻抗中的一种，所述第一非目标组织阻抗Z3是结缔组织阻抗和脂肪组织阻抗中的一种，并且所述第二非目标组织阻抗Z2是结缔组织阻抗和脂肪组织阻抗中的另一种。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，包括使用体外样品来确定目标组织的所述阻抗(Z1)和/或使用体外样品来确定非目标组织的所述阻抗，任选地使用体外样品来确定所述第一非目标组织阻抗Z3和/或使用体外样品来确定所述第二非目标组织阻抗Z2的所述阻抗。
16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电阻抗模型通过最佳拟合至用于一个或更多个样品的体外数据来确定。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，用于所述电阻抗模型的第一非目标组织阻抗Z3与第二非目标组织阻抗的相对比率通过优化(最佳拟合)来确定，其中，目标组织的所述阻抗(Z1)是已知的或来自纯化的组织数据库，所述纯化的组织数据库是根据病理识别的基于细胞的组织特性来确定和校准的。
18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，通过将所述电阻抗模型中的目标组织的所述阻抗(Z1)设置为零，将所述电阻抗模型转换为用于非目标组织的非目标模型。
19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述非目标组织模型(Z2、Z3)用于估计非目标成分，并且从实验电阻抗信号中去除所述非目标成分以估计目标信号，其中所述去除发生在时域或频域中。
20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述非目标组织模型(Z2、Z3)用于估计非目标信号，并且从实验信号中减去所述非目标信号以估计目标信号。
21.根据权利要求20所述的方法，包括分析体内目标信号以识别和定位表示肿瘤组织的空间电阻抗变化。
22.根据权利要求20所述的方法，包括对所述肿瘤组织成像。
23.一种设备，所述设备包括用于执行任一前述权利要求所述的方法的装置。
24.一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机代码，然后由一个或更多个处理器执行所述计算机代码，执行根据权利要求1至22中任一项所述的方法。
25.一种成像系统，所述成像系统包括用于执行任一前述权利要求所述的方法的装置。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种方法，所述方法包括使用非目标组织模型来虚拟地纯化相对于目标组织的实验电阻抗信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标组织是肿瘤组织。
3.一种方法，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，包括：使用所述纯化阻抗传递函数纯化实验电阻抗信号，以通过假设包括所述目标组织成分和所述一个或更多个非目标组织成分的电阻抗模型来获得用于所述目标组织成分的虚拟纯化的信号，其中，所述目标组织是肿瘤组织并且所述非目标组织是非肿瘤组织。
5.一种方法，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述肥胖症的测量是体重指数。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述非肿瘤组织阻抗基于结缔组织阻抗和脂肪组织阻抗。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述肿瘤组织阻抗是良性的，诸如纤维腺瘤组织阻抗，或是癌，诸如idc组织阻抗。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述实验信号是来自体外测量的电阻抗信号。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述实验信号是来自体内测量的电阻抗信号。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，电阻抗信号用于电阻抗成像。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电阻抗模型是包括目标组织阻抗(z1)和非目标组织阻抗(z2、z3)的混合阻抗模型。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，目标组织阻抗z1和第一非目标组织阻抗z3作为组合电气串联，并且该组合与第二非目标组织阻抗z2电气并联。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，取决于期望的目标，所述目标组织阻抗z1是良性的诸如纤维腺瘤阻抗或癌诸如idc阻抗中的一种，所述第一非目标组织阻抗z3是结缔组织阻抗和脂肪组织阻抗中的一种，并且所述第二非目标组织阻抗z2是结缔组织阻抗和脂肪组织阻抗中的另一种。
15.根...
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