超声弹性成像中应变滤波器的理论及其发展

弹性成像能够提供组织弹性这一基本的力学属性,具有很广阔的应用前景。应变滤波器是超声弹性成像的重要理论框架,可广泛应用于超声弹性成像效果的评估、分析和预测。本文详细综述了应变滤波器的理论和发展,并对文献中的一些笔误作了修正,对实现的一些细节作了说明。通过对应变滤波器的理解,可以加深对超声弹性成像效果的理解,并对采用合适的方法和参数以获得最佳的成像效果以指导。     

超声弹性成像技术研究现状

超声弹性成像(ultrasound elastography,UE)是以软组织的弹性参量为对象的一种新的成像技术,它弥补了传统超声成像技术不能提供生态学特性的不足,拓宽了超声图像在肿瘤探测及扩散疾病成像方面的应用,具有非常重要的临床应用价值。本文详细介绍了超声弹性成像技术的实现原理、研究现状以及常用的临床衡量指标,如对比度传输率、应变滤波器、时间延时等,并对其发展做出展望。     

二维数字化超声软组织应变成像系统的研制

利用超声散射回波测量生物组织在静态压缩情况下弹性系数的超声弹性成像方法得到了很大的发展.利用国产高速数据采集卡以及商业线阵B型超声诊断仪,建立了一套二维数字化超声软组织应变成像系统.应用这一系统获得了数字化的射频组织超声散射回波信号,并对组织内的应变分布进行成像.实验结果表明,该应变成像系统在获得传统B型超声图像的同时,可以获得组织内部的应变分布图像,从而获取在B超图像上无法得到的组织弹性变化.这一系统的研制成功,不仅为超声弹性成像技术在医学临床上的应用研究打下了基础,同时也为扩宽普通商业B超的应用范围提供了途径.     

超声弹性成像的原理及理论分析

超声弹性成像能够获得常规的成像模态无法获取的组织弹性这种基本的信息，具有非常重要的临床价值。本文详细介绍了超声弹性成像的一般原理与改进，以及理论分析的方法。     

血管内超声弹性成像研究进展

自1997年有学者将组织力学属性测定与血管内超声成像结合以后,血管内超声弹性成像(IVUSE)技术的发展方兴未艾.IVUSE是利用血管自身的搏动产生腔内压差,通过分析压缩前后的超声图像获取血管和斑块的应变、弹性模量等弹性参数进行成像.介绍了血管内超声弹性成像技术的成像原理,并根据成像参数的不同对IVUSE分2大类介绍其计算方法和目前进展情况,最后对此技术的发展趋势进行了展望.     

Chirp编码激励在超声弹性成像系统中的应用研究

超声弹性成像正在成为一种新的临床诊断工具,然而低质量的应变图像降低了其临床使用价值.为了提高应变图像质量,利用Chirp编码激励可以提高超声回波信噪比,代替传统的短信号,将Chirp编码激励应用到一个实时的超声弹性成像系统上,该系统采用普遍的商用线阵探头.在一个仿真人体组织的弹性成像模型上,对比和分析了Chirp信号和...     

基于矢量场预估的二维超声弹性成像方法

传统的超声弹性成像方法中以一维弹性超声成像为主，忽略被测体横向位移导致成像效果较差。本研究提出一种基于矢量场预估的准静态二维超声弹性成像方法。首先获取包络线特征峰值指纹信息，采用光流跟踪法对特征指纹进行跟踪并进行矢量场预估；然后根据预估矢量场采用相位相关算法对位移场进行精确计算；通过最小二乘法滤波求取应变场实现准静态二维弹性超声成像。采用有限元分析法对该方法进行有效性验证，对比在泊松比在0．4～0．48范围时该成像方法与其他成像方法的成像效果。实验结果表明，该方法是一种清晰度更高，鲁棒性更好的超声弹性成像方法。     

一种超声弹性成像试验数据的快速仿真算法

基于有限元分析和FieldⅡ声场模拟的超声弹性成像试验数据的仿真需要较长时间,本研究基于超声线性系统理论和弹性力学原理,借助数字信号处理与插值技术,提出了一种快速仿真超声弹性成像试验数据的算法。实验结果显示,该算法能仿真不同组织模型在压缩过程中产生的超声回波数据集,使用标准的弹性成像程序在该仿真的数据集上运行,生成的应变图与预期目标一致;原方法仿真一帧128像素×1 039像素的回波数据需6.3 h,而新算法生成相同的一帧只需要35 s。实验结果证明了该算法的正确性和高效性,可为弹性成像研究所需要的试验数据提供有效仿真手段。     

超声弹性成像用于高强度聚焦超声损伤的检测

采用超声弹性成像的方法检测高强度聚焦超声在动物组织内产生的损伤.结果表明,聚焦超声的损伤在应变分布图(弹性图像)上表现为应变较小的区域,即损伤部位的弹性模量较周围组织的大,组织切片的损伤范围和大小也与应变分布图的结果一致.     

超声弹性成像的原理及理论分析

超声弹性成像能够获得常规的成像模态无法获取的组织弹性这种基本的信息 ,具有非常重要的临床价值。本文详细介绍了超声弹性成像的一般原理与改进 ,以及理论分析的方法     

基于超声影像的动脉壁应变分析

对动脉壁受力而产生的应变进行分析是判断动脉弹性的基础,而动脉弹性又是评价心血管系统功能的重要依据.提出一种动脉壁应变的分析方法,以血管内超声图像为依据,采用有限变形力学理论,建立管壁应变的数学模型,并计算出相对应变.对血管壁区域进行三角形网格划分,以三角形单元为基础,求解动脉血管壁应变,从而判断血管壁的弹性.结果显示:血管壁各处产生的应变情况很复杂,既有正应变(x轴和y轴方向),又有角应变.用已知形变图像验证的结果表明,该方法能准确地找到血管壁的病变区域并分析应变状态,对动脉功能评价以及临床诊断有重要意义.     

超声弹性成像仿真的有限元分析

本文利用有限元分析的方法，用弹性力学的理论计算得到软组织在不同情况下的应变分布。这对于弹性成像的理论分析具有重要的辅助作用，可以研究软组织的不同状态和各种力学参数对弹性成像的影响，以及从理论上估计弹性成像的局限性。有限元分析的结果说明，弹性成像比较适于检测较硬的肿块，另外，还可能判断乳腺肿瘤的一些性质，这在临床上有很大的参考价值。     

提高准静态弹性成像运动估计精度的算法及其仿体实验研究

超声弹性成像作为一种新兴的成像技术手段,可以对病理组织和正常组织的结构性弹性差异进行成像。由于各种良恶性肿瘤以及物理治疗形成的损伤会使得局部组织弹性发生明显变化,因此,采用超声弹性成像检测病变组织或者物理治疗形成的损伤具有重要意义。弹性成像的基础建立在对外力作用下组织运动的精确估计上,在准静态弹性成像中,即为检测轴向外力缓慢施压所造成的组织纵向运动。然而由于非纵向运动,边界条件和设备噪声等因素的影响,实际运动估计中需要通过算法消除各种因素的干扰。本研究采用了一系列方法来提高运动估计的精度,即首先采用二维互相关算法,减小组织横向运动对位移估计的干扰;然后采用分段线性拟合的算法剔除了位移估计中的奇异点,并通过二维中值滤波算法平滑了位移数据;最后采用基于小波变换的低通数字差分算法,成功的抑制了位移数据中的高频噪声对应变估计结果的干扰,并比较了该算法相对于数字低通差分滤波器和直接差分算法的应变估计效果。开展了多层仿体实验和包含有柱状硬物的仿体实验验证了这些算法的可行性。研究表明,通过一系列运动估计算法的改进,可以大大提高运动估计的准确性,降低了图像噪声。     

自适应阶次多项式滤波器用于超声弹性成像中的纵向应变计算

采用Savitzky-Golay(SG)差分器可以有效地减小超声弹性成像的纵向应变计算过程中数值微分操作对于噪声的放大作用.多项式拟合的阶次选择对于噪声的抑制能力和纵向分辨率等细节信息的保留存在矛盾.本文提出利用自适应阶次多项式滤波器即自适应多项式阶次的SG差分器来计算组织的纵向应变,对原有的自适应算法进行了改进,并利用超声体模的射频数据进行了验证.结果表明,本文提出的方法在减小噪声的同时,还保护了应变分布的细节信息.     

超声三维成像综述

本文对超声三维成像的发展及国内外的研究现状进行了综述，简单介绍了超声三维成像的理论和方法，另外，将超声三维成像在临床中的应用做了较为广泛的概括，最后，文中讨论了影响三维重建效果的因素，并提出了一些值得关注的研究方向。     

超声弹性成像在乳腺疾病诊断中的仿真分析

乳腺疾病是当今女性的常见病,由于超声检查简单易行,已成为乳腺疾病中良恶性肿块鉴别的常用方法.本研究借助于MATLAB软件下的PDE工具箱,利用有限元分析方法,结合弹性力学理论计算得到良恶性乳腺肿块在不同情况下的应变分布图.仿真结果表明,对于弹性模量较大的肿块,其x方向应变和切应变图像在鉴别诊断上都具有较高的临床应用价值,但是对于一些硬度较大的良性病变和一些硬度较小的恶性病变,其准确性不是很高,为后续研究提供了依据.     

基于血管内超声弹性成像的动脉斑块识别

血管内超声成像技术是冠脉检查新的"金标准",超声弹性成像技术与血管内超声成像相结合,在斑块分类和检测斑块易损程度上具有重要的应用价值。本文通过建立模拟血管分层结构的仿真模型,利用血管壁在心动周期内的收缩/舒张,得到不同血压值下的血管壁组织位移分布,从而获得组织应变。通过对不同压力间隔的血管壁弹性图进行分组对比获得了在一个心动周期内成像效果最佳的血压差组合;在最佳压力差条件下,通过仿真复合不同生物力学特性的斑块模型,验证了该方法能有效地识别不同杨氏模量的斑块特性。上述研究工作不仅具有较强的理论参考价值,在临床应用中也具有重要的指导意义和应用前景。     

采用径向压缩的超声弹性成像逆问题求解

超声弹性成像在前列腺的应用以及血管弹性成像中,组织压缩的方向是沿径向的.本文利用极坐标下的应力-应变关系,提出一种有限元迭代的方法,进行组织弹性模量分布的重建,即弹性成像逆问题的求解.采用扇形组织模型和环形组织模型两种模型进行了计算机仿真,分别用来模拟超声弹性成像在前列腺中的应用情形和血管弹性成像的情形.仿真结果表明了该方法的可行性.     

超声弹性成像中的逆问题求解方法

超声弹性成像通常只能得到组织在外部压缩作用下的纵向应变分布.超声弹性成像逆问题的求解,即重建组织内部的弹性模量分布,具有重要的意义.本文提出一种利用组织的应力-应变关系和基于有限元分析的迭代计算方法,从组织的纵向应变分布重建出组织的弹性模量分布.对平面应变状态下的均匀组织内含一圆形异物的模型和弹性模量连续过渡的模型分别进行了计算机仿真.结果初步验证了该方法的可行性.     

基于融合双模态超声瘤内瘤周影像的乳腺肿瘤分类

本研究通过135例临床乳腺肿瘤的灰阶超声和应变弹性超声的双模态图像研究,并结合肿瘤感兴趣区域(region of interest,ROI)与瘤周组织超声信息进行乳腺肿瘤的良恶性分类.首先,分别提取肿瘤ROI区域的常规灰阶超声和应变弹性超声的影像组学特征:形态学特征(14个)、强度特征(18个)和纹理特征(75个),并...