基于低频振动的二维超声粘弹性成像方法研究
发布时间：2020-10-10 11:44
超声弹性成像技术通过一定的方法对人体组织区域施加激励,使其产生振动,并用超声脉冲回波技术检测振动信息,从中提取组织粘弹性信息并对此进行成像。近年来,该技术发展迅速,如声辐射力脉冲成像、瞬态弹性成像,已经被应用于肝脏疾病的无创诊断。但现有技术在肝脏疾病诊断准确性方面还有待于提高,特别是对于比较肥胖的患者,由于检测深度受限的问题,现有技术往往会失效。在总结现有弹性成像技术局限性的基础上,本论文提出基于低频振动的二维超声粘弹性成像方法,能够在更深和更大的范围内对组织粘弹性进行快速成像。该方法采用扬声器作为激励源,可以在组织内部产生更高振幅的剪切波振动,以便在更深的组织中获得可靠的剪切波速度估计。该方法利用平面波快速成像进行剪切波检测,通过对超声回波信号处理计算剪切波速度值,并对频散曲线进行生物力学模型拟合得出粘弹性参数值。本论文研究工作主要分为有限元仿真、实验平台建设、成像实验三个部分。有限元仿真部分创建了剪切波水平传播模型和剪切波多角度传播模型,并对模型中加入硬块材料与均匀材料情况下进行剪切波速度估计的仿真。结果表明本论文提出的方法能够有效的区分硬块区域,对后期的实验提供了经验参数。实验平台建设部分搭建了以Verasonics为核心的成像实验平台,并基于该平台实现了成像算法。成像实验部分分别对标准弹性体模和猪肝仿体进行实验,并将本论文方法和基于声辐射力的弹性成像方法进行对比。对比发现,在距离探头深度为52mm(170波长)的感兴趣区域内本论文方法产生了更高振幅的剪切波,从而能够有效的追踪到剪切波传播过程;而由于声辐射力的激励脉冲能量无法到达该深度,检测不到有效的剪切波传播。实验结果表明,本论文方法能够在更深和更大的范围内快速成像,也能同时获取弹性和粘性参数,能够为临床提供更多有用信息。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O343;R445.1
【部分图文】：
在２０世纪９０年代，很多研究学者对弹性成像技术进行了大量研究，并提出该技术??能够检测生物体软组织的弹性特性，随之，在近二十年中，弹性成像技术具有了广泛的??医学应用［２１＿２６］。弹性成像技术的关键步骤可以概括为图１－１［２７］。关于弹性成像方法的发??展和实际应用的大量研宄可以通过图１－１中的五个关键步骤来分类。??／?＿?＼?／?—?＼??（２）用医学成像方法＿，?（３）利用响应信??检测软组织的响应?１—／?号进行反演推导??Ｖ?／?Ｖ?）??八嘗?土??｛?＾?性??⑴施加舰?［（?＾＾＾??／内部刺激??＾?—?＾生物软组织??／?＇＇ｌ??（５）进行临床应用??＼?Ｊ??图１－１实现弹性成像的关键步骤??（１）
??通过施加静态压缩到目标软组织上（图１－２），由压缩产生的位移场（主要是轴向位移）??可以通过超声波成像方法直接测量，然后根据测量的位移来计算应变场，基于反向分析??来提取目标软组织的弹性特性［５５，５６］。通常，较硬的组织具有较低的应变，而较软的组织??在压缩下具有较髙的应变，如图１－２所示。理论上，可以用准静态弹性成像方法定量估??计软组织的弹性；然而由于相关逆问题的复杂性，这是具有挑战性的。因此，准静态弹??性成像方法通常被认为是一种揭示软组织和硬组织之间对比的定性方法。虽然准静态弹??性成像方法在定量测量软组织力学性能方面的局限性已经得到了认识，但该方法简单易??行并且可以在不同的硬度区域之间定性区分；因此，它被广泛用于医疗诊断。例如，准??静态弹性成像在乳房病变的分类中具有广泛的应用［５７＇５８］。当病变存在时，传统Ｂ超图像??出现低回声区。在单独使用Ｂ超图像估计中
?粘弹性。本方法使用扬声器产生外部机械振动作用于软组织，使软组织内部创建多方向??剪切波场。实验平台如图１－３，这样的剪切波的特点是扩散的，剪切波的位置和传播方??向没有固定。在激励产生剪切波之后，基于Ｖｅｒａｓｏｎｉｃｓ?Ｖａｎｔａｇｅ?２５６平台，采用基于平面??波快速成像方法检测剪切波场，并使用方向滤波器来分离沿不同方向移动的剪切波，然??后基于相位偏移算法估计剪切波速度。最后是通过复合各个方向的剪切波速度图像来构??建最终的剪切波速度图像，利用不同频率的剪切波速度图像，可进一步评估软组织的二??维粘弹性值。????Ｖｅａｒｓｏｎｉｃｓ??Ｚ??１￣＼?探头??／?＾超声平面波探测??组织??＼摄声＃?Ｉ产生振动??图１－３实验平台示意图??论文的创
【参考文献】
本文编号：2835140
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O343;R445.1
【部分图文】：
在２０世纪９０年代，很多研究学者对弹性成像技术进行了大量研究，并提出该技术??能够检测生物体软组织的弹性特性，随之，在近二十年中，弹性成像技术具有了广泛的??医学应用［２１＿２６］。弹性成像技术的关键步骤可以概括为图１－１［２７］。关于弹性成像方法的发??展和实际应用的大量研宄可以通过图１－１中的五个关键步骤来分类。??／?＿?＼?／?—?＼??（２）用医学成像方法＿，?（３）利用响应信??检测软组织的响应?１—／?号进行反演推导??Ｖ?／?Ｖ?）??八嘗?土??｛?＾?性??⑴施加舰?［（?＾＾＾??／内部刺激??＾?—?＾生物软组织??／?＇＇ｌ??（５）进行临床应用??＼?Ｊ??图１－１实现弹性成像的关键步骤??（１）
??通过施加静态压缩到目标软组织上（图１－２），由压缩产生的位移场（主要是轴向位移）??可以通过超声波成像方法直接测量，然后根据测量的位移来计算应变场，基于反向分析??来提取目标软组织的弹性特性［５５，５６］。通常，较硬的组织具有较低的应变，而较软的组织??在压缩下具有较髙的应变，如图１－２所示。理论上，可以用准静态弹性成像方法定量估??计软组织的弹性；然而由于相关逆问题的复杂性，这是具有挑战性的。因此，准静态弹??性成像方法通常被认为是一种揭示软组织和硬组织之间对比的定性方法。虽然准静态弹??性成像方法在定量测量软组织力学性能方面的局限性已经得到了认识，但该方法简单易??行并且可以在不同的硬度区域之间定性区分；因此，它被广泛用于医疗诊断。例如，准??静态弹性成像在乳房病变的分类中具有广泛的应用［５７＇５８］。当病变存在时，传统Ｂ超图像??出现低回声区。在单独使用Ｂ超图像估计中
?粘弹性。本方法使用扬声器产生外部机械振动作用于软组织，使软组织内部创建多方向??剪切波场。实验平台如图１－３，这样的剪切波的特点是扩散的，剪切波的位置和传播方??向没有固定。在激励产生剪切波之后，基于Ｖｅｒａｓｏｎｉｃｓ?Ｖａｎｔａｇｅ?２５６平台，采用基于平面??波快速成像方法检测剪切波场，并使用方向滤波器来分离沿不同方向移动的剪切波，然??后基于相位偏移算法估计剪切波速度。最后是通过复合各个方向的剪切波速度图像来构??建最终的剪切波速度图像，利用不同频率的剪切波速度图像，可进一步评估软组织的二??维粘弹性值。????Ｖｅａｒｓｏｎｉｃｓ??Ｚ??１￣＼?探头??／?＾超声平面波探测??组织??＼摄声＃?Ｉ产生振动??图１－３实验平台示意图??论文的创
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 Foucher J.;Chanteloup E.;Vergniol J. ;V. De Lé dinghen;王顺涛;;瞬时弹性图诊断肝硬化:一项前瞻性研究[J];世界核心医学期刊文摘(胃肠病学分册);2006年08期
相关博士学位论文 前1条
1 朱颖;生物组织黏弹性信息的超声定量测量方法研究[D];深圳大学;2015年
本文编号：2835140
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