组织弹性测量之新型印压技术简介

印压是一种常用的测量软组织弹性特征的测试方法,除了2011年第7期介绍的传统印压测试方法外,近来,还出现了一些新型的印压技术,如超声印压、光学印压、流体印压和纳米印压等。这些新型印压技术具有某些自己独特的优点,如超声印压系统便携性高,能够同时获得组织的初始厚度和形变,可以应用于多种组织的弹性测量;纳米印压能够非常小范围（微米或纳米级）地测量组织的弹性,可以分析组织的弹性分布,研究局部组织结构和弹性之间的关系。本文对这些技术及应用作一些介绍,最后讨论该领域的发展方向。     

组织弹性测量之传统印压测试

与手触诊非常类似,印压测试使用比组织截面积小的压头对组织进行压缩,然后利用组织的反应力/形变测量组织的弹性特征。相对于触诊,印压测试的结果具有定量化和客观性强的优点,同时由于它对被测试组织准备没有特别的要求,可以进行无创测量,因此被大量用于各种活体组织弹性的测量,是应用最广泛的组织弹性测量技术之一。传统印压测试系统一般使用印压头的位移代替组织的形变,测试强调结果而不特别强调系统本身的实用性。近年来,该领域发展了一些新的印压系统,如超声印压和水冲印压系统,这些系统不仅可以很好地完成印压测试,而且具有便携性和可微型化的特点,所以在临床应用方面具有很大的前景,我们称这些系统为新型印压系统。本期我们主要介绍传统的印压测试和系统,先简要回顾它们的发展历史,然后重点介绍印压测试分析方法,以及在弹性测量里面的典型应用,最后小结全文。     

生物组织弹性测量：技术、仪器和应用

在临床上,可以通过用手触诊去感知某些组织的硬块来作出一些初步的诊断,例如乳腺癌的早期诊断。但是这种手触诊技术只能给出定性的结果,该结果依赖于操作者的经验,所以带有很大的主观性,于是能让诊断结果更加客观化的弹性成像和测量技术应运而生。弹性成像和弹性测量技术各有不同特点：弹性成像往往给出成像区域里面的弹性对比度而不必给出组织的本征参数;不同于弹性成像,弹性测量技术能给出组织弹性的本征参数例如杨氏模量等,有利于诊断某些弥漫性的组织疾病,例如肝硬化,并且跟踪组织的弹性随时间的变化情况,而且结果的比较不会受制于所使用的测量仪器。因此,伴随着各种医学成像技术,例如超声、核磁共振成像（MRI）和光学成像的广泛普及,针对活体组织的弹性测量学在最近的二三十年里得到了长足的发展,诞生了很多新的测量技术和仪器,并且部分已经开始用于临床测试。可以预见,随着这些测量技术的发展和进步还将有源源不断的新的测量技术诞生,将会有越来越多的临床领域开始尝试或者大力普及通过弹性测量的方法来补充现有的一些不太完善的诊断方法,或者用来评估治疗方法的有效性。本文尝试给读者介绍一些传统和近来出现的弹性测量的技术和系统,然后简要介绍它们在诊断特定组织病变和评估治疗方法疗效方面的应用,最后我们对此领域的未来研究方向和前景作一些展望。对于其中比较成熟的几种方法,我们会在这一期刊的随后几期作详细的介绍。     

基于磁共振的组织弹性测量

磁共振成像（MRI）是临床上使用非常广泛的一种医学成像技术,其具有成像质量高、便于三维立体成像和功能成像等优点,适用于对各种器官组织进行疾病的诊断。随着MRI的快速发展和普及,基于MRI的组织弹性测量或成像技术（MRelastography或MRE）也相应地受到广泛的重视并且获得了许多应用。在准静态激励条件下,MRI可以直接用来测量组织的位移和形变。在动态激励情况下,因为成像速度较慢的原因,MRI一般不适合直接用于动态位移的测量。这个时候就可借助标记法或者剪切波传播法实现MRE。目前,动态剪切波传播法已成为MRE的主流。在剪切波传播弹性测量方法上,借助于运动敏感的成像序列,可获得剪切波的时空相位信息,然后计算传播速度用以实现弹性的测量。相对于传统的基于超声的弹性测量技术,MRE有许多独特的优点,如基于三维空间测量的位移更加准确、观察范围大（超声只限于探头成像范围）,以及特别适合于脑部等超声无法进入的组织进行弹性特征的研究等。本文主要介绍基于MRE,首先介绍MRE相关的测量技术及特点,然后介绍目前MRE在几种典型组织的应用情况,最后总结该领域存在的问题并对未来的发展方向进行展望。     

基于OCT的气冲印压系统及应用：检测软骨硬度变化

超声印压是一种广泛用于获得软组织力学特性的测试方法,其特点是操作简单,对测试样品准备要求简单,并且可以同时获得样本的初始厚度和形变。在此基础上,我们提出并开发了基于光干涉断层成像（OCT）的气冲印压系统。该系统利用气柱产生印压作用,利用OCT完成组织形变的追踪。相对于普通中低频超声印压系统,气柱操作简易,同时OCT具有更高的成像分辨率,因此OCT气冲系统在小组织例如关节软骨测试方面具有一定的优势。本文描述该系统的组成,并评估该系统在检测软骨在两种蛋白酶消化后硬度改变的作用。实验取47个离体牛髌骨软骨样本,进行胰蛋白酶（20个）和胶原蛋白酶（20个）消化分解（剩余7个作为参考样本,不作处理）。软骨力学特性用一个硬度系数表示。结果显示经胰蛋白酶消化后,软骨硬度系数从（734±281）kPa下降到（230±133）kPa（p〈0.001,配对t检验,下同）,经胶原蛋白酶消化后该参数从（705±286）kPa下降到（107±74）kPa（p〈0.001）。实验结果表明该系统可以用于软骨力学特性的定量检测。本文最后讨论该系统进一步小型化以用于活体软骨检测的课题。     

激光光束远场发散角测量方法

激光光束发散角的测量对于激光测量有着重要的意义。激光光束发散角是医用激光质量的一个重要参数。本文介绍了三种激光光束远场发散角的测量方法。利用CCD相机数据采集,通过测量光斑大小来计算激光光束的远场发散角。测试方法适用范围广泛,操作简单,可以满足医用激光类产品相关标准的测试要求,为相关企业和检测机构对激光光束发散角的测试提供便利。     

基于超声的组织弹性测量之剪切波专播法

近年来,随着临床实践上肝脏硬度检测的广泛开展,软组织弹性的测量也受到广大科研和医护人员的重视。除了弹性的直接测量法（印压和压缩测试）外,剪切波传播测量法也是一种实用的间接测量组织弹性的方法,如在肝脏硬度检测里面广泛使用的瞬时弹性测量技术,就是利用剪切波的传播速度方法来测量肝脏组织的弹性。该方法的原理是根据剪切波在组织里面的传播速度与组织剪切模量的理论关系,利用测得的剪切波的传播速度来计算组织的弹性系数。在组织中产生剪切波的方法有很多种,常用的包括外振动器振动法和声辐射力振动法。振动的形式也可以分为连续性振动或脉冲振动。超声是一种常用的探测振动传播的方法,其B模成像功能还可以用来引导测试的感兴趣区域,增加探测的准确性。本文主要介绍利用超声对剪切波传播进行测量,然后获取传播参数用以计算组织弹性的方法。首先介绍测量的原理和各种相关技术,然后介绍这些方法在组织弹性测量中一些热门的应用,最后对该领域存在的不足和对未来的发展前景进行总结和展望。     

实时B超引导下的瞬时弹性肝纤维化评估

肝纤维化是一种慢性的肝脏损害,严重的损害更会导致肝硬化。肝硬化在西方是前十位导致死亡的病。最近,超声瞬时弹性测量被用来评估肝脏硬度,取得较好的结果。然而,在测量过程中,目前的设备不能提供足够的图像引导来确定肝脏的位置。所以,我们的目标是设计和验证一台实时B超图像引导下的瞬时弹性成像系统。我们的研发是基于传统的B型超声扫描系统,而B型超声探头被安装在机械振动器的轴心上。振动会产生弹性剪切波,并在肝脏组织中传播。当测量时,实时B超图像会生成以查看组织的静态和动态信息。另外,6000帧/s的实时A型超声也会用以追踪在选定位置弹性剪切波的传播。弹性剪切波的传播速度是与组织的弹性相关的,所以我们能够计算出杨氏模量。我们以自制的不同弹性的仿体进行了一系列的测试,将得出的结果与现有的瞬时弹性测量系统和传统力学测量作比较,得出的结果相当符合。另外,对于正常人体的初步测试,现有的系统和我们系统测出的杨氏模量分别为5.8kPa和（7.5±2.1）kPa。我们已经成功地研发了实时B超引导下的瞬时弹性测量系统对肝纤维化的评估。进一步的评估正在进行中。     

生物组织弹性的测量与成像:基于振动的超声检测方法综述

生物组织力学特性的超声无损检测在生物医学的科学研究和临床实践中具有广泛的应用前景,是医学超声学研究的前沿课题。近二十年来,一些研究深入探讨了生物组织中振动的传播机制,提出了各种别具特色的组织弹性的超声测量和成像方法。这些方法有的采用外部振动单元产生激励,有的则利用声辐射力(Acoustic Radiation Force)将振动施加到生物组织内部,结合超声检测和信号处理技术,考察生物组织对振动激励的响应,实现组织弹性的测量与成像。本文主要对各种基于振动激励源的超声测量和成像方法进行综述。首先介绍相关的物理基础,然后简述典型方法的实现原理,最后探讨现阶段超声弹性测量和成像研究的不足,并对其未来的研究方向进行展望。     

不同磁共振层厚测试体模与测试方法的比较研究

目的：研究不同层厚测试体模和不同层厚测试方法对磁共振（MR）层厚测量结果的影响。方法：依据国际标准和国家标准研制4种不同的MR层厚测试体模，采用2种不同的测试方法分析其测量结果；将测量结果与进口体模进行比较分析。结果：通过Matlab程序分析得到测量结果，确定了MR层厚测试的影响因素，与理论分析结果基本一致。结论：4种层厚测试体模均满足MR层厚测试要求，使用斜板的测量方法更加简单易行，测量结果与进口体模更接近；通过倾斜校正方法可显著提高MR层厚测量精度。     

基于剪切波的肝脏纤维化超声粘弹性检测系统

描述了一种基于目前医用超声硬件的肝脏粘弹性测试系统。该系统利用超声辐射力推动肝脏软组织形成瞬态响应,探测该响应中的剪切波传播,从而估算肝脏组织的弹性和粘性。本研究证实肝脏的杨氏模量和粘性系数可以通过剪切波成功定量检测,并且可以用目前已有的医用超声系统实现而无需额外硬件,从而为医生提供一种新的廉价而有效便捷的诊断手段。     

核磁共振成像在心脏病诊断及研究中的应用

磁共振成像（MRI）具有无创、无电离辐射、分辨率商、软组织造影清晰等特点，被越来越多地应用于临床和基础研究。本文综述了磁共振成像在心功能评价方面的应用，包括磁共振电影对心脏结构和宏观功能指数的评价，以及它的临床应用，并重点介绍了MRI心肌标记技术，及其在心肌收缩力学分析方面的应用。     

高频超声在胸壁闭合伤中的诊断价值

目的探讨高频超声诊断在胸壁闭合伤中对肋骨、肋软骨、胸骨骨折及软组织损伤的应用价值。方法对87例x线平片均显示为正常的胸部闭合性伤患者,应用高频超声检查并动态观察愈合过程。结果高频超声诊断骨折102处,部分昆示软组织增厚肿胀或血肿形成液性暗区。结论高频超声能准确清晰显示胸壁骨折的部位、骨折分离、错位的程度以及软组织损伤和血肿情况,是诊断肋软骨骨折及胸壁软组织损伤的首选方法,同时可作为肋骨及胸骨骨折的补充诊断方法,且能动态观察愈合过程。     

背角无齿蚌软体组织与养殖场水和沉积物中砷含量测定

目的:测定背角无齿蚌(Anodonta woodiana Lea)软体组织与养殖场中水、沉积物中砷的含量测定。方法:采用原子荧光分光光度法来测定背角无齿蚌养殖场中水、沉积物及体内的重金属元素砷的含量。结果:背角无齿蚌软体组织与养殖场中水、沉积物的砷含量分别为2.08 mg/kg,0.0053 mg/kg,10.04 mg/kg,养殖场沉积物中砷含量远高于背角无齿蚌软体组织的砷含量。结论:背角无齿蚌软体组织对养殖场中砷有很强的颗粒相吸收能力。     

基于图像的计算机辅助软组织导航技术

介绍了基于图像的软组织导航技术和发展过程,从术前计划、术中导航和术后验证3个阶段探索了导航技术的原理、过程,通过系统框架、组成及过程等几个方面阐述了该技术的理论及实现方案,可辅助医生进行更精确、微创、安全、快速的手术治疗,并拓展了外科手术的适应症范围,在临床上具有广泛的应用前景。     

腓肠神经营养血管皮瓣与足底内侧皮瓣治疗足跟部皮肤软组织缺损效果比较

目的通过对腓肠神经营养血管皮瓣与足内侧皮瓣治疗足跟部皮肤软组织缺损的效果比较,进一步研究腓肠神经营养血管皮瓣具体的临床效果,为该皮瓣在,临床上的应用提供理论依据。方法对不同类型的足跟部软组织损伤,23例采用足底内侧皮瓣修复,19例采用腓肠神经营养血管皮瓣修复,术后通过对两组皮瓣修复面积、皮瓣长、宽及Fugl—Meyer下肢运动功能评定量表、Enneking下肢功能评分系统、改良Barthel指数评定量表对治疗效果进行评价,采用SPSS13．0软件,利用两样本t检验进行统计学分析。结果在修复创面大小上,腓肠神经营养血管皮瓣组修复面积、修复皮瓣的长、宽均大于足底内侧皮瓣组（P〈0．05）;在术后功能恢复评分上,两组在出院时及出院后,在运动、行走、日常生活能力、皮瓣感觉、外观等方面差异均无统计学差异（P〉0．05）。结论腓肠神经营养血管皮瓣不仅能够单纯修复足跟部皮肤软组织缺损,同时在预后上能够有效地减少患者足部负重后局部发生溃疡及软组织坏死的几率,该方法操作较为简便,能够一期修复较大面积足跟部软组织缺损,因此值得在临床上进行广泛推广。