基于剪切波频散超声振动的黏弹性检测系统开发

目的 为实现离体组织黏弹性检测,建立一套超声黏弹性检测系统。方法 该系统基于剪切波频散超声振动方法,利用超声辐射力激励组织产生谐波运动,然后检测振动产生的剪切波传播特性,从而估算组织的黏弹性值。采用该系统进行标准仿体实验和大鼠肝脏实验,并完成对系统的初步评估。结果 标准仿体的检测结果与仿体标定的弹性系数值接近,大鼠肝脏的黏性系数和弹性系数值分别为(1.12±0.41) Pa?s、（0.81±0.40）kPa。结论 通过标准仿体实验和大鼠肝脏的实验,证明采用该系统进行离体动物实验的可行性,为实现人体肝纤维化检测作初步探索。     

基于局部Radon变换和卡尔曼滤波的超声图像肌束方向自动跟踪方法

超声成像是一种无创、实时和便捷的成像方法,已被广泛用于人体肌肉运动分析。临床上目前主要采用手工处理的方法来提取超声图像中的形态结构, 不仅依赖于操作者的主观经验,且耗时严重、重复性低。提出一种自动计算与跟踪超声图像序列中肌束方向的新方法,利用基于约束互信息的自由变换算法自动提取感兴趣区域,然后基于局部Radon变换对超声图像进行投影,并利用相邻帧间肌束的连贯性,采用卡尔曼滤波的图像处理方法。对6名试验对象进行步行实验,共采集小腿内侧腓肠肌的动态超声影像1 080帧,并用所提出的方法计算肌束方向。实验结果表明,所提出的自动检测方法有较好的鲁棒性。与人工检测结果相比,两者的平均相关系数为0.92±0.02,平均误差为0.30°±0.62°。该方法可以一定程度地替代人工测量,在处理大量超声数据时具有较大的优势。     

融合实时超声影像的多模态肌肉运动特性研究

人体肌肉活动是一个复杂过程,常用的研究方法包括肌电信号、肌音信号、超声影像等。提出一种多模态方法,联合这三种信号对肌肉活动特性进行研究。研发了多通道运动信号采集系统,对包括超声影像在内的多种信号进行实时同步采集。开发了一种新的图像追踪算法,实现肌肉边界的自动追踪。对膝关节伸展时股直肌等长收缩的情况进行研究,对采集的各种信号进行特性分析,并联合多种参数对关节力矩进行估计。研究表明,这三种信号的线性组合与关节力矩之间存在显著的线性关系,拟合度达到0.99,高于分别用3种信号进行线性拟合的情况。与单独研究一种信号相比,这种多模态的方法能提供更多关于肌肉运动的信息,为进一步深入研究提供一种可行的方法。     

声辐射力脉冲弹性成像技术评估大鼠非酒精性脂肪肝及肝纤维化

目的 探讨利用声辐射力脉冲成像（ARFI）技术评估大鼠肝脏非酒精性脂肪肝（NAFLD）及肝纤维化的价值。方法 通过喂养高脂食物建立不同阶段NAFLD大鼠模型。解剖大鼠,取右叶肝脏嵌入明胶仿体内用于ARFI检查,测量大鼠肝脏剪切波速度（SWV）,将其余肝组织用于组织学评估,并根据NAFLD活动性评分（NAS）,将大鼠分为正常组（NAS=0）,单纯性脂肪肝（SS）组（1≤ NAS≤ 2）,边界组（3≤ NAS≤ 4）、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）组（NAS≥5）。通过ROC曲线分析评估ARFI判断不同程度NAFLD及肝纤维化的能力。结果 正常组、SS组、边界组、NASH组间SWV值总体差异有统计学意义（F=31.53,P<0.001）。以SWV值≥2.54 m/s鉴别正常组与SS组、以SWV值≥2.90 m/s鉴别SS组与NASH组,对应的ROC曲线下面积（AUC）分别为0.922[95%CI(0.871,0.973),P<0.001]、0.882[95%CI(0.807,0.956),P<0.001],敏感度分别为93.5%、83.3%,特异度分别为100%、84.2%。以SWV值≥3.48 m/s诊断≥F2期肝纤维化、以SWV值≥3.61 m/s诊断≥F3期肝纤维化、以SWV值≥4.50 m/s诊断肝硬化（F4期）的AUC分别为0.963[95%CI(0.909,1.000),P<0.001]、0.997[95%CI(0.990,1.000),P<0.001]、0.993[95%CI(0.982,1.000),P<0.001],敏感度分别为92.9%、100%、100%,特异度分别为97.6%、98.9%、96.8%。结论 ARFI技术测量的SWV值可有效评估NAFLD及含有NAFLD的肝纤维化程度。