基于聲輻力的超聲彈性成像關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)肝纖維化評(píng)估的初步研究.pdf

1、肝纖維化是走向肝硬化，甚至是肝癌的必由之路。肝纖維化的早期診斷和治療具有非常重要的臨床意義，對(duì)于輕度或明顯肝纖維化患者，其有助于減輕、逆轉(zhuǎn)甚至治愈肝纖維化;而對(duì)于肝硬化患者，及早進(jìn)行抗纖維化治療可以減慢疾病發(fā)展的速度，延長(zhǎng)生命。目前，肝穿刺活檢是肝纖維化程度評(píng)估的“金標(biāo)準(zhǔn)”。但是，該方法的診斷準(zhǔn)確性容易受取樣容積和位置的影響，且其是有創(chuàng)的，反復(fù)檢測(cè)不易被患者接受。近年來(lái)，超聲彈性成像技術(shù)發(fā)展迅速，該方法能檢測(cè)反映軟組織力學(xué)屬性的信息，具

2、有無(wú)創(chuàng)、容易重復(fù)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。超聲彈性成像技術(shù)，如聲輻射力脈沖成像、瞬態(tài)彈性成像，已經(jīng)被應(yīng)用于肝纖維化的臨慶研究，但這些技術(shù)在肝纖維化診斷準(zhǔn)確性方面還有待于提高。
　　本文主要針對(duì)基于聲輻射力的超聲彈性成像在肝纖維化評(píng)估中的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究。首先，以線彈線模型為假設(shè)前提，提出一種改進(jìn)隨機(jī)抽樣一致的剪切波群速度估計(jì)方法。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法可以排除用于剪切波速度擬合的可疑異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，提高剪切波的估計(jì)準(zhǔn)確性。然后，為提高肝

3、纖維化診斷的準(zhǔn)確率，提出了以最大化ROC曲線下面積為準(zhǔn)則的多模態(tài)特征聯(lián)合的方法。在臨床研究中，分別運(yùn)用聲輻射力脈沖成像、瞬態(tài)彈性成像和APRI指數(shù)等方法對(duì)乙肝患者進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，并將剪切波脈沖成像、瞬態(tài)彈性成像和APRI指數(shù)等多模態(tài)特征聯(lián)合用于乙肝肝纖維化分期的診斷。研究表明，該多模態(tài)聯(lián)合特征方法可以提高肝纖維化分期診斷的準(zhǔn)確性。
　　基于線彈性模型的彈性成像技術(shù)只考慮彈性信息，而軟組織本質(zhì)上具有粘彈性屬性，因此，本文還將剪切波頻散

4、聲振動(dòng)成像技術(shù)應(yīng)用于肝纖維化分期的評(píng)估。通過(guò)搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)造大鼠肝纖維化動(dòng)物模型，并進(jìn)行離體超聲實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與動(dòng)態(tài)力學(xué)分析、組織病理學(xué)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究。除了Voigt模型之外，本文還引入了Maxwell和Zener粘彈性模型進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論:(1) Maxwell粘彈性模型不太適合表征肝纖維化大鼠肝臟;(2)當(dāng)運(yùn)用Voigt模型時(shí)，相比剪切彈性，剪切粘性對(duì)肝纖維化分期診斷的作用不顯著;(3)

5、Zener模型的剪切彈性參數(shù)μ2對(duì)肝纖維分期的作用不大，而其它參數(shù)與Voigt模型參數(shù)的作用相當(dāng);(4)與動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的測(cè)量結(jié)果相比，剪切波頻散聲振動(dòng)成像對(duì)粘彈性參數(shù)的估計(jì)結(jié)果更為準(zhǔn)確。
　　高頻剪切波對(duì)粘性參數(shù)的準(zhǔn)確估計(jì)非常重要。為了提高高頻剪切波的檢測(cè)能力，并研究其對(duì)粘彈性參數(shù)估計(jì)的影響，本文還介紹了基于正交頻率脈沖激勵(lì)的超聲振動(dòng)計(jì)方法。該方法通過(guò)構(gòu)造具有特定頻譜特性的正交頻率波形，經(jīng)稀疏采樣之后激勵(lì)組織振動(dòng)，可以增強(qiáng)剪切波的

6、高頻分量。在離體實(shí)驗(yàn)中，以新鮮豬肝為研究對(duì)象，選擇二進(jìn)制編碼知兩種正交頻率編碼脈沖激勵(lì)組織振動(dòng)，然后分別運(yùn)用激光振動(dòng)計(jì)和超聲對(duì)不同編碼激勵(lì)方式產(chǎn)生的剪切波進(jìn)行檢測(cè)。激光振動(dòng)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明了該方法可以有效增強(qiáng)剪切波的高頻分量，而從超聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，與二進(jìn)制編碼激勵(lì)方式的結(jié)果相比，當(dāng)只用100至400 Hz剪切波速度擬合求解時(shí)，三碼片與六碼片的正交頻率脈沖激勵(lì)所估計(jì)得到的剪切彈性和剪切粘性的相對(duì)偏差分別為2.3％和4.1％，13.6％和11.5