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血管内超声弹性显像技术和弹性力学的基础与临床研究

张鹏飞  
【摘要】:背景 几个世纪以来,人们一直在借助触诊感知人体组织的解剖结构变化,为临床诊治疾病提供重要的信息,其理论基础之一是组织的病理改变通常引起组织僵硬度(或刚度,stiffness)的变化。但是手指上的触觉感受器的敏感度有限,很多较深部位的病变和较小的病变无法触及,对每一个可能的病变都进行剖腹或其他外科探查是不现实的;计算机断层扫描(CT)、磁共振(MRI)等影像检查手段虽然可以提高小病变的检测敏感度,但却不能提供组织弹性改变情况。人体不同组织弹性模量差异可达四个数量级,相形之下,传统的医学影像手段所能提供的组织物理学特征变化范围要小得多。超声检查的基础是病变引起组织回声性质的改变,但所表现出的回声强度却受到声波能量频率和衰减的影响;对于较为均质的弥漫性病变,可能由于缺乏回声差异而不能识别。由于这种超声图像表现与组织僵硬度之间的非相关性,因而人体组织弹性特征的显示具有重要的意义。 弹性显像技术就是在这种背景下出现的,这种技术的弹性力学理论基础是:当弹性介质被一恒定的单轴(uniaxial)外力压缩时,介质内所有的点都会承受不同水平的纵向应变,应变的主要分量都是沿着压缩的轴向方向;如果组织中某些组成成分的僵硬度与其他成分不同,那么这些成分所表现出来的应变水平也就与其他组织成分不同,硬质的组织通常比柔软的组织的应变小。自20世纪60年代以来,研究者先后在乳腺、肾脏、眼球等器官进行了成像的初步研究。 近年大量研究证明动脉粥样硬化(AS)斑块破裂和血栓形成是急性心脑血管事件发生的主要原因,而斑块稳定性取决于脂核的大小、纤维帽的厚度和局部炎症活动的强弱,这些因素决定了斑块组织的分子组成和空间结构,而后者是影响组织弹性的主要因素。静力学模型和动力学模型均证实斑块局部的强烈形变是斑块破裂的表现形式。因此,通过对AS斑块应变分布规律的研究有可能检出不稳


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