彈性成像

彈性成像就是把獲取的生物體材料的彈性信息轉換成醫生習慣的可見光圖像，從而讓醫生能夠通過可見光圖像判別組織的材料力學特性，進而根據組織的軟硬情況判斷相應組織或器官可能發生的病理改變以及其位置、形狀和大小。

彈性成像就是把獲取的生物體材料的彈性信息轉換成醫生習慣的可見光圖像，從而讓醫生能夠通過可見光圖像判別組織的材料力學特性，進而根據組織的軟硬情況判斷相應組織或器官可能發生的病理改變以及其位置、形狀和大小。要了解彈性成像，就必須先了解什麼是視覺，什麼是成像以及什麼是彈性等基本概念。

視覺

視覺是大多數生物的一種生理功能，看的目的為了獲取信息，生物的視覺功能所能獲取的信息只是光學信息，光學為我們提供的信息包括大小，色彩，雙目或多目獲取的光學信息經大腦處理後還可以判斷遠近信息。觸覺也是大多數生物的一種生理功能，它只能通過生物體的感覺器官感受，而不能通過視覺系統看到，例如，物體的溫度高低，物質的軟硬程度等只能通過觸碰得知。從原理上講，我們的視覺系統只能感受電磁波的可見光波段信息，這一波段的電磁波不能深入物體內部，所以只能提供物體表面的信息。問題是，我們怎么才能看到物體內部的情況？能否把感覺信息轉換成可以看到的光學信息以便於觀察分析？

成像

成像是人體視覺系統協調工作的過程和結果，它是通過眼球獲得光學信號並把它轉換成電學信號，通過電化學過程經神經系統傳輸到大腦，經大腦的深度處理，做出判斷並發出相應的指令來指揮生物體其他系統進行相應的活動。成像技術就是人們利用各種可能的技術，把物體各種特徵信息轉換成生物體視覺系統能夠識別的光學信息，以便於進行相應的判斷的技術集成過程。事實上，成像技術存在的意義和價值就是可以有效地拓展我們的視覺範圍，提升我們的識別能力。我們在理解成像技術的時候，需要做這樣一些基本判斷，第一，你想看的物質是什麼，你希望了解這種物質的什麼屬性，用什麼東西作為探測信使才能幫你有效獲得這種物質屬性，所獲得這種物質屬性怎么才能轉換成你的視覺系統能夠感知並方便識別的光學信號。例如，望遠鏡和顯微鏡能夠有效放大我們的分辨視角範圍，幫助我們的自體視覺系統獲得清晰圖像，這是直接輔助；X射線可以穿透物體，在穿透過程中被物質吸收，原子序數越大的物質（單個原子質量越大的物質）吸收的越多，如果我們用均勻強度的X射線照射物體，那么由於物體內部不同部位的物質吸收不同，穿過物體後的X射線強度就變得不均勻了，把它這種吸收不均勻的情況轉換成視覺可分辨圖像就是X射線成像，我們的X光片就是最簡單的例子，但它給出的只是平面信息沒有深度信息，也就是我們常說二維信息，如果你想獲得三維信息，也就是立體信息，我們可以從不同的方向去照射物體，通過計算就可以獲得三維信息了，這就是我們老百姓常說的CT掃描；電磁波中的射電波可以進入物體內部，其與物質發生相互作用時，會在物質中與水分子發生共振吸收，如果進入時的射電波強度均勻，由於在物質內部水成分分布的不均勻就會導致透過物質的射電波強度不均勻，通過不同方向的照射，經過計算就可以獲得物質內部水成分的分布立體圖像，我們把它轉換成我們的視覺系統可識別圖像，就是物質的核磁共振成像。在人體組織中，不同組織或同一種組織正常和病變以後的水成分有顯著差異，我們就可以用核磁共振成像來進行疾病的影像診斷了。所得看到但生物體本身例如是看到才能識別，作為一種醫學成像方式反映軟組織的彈性性質。

彈性

彈性是材料的一種力學屬性，日常所說的，材料彈性好，就是說材料容易變形，而材料的彈性不好，就是指的材料不容易變形，當然這指的都是在相同的力作用下。在力學學科裡邊，材料的彈性是指，材料在外力作用下發生變形並恢復原形的能力，一般用模量來表示，材料所受的力可以是不同的形式，它的彈性也表現了他的不同變形能力，例如，材料在與其變形方向相同的方向上受力，發生的變形叫做拉伸（作用力的方向與變形方向一致）或者叫做壓縮（作用力的方向與變形的方向相反），描寫材料這種變形能力的模量叫做楊氏模量，楊氏模量越大，材料越不容易變形，楊氏模量越小，材料越容易發生變形；描寫材料剪下變形的模量叫做剪下模量，描寫材料體積變形的模量叫做體積模量，總之，就是材料模量越大就越不容易發生形變。在生物體中，組織材料的軟硬狀況常常與其組織的健康狀態有關，例如，癌症腫塊兒通常比正常的組織硬。問題是，我們能否把人體組織的軟硬程度（也就是其變形能力）信息轉成醫生習慣的影像信息，為醫生提供一種疾病診斷的技術呢？回答是肯定的，這就是彈性成像。

彈性成像有多種技術實現方式，其套用範圍從大量的臨床套用延伸至早期的研究探索。每種彈性成像技術的工作方式是不同的，所有這些方式都需要產生組織的形變，通過觀察和處理這些形變來推斷組織的力學性質，並通常以圖像的方式將結果顯示給操作者，每種彈性成像方法由如何實現組織的形變並且得到組織的彈性性質這些行為特點來劃分。

彈性成像技術實現分成以下幾個步驟：

1、 誘導形變

通常，組織材料的力學特性是通過觸覺感知的，觸覺感知的本質就是，材料被觸碰之後發生變形的難易程度，材料容易變形，觸覺感知到的信息就是材料較軟，反之就是較硬。也就是說要想知道材料的軟硬程度，就必須使其發生性變。為了顯示人體內部組織的力學性質，人們必須使組織發生一定的形變，這就是形變誘導。目前，用於誘導形變的方式主要有三種，他們分別是：

1）通過外部的機械裝置或受試者自己的肢體推動或振動身體的表面（通常為皮膚），把外部作用力傳遞到身體內部，引起所關心的組織發生形變；

2）對人體施以體外超音波，使受試者體內組織發生振動誘發形變；

3）觀察正常生理活動過程中，所關心組織發生的形變，如脈搏或心跳等誘發形變。

2、 形變觀察

形變觀察有多中方式，根據所獲得的影像，它可能是一維（一條線），二維（平面）或三維（體積），或僅僅是一個單獨的數值，也可能是視頻或一幅圖像。在大多情形下，呈現給操作者的結果會伴隨著一幅常規的圖像，這幅圖像顯示了不同硬度在組織中的分布情況。彈性成像技術的分類主要依觀察形變的方式，目前，套用超聲和核磁共振成像的彈性成像技術占據了主導地位，還存在其它的許多彈性成像方法，包括套用光或機械壓力感測器等。

3、形變的處理和硬度的獲得

觀測形變就可以通過力學關係獲得相應材料的硬度。大多數彈性成像技術是基於以下兩個主要力學關係獲得組織硬度的：

1）對於給定的作用力，較硬的組織形變小於較軟的組織；

2）機械波在較硬的組織中比在較軟的組織中傳播得更快。

為醫生提供組織或器官材料的力學特性信息方式分為三種：它們是：

1）直接測量信息提供方式，也就是把測量得到形變或超音波速簡單地顯示給醫生，由醫生自己作出判斷，這要求醫生有一定的臨床生物力學基礎，必須事先知道什麼樣的形變或超音波速代表的是什麼樣的組織狀態；

2）力學信息提供方式，也就是把測量得到形變或超音波波速換算成組織材料的硬度，如楊氏模量或剪下模量等顯示給醫生，這也要求醫生能夠準確對應硬度與組織的病例關係；

3）直接診斷影像信息提供方式，也就是把測量得到組織形變或超音波波速信息由計算機按照確定的診斷規律，轉換成組織的硬度信息，再轉換成可以確定位置、形狀和大小的影像學信息，讓醫生能夠形象地了解到組織病變的程度，在最後根據其經驗作出合理的判斷。這才是真正的彈性成像。

彈性成像的套用

彈性成像在臨床上主要套用於軟組織器官的疾病診斷，與解剖圖像相比，彈性成像可提供組織力學狀況的輔助診斷信息，可以指導活組織檢查，一些時候結合其他檢查，就可以代替活組織檢查。例如，肝纖維化、脂肪肝等肝病患者的肝組織硬度通常高於正常肝。彈性成像在肝病診斷方面具有巨大的優勢。

彈性成像可用於判別和診斷胸癌、甲狀腺癌和前列腺癌，某些類型的彈性成像也適用於骨骼肌成像，他們能夠鑑別肌肉和肌腱的力學性質和狀態。

彈性成像避免了人工觸診的局限性，其套用可拓展到人工觸診所不能達到的領域。例如，磁共振彈性成像能夠評估腦組織的硬度。

彈性成像的方法有好多，如超聲彈性成像、準靜態彈性成像/應變成像、磁共振彈性成像，其中占主導地位的技術是磁共振彈性成像。

在磁共振彈性成像中，把特定種類的機械振動放於受試者身體的表面，所產生的剪下波傳播進入患者的深層組織，採用一種能夠測量波速的圖像採集序列推斷出組織的硬度（剪下模量）。掃描的結果是定量組織硬度的三維映像，以及與其比較的普通的三維核磁共振影像。其一個優勢是能夠給出覆蓋整個器官的三維彈性圖，由於磁共振成像不受限於空氣和骨組織，它能夠顯示超聲所不能顯示的組織，尤其是腦組織。具有對操作者一致性的優點，與大多數超聲彈性成像方法相比，其對操作者依賴以來較少。但是，磁共振彈性成像需要較長的圖像採集時間，每方向大約15分鐘，這使得它時間耗費較高，並且對於運動的組織或運動組織毗鄰的組織效果不好。另外，磁共振成像較超聲成像更昂貴，並且對患者和醫師來說也不夠便利。

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