基于2D剪切波成像(s2D-SWI)的超声弹性成像扫描模式系统

简介：
本系统采用2D剪切波成像技术，实现高精度、实时的组织硬度检测，适用于临床肿瘤、肝纤维化等多种疾病的诊断与评估。 在生物医学成像领域内，弹性成像技术是一种非侵入性的手段，用于测量组织的弹性特性，并广泛应用于评估人体器官的病理状态。利用超声波进行弹性成像可以基于软组织弹性的差异来诊断乳腺肿块、肝脏纤维化和前列腺癌等疾病。剪切波成像是其中的一种定量方法，它通过测定剪切波在组织中的传播速度以获取其硬度信息，并且相比传统的方法如准静态弹性成像，在操作依赖性方面较低；与声辐射力脉冲成像（ARFI）比较而言，SWI可以提供更精确的量化数据。 然而，传统的剪切波成像技术无法生成二维定量图像来展示组织弹性的分布情况。因此，研究团队开发了一种名为2D剪切波成像(s2D-SWI)的新系统以解决这个问题，并通过该系统实现了对软组织弹性特性的二维定量评估。为了提高系统的灵活性和效率，研究人员采用可编程设备并提出了两种新的图像处理算法：基于分析信号的互相关方法以及Radon变换为基础的速度测定法；这两种技术均可进行平行计算。 研究团队利用仿真模型、体外及体内实验来测试s2D-SWI系统的效果，并且结果表明该系统能够有效实现组织弹性分布的二维定量成像。这标志着一种新的商业超声扫描仪应用的选择，具有极大的发展潜力和临床价值。 关键词包括：超声波弹性成像技术、剪切波成像（SWI）、二维模式以及s2D-SWI系统。 1. 引言 人体器官病理状态诊断中一个重要生物力学特征是组织的弹性。非侵入性的测量方法能够帮助确定多种疾病的状态，如乳腺肿块和肝脏纤维化等病变类型。 2. 超声波弹性成像技术 超声波弹性成像是利用超声波来评估软组织弹性的技术之一。通过比较不同区域硬度差异可以识别出异常的病灶部位；由于其无创性、便捷性和低成本的特点，已成为临床诊断的重要工具之一。 3. 剪切波成像（SWI） 剪切波成像是一种能够精确测量和量化组织硬度的技术手段。它的工作原理是通过分析由超声脉冲产生的剪切波在不同材料中的传播速度来计算弹性模量值；相比于传统的静态方法，该技术具有较低的操作者依赖性，并能提供更准确的定量数据。 4. 二维剪切波成像（s2D-SWI）系统 为了解决传统SWI无法生成组织弹性分布二维图像的问题，我们设计并评估了一种新的二维剪切波成像(s2D-SWI)系统。该系统的硬件和算法方面都进行了详细规划与开发。 5. 硬件及图像处理技术 s2D-SWI系统采用了可编程设备来支持其灵活性，并且提出了基于分析信号互相关法以及Radon变换的速度测定方法，这两种都可以通过并行计算实现快速处理。 6. 实验验证 团队进行了包括组织模型、体外和体内实验在内的多方面测试以评估新系统的性能。结果显示s2D-SWI系统能够在二维空间内准确描绘出不同区域的弹性特性，显示出其在商业超声设备中的潜在应用价值。 7. 结论 这种新型的s2D-SWI技术为组织弹性的定量映射提供了新的可能性，并且具备成为未来商用医疗成像系统的潜力。这将对整个领域产生深远影响，有助于早期诊断和治疗评估疾病的进展。