收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

准静态弹性成像及其监控聚焦超声致组织损伤的研究

王彬  
【摘要】:研究背景 高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound, HIFU)作为一种新兴的无创治疗手段,已用于临床治疗肝癌、肾癌、骨肿瘤、乳腺癌、胰腺癌、子宫肌瘤等实体肿瘤及非肿瘤疾病当中,并展示出良好的治疗效果。其机制是将体外低能量的超声波聚焦到体内,通过焦点处高能量超声波产生的热效应、空化效应及机械效应等,使焦域内温度瞬时升高到60℃以上,导致靶区细胞蛋白质变性、不可逆损伤和组织凝固性坏死,从而达到杀灭靶区病变组织的目的。 影像监控对HIFU治疗成功与否至关重要,如果HIFU在组织内的焦点相当于一把手术刀的刀尖,那么影像监控就相当于持刀医生的眼睛,只有精确掌握组织生理病理结构并实时把握HIFU在组织中形成损伤的程度和范围,才能达到安全、高效的治疗。目前HIFU肿瘤治疗的监控方法主要是B超监控和MRI监控,其中B超监控实时性比较好,且方法简单,与HIFU系统的兼容性好,但不能实时测温。而MRI监控可以通过准实时测温获得靶区温度和凝固性坏死的范围,但是MRI系统与HIFU系统兼容比较困难,且造价昂贵。因此,有必要探索新的HIFU治疗的监控手段和疗效评价手段。 HIFU形成的组织损伤主要表现在细胞核碎裂或者固缩、蛋白质变性、细胞结构破坏以及周围组织水肿等方面。这些组织病理变化直接导致了组织弹性的改变,表现为HIFU热消融区域组织的硬度明显大于周围正常组织。因此,弹性成像在监控HIFU疗效方面具有良好的发展前景。 以往的研究已经证实弹性成像可以检测到HIFU在离体组织内形成的凝固性坏死,并能反映凝固性坏死的大小和边界[19,20]。与以往的研究主要集中在HIFU形成的凝固性坏死不同,本研究中采用了强度较低的聚焦超声(Focused Ultrasound, FUS),用较低的辐照剂量在生物组织内形成损伤,并用准静态弹性成像成功检测到了组织内的损伤。实验中采取了一系列的算法改进,用来提高准静态弹性成像运动估计的精度,从而得到了比较理想的成像效果。 目的 1.优化准静态弹性成像的算法,提高运动估计的精度,从而优化成像效果。 2.开展仿体实验研究,验证弹性成像的效果,并比较不同压缩率对成像效果的影响。 3.开展准静态弹性成像监控FUS形成的组织损伤的研究,验证其可行性。 方法 1.优化准静态弹性成像的算法 1.1采用二维互相关算法,减少组织横向位移带来的数据解相关的情况。 1.2采用抛物线拟合插值,求得非整数个点上的位移值。 1.3采用分段线性拟合的算法,剔除了位移数据中的局部解相关点(奇异点)。 1.4采用二维中值滤波,使得位移数据在轴向更加平滑,降低高频噪声。 1.5采用数字低通滤波器和基于小波变换的数字低通差分算法,有效降低在位移数据轴向差分过程中高频噪声对差分结果的干扰。 2.开展仿体实验,验证准静态弹性成像的效果。 2.1制作包含有柱状硬物的仿体和包含有软层的三层仿体,并开展准静态弹性成像实验研究。 2.2通过标准仿体(CIRS Model 049A)比较不同压缩率对弹性成像效果的影响。 3.应用CZF妇科聚焦超声治疗系统(重庆海扶)让FUS在猪肌肉中形成凝固性坏死,然后用Sonix RP B超设备(Ultrasonics Co.)开展准静态弹性成像监控FUS引起的组织损伤的研究,并与B超图像和实际损伤的剖面图进行比较,分析准静态弹性成像监控FUS产生的组织损伤的效果和可行性。 结果 1.采用二维互相关算法可以有效减少组织横向位移带来的数据解相关的情况,得到比较理想的位移曲线。抛物线拟合插值能够提高位移估计的精度,减小系统性的误差。分段线性拟合算法可以有效剔除位移数据中的奇异点,并用线性拟合结果取而代之。二维中值滤波能够有效降低位移数据的高频噪声,平滑轴向位移曲线。数字低通滤波器和基于小波变换的数字低通差分算法可以有效降低位移数据中的高频噪声对应变估计的干扰,较之直接差分算法能够得到更加理想的应变估计结果,其中基于小波变换的低通数字差分算法效果更加理想。 2.仿体实验证明,准静态弹性成像可以检测到B超图像无法分辨的仿体硬包含物,并能分辨出包含有硬物的三层仿体的中间软层。标准仿体实验表明,不同的压缩率对仿体实验结果具有重要影响,必须选择合适的压缩率才能得到比较理想的实验结果,一般应采用0.5%-0.8%的压缩率会有比较好的效果。 3.生物组织实验表明,准静态弹性成像可以成功监控到B超图像无法分辨的FUS形成的组织损伤,且准静态弹性成像显示的损伤大小和形状与实际损伤的剖面图基本一致,损伤区域内的应变分布可以反映损伤程度的差别。 总结 1.通过一系列的算法改进,可以有效提高准静态弹性成像中运动估计的精度,改善成像的质量。 2.准静态弹性成像可以成功监控到B超图像无法分辨的FUS在生物组织内形成的损伤,并能清晰的显示损伤的形态和大小。弹性图像甚至还可以反映FUS在组织内形成的损伤的程度差别。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 毛雪芬;林芸;;常规超声检查结合弹性成像在甲状腺癌诊断中的价值[J];现代中西医结合杂志;2008年13期
2 曾婕;罗葆明;欧冰;智慧;文艳玲;;乳腺良性病变的超声弹性成像表现[J];影像诊断与介入放射学;2008年04期
3 吴华臣;宋云飞;辛乐佳;李丽萍;;彩超联合超声弹性成像在甲状腺占位性病变中的应用[J];中国现代药物应用;2010年14期
4 徐磊;高培毅;;“影像触诊”——磁共振弹性成像[J];中华医学信息导报;2006年03期
5 孙渭玲;严碧歌;马磊;;超声弹性成像技术及其应用[J];现代生物医学进展;2007年09期
6 钟文景;罗葆明;;乳腺疾病超声弹性成像诊断中的现状[J];中国医疗器械信息;2008年04期
7 肖晓云;罗葆明;智慧;;超声弹性成像与超声造影对乳腺病灶鉴别诊断价值的研究[J];中国医疗器械信息;2009年03期
8 刘洪军;马新群;陈建;;超声弹性成像对乳腺实性肿瘤的诊断价值探讨[J];实用临床医药杂志;2009年23期
9 P.Asbach;D.Klatt;B.Schlosser;M.Biermer;M.Muche;A.Rieger;李玥巍;;利用磁共振多频弹性成像对肝纤维化进行基于黏弹性的分期[J];国际医学放射学杂志;2010年06期
10 ;“彩色超声及弹性成像临床应用新进展”国家级继续教育学习班[J];上海医学影像;2007年01期
11 周萍;詹维伟;任新平;周建桥;陈曼;;超声弹性成像诊断甲状腺结节的价值[J];中国医学影像学杂志;2009年04期
12 花雪琴;;超声对乳腺肿块的诊断价值[J];现代中西医结合杂志;2009年22期
13 骆峰;刘雪玲;成平;雷蓓;伍业冬;李坚;;超声弹性成像在乳腺癌诊断中的价值[J];广西医学;2010年10期
14 张俊;宫霞;许萍;王怡;施萍;傅燕;;超声弹性成像在鉴别诊断BI-RADS-US 4B级乳腺肿块中的价值评估[J];上海医学影像;2010年04期
15 乔锋利;冯海艳;隋国庆;郭锋;王辉;;超声弹性成像在甲状腺肿物鉴别诊断中的应用[J];中国地方病防治杂志;2011年01期
16 J.A.Talwalkar;K.J.Glaser;S.O.Sanderson;R.L.Ehman;马可云;;MR弹性成像早期诊断非酒精性脂肪肝病中的非酒精性脂肪性肝炎[J];国际医学放射学杂志;2011年04期
17 蒋淑红;纪胜章;;超声在乳腺肿瘤诊断中的价值[J];医学综述;2010年18期
18 赵秀娜;吴凤霞;李玉宏;;超声弹性成像对甲状腺良恶性肿瘤的鉴别诊断[J];广东医学;2010年20期
19 黄巧燕;蔡石兰;;超声弹性成像在乳腺肿块鉴别诊断中的现状[J];医学综述;2011年14期
20 罗建文;丁楚雄;白净;汪伟;;超声弹性成像用于高强度聚焦超声损伤的检测[J];北京生物医学工程;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈洋;凌涛;肖杨;曾成志;郑海荣;;声辐射力脉冲弹性成像技术及其算法研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
2 史岩;彭玉兰;;弹性硬度评分和弹性应变率比值对乳腺癌的诊断性试验研究[A];中国超声医学工程学会第三次全国浅表器官及外周血管超声医学学术会议(高峰论坛)论文汇编[C];2011年
3 张大宏;毛祖杰;刘锋;;超声实时弹性成像在前列腺穿刺活检中的应用[A];华东六省一市泌尿外科学术年会暨2011年浙江省泌尿外科、男科学学术年会论文汇编[C];2011年
4 张一峰;徐辉雄;刘畅;王帅;吴蓉;刘媛媛;郭乐航;;声脉冲辐射力弹性成像在结节性甲状腺肿中的初步研究[A];中国超声医学工程学会第三次全国浅表器官及外周血管超声医学学术会议(高峰论坛)论文汇编[C];2011年
5 马苏亚;;弹性成像技术在前列腺疾病中的应用价值[A];2011年浙江省超声医学学术年会论文汇编[C];2011年
6 方玲;;实时组织弹性成像在肝肿瘤诊断及鉴别诊断中的应用价值[A];中国超声医学工程学会第八届全国腹部超声学术会议论文汇编[C];2010年
7 沈立;凌涛;李彦明;郑海荣;;基于超声瞬时弹性成像的无创肝纤维化检测技术[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
8 李开林;聂红莲;方北;梁志超;;实时组织弹性成像对甲状腺实性结节的良恶性鉴别诊断[A];中国超声医学工程学会第三次全国浅表器官及外周血管超声医学学术会议(高峰论坛)论文汇编[C];2011年
9 张艳;唐杰;李岩密;费翔;;实时组织弹性成像在前列腺周围区病变中的诊断研究[A];中国超声医学工程学会第八届全国腹部超声学术会议论文汇编[C];2010年
10 毛雪芬;林芸;;常规超声检查结合弹性成像在甲状腺癌诊断中的价值[A];中国超声医学工程学会第八届全国腹部超声学术会议论文汇编[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张艳;前列腺周围区病灶及良性前列腺增生的弹性成像特征研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
2 汪红志;核磁共振弹性成像技术在肝纤维化检测中的应用研究[D];华东师范大学;2011年
3 牛晓燕;超声综合评分法、弹性应变率比值法和钼钯X线对触诊阴性乳腺实性肿块的诊断价值研究[D];山东大学;2012年
4 朱江;超声在肿瘤诊治中应用研究—经直肠超声在直肠癌分期及脉冲式海伏热疗生物学效应研究[D];浙江大学;2013年
5 于腾飞;超声造影引导下注射用复合酶明胶基止血剂的制备及创伤应用[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王彬;准静态弹性成像及其监控聚焦超声致组织损伤的研究[D];重庆医科大学;2011年
2 邱广;基于超声的组织弹性成像算法研究[D];华南理工大学;2012年
3 温家华;基于超声辐射力的弹性成像关键技术研究[D];浙江大学;2011年
4 柳用;基于弹性成像的回声处理和传输电路[D];华南理工大学;2012年
5 黄炎;剪切波定量弹性成像在乳腺组织的临床应用研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2012年
6 宫霞;实时组织弹性成像在鉴别诊断乳腺良恶性肿块中的应用[D];复旦大学;2010年
7 邓琪;实时剪切波弹性成像技术评价颈动脉粥样硬化斑块[D];华中科技大学;2013年
8 刘宝亮;基于超声瞬时弹性成像技术的生物组织弹性特性研究[D];华南理工大学;2011年
9 侯婕;常规超声联合弹性成像在甲状腺微小乳头状癌中的研究[D];山西医科大学;2014年
10 丁苗苗;常规超声联合弹性成像在桥本氏甲状腺炎合并甲状腺癌诊断中的应用[D];吉林大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 马爱平;新仪器让乳癌诊断成本降低[N];科技日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978