超聲彈性成像

基本介紹

• 中文名：超聲彈性成像
• 概念及原理：超聲彈性成像是一種新型超
• 優點：生物組織的彈性（或硬度）
• 分類：據羅葆明教授介紹，超聲彈

概念及原理

超聲彈性成像是一種新型超聲診斷技術，能夠研究傳統超聲無法探測的腫瘤及擴散疾病成像，正處於觀察研究階段，可套用於乳腺、甲狀腺、前列腺等方面。組織的彈性依賴於其分子和微觀結構,臨床醫生通過觸診定性評價和診斷乳腺腫塊，其基礎是組織硬度或彈性與病變的組織病理密切相關。新的彈性成像技術提供了組織硬度的圖像，也就是關於病變的組織特徵的信息。根據不同組織間彈性係數不同，在受到外力壓迫後組織發生變形的程度不同，將受壓前後回聲信號移動幅度的變化轉化為實時彩色圖像，彈性係數小、受壓後位移變化大的組織顯示為紅色，彈性係數大、受壓後位移變化小的組織顯示為藍色，彈性係數中等的組織顯示為綠色，借圖像色彩反映組織的硬度。彈性成像技術，使超聲圖像拓寬，彌補了常規超聲的不足，能更生動地顯示及定位病變。

超聲彈性成像（亦稱實時應變成像）比較加壓（用超聲探頭緊壓病變）前後乳腺病變彈性信息的超聲圖像。施加一個外力後，比較柔軟的正常組織變形超過堅硬的腫瘤組織。加壓前後病變有無改變說明病變的僵硬度，後者是鑑別病變性質的重要參數。例如低回聲病變診斷較困難，但如果它彈性大，則可以有把握地診斷為脂肪組織。超聲彈性成像是利用生物組織的彈性信息幫助疾病的診斷。其基本原理為：根據各種不同組織（正常及病變）的彈性係數不同，在加外力或交變振動後其應變（主要為形態改變）亦不同。收集被測體的某時間段內的各個片段信號，用自相關法綜合分析（combined autocorrelationmethod,CAM），再以灰階或彩色編碼成像。在相同外力作用下，彈性係數大的，引起的應變比較小；反之，彈性係數較小的，相應的應變比較大。也就是比較柔軟的正常組織變形超過堅硬的腫瘤組織。超聲彈性成像即利用腫瘤或其他病變區域與周圍正常組織間彈性係數的不同，產生應變大小的不同，以彩色編碼顯示，來判別病變組織的彈性大小，從而推斷某些病變的可能性。

優點

生物組織的彈性（或硬度）與病灶的生物學特性緊密相關，對於疾病的診斷具有重要的參考價值。目前，一種對生物組織彈性（或硬度）特徵成像的新技術——超聲彈性成像成為臨床研究的熱點。作為一種全新的成像技術,它擴展了超聲診斷理論的內涵和超聲診斷範圍，彌補了常規超聲的不足,能更生動地顯示、定位病變及鑑別病變性質，使現代超聲技術更為完善，被稱為繼A型、B型、D型、M型之後的E型超聲模式。在不久前召開的第59屆中國國際醫療器械春季博覽會“超聲彈性成像技術論壇”上，來自廣州市中山大學附屬第二醫院超聲科的羅葆明等專家表示，超聲彈性成像技術儘管起步伊始，但該技術提供了與傳統影像學不同的、有助於臨床診斷的新信息。“相信隨著彈性成像設備的不斷完善及臨床套用技能的不斷成熟，超聲彈性成像將在臨床工作中發揮更加重要的輔助作用”。

分類

據羅葆明教授介紹，超聲彈性成像的基本原理是對組織施加一個內部（包括自身的）或外部的動態/靜態/準靜態的激勵。在彈性力學、生物力學等物理規律作用下，組織將產生一個回響，例如位移、應變、速度的分布產生一定改變。利用超聲成像方法，結合數位訊號處理或數字圖像處理技術，可以估計出組織內部的相應情況，從而間接或直接反映組織內部的彈性模量等力學屬性的差異。

超聲彈性成像可大致分為血管內超聲彈性成像及組織超聲彈性成像兩大類。血管內超聲彈性成像是利用氣囊、血壓變化或者外部擠壓來激勵血管，估計血管的運動即位移（一般為縱向），得到血管的應變分布，從而表征血管的彈性。它是一種對血管壁動脈硬化斑局部力學特性進行成像的技術。我國研究人員曾以超聲成像為基礎的血管壁彈性顯微成像試驗在世界上首次獲得了實際血管壁真正意義上的橫斷面彈性顯微圖像。血管彈性成像可用於估計粥樣斑塊的組成成分、評價粥樣斑塊的易損性、估計血栓的硬度和形成時間，甚至觀察介入治療和藥物治療的效果，具有重要的臨床價值。

組織超聲彈性成像多採用靜態/準靜態的組織激勵方法。利用探頭或者一個探頭-擠壓板裝置，沿著探頭的縱向(軸向)壓縮組織，給組織施加一個微小的應變。根據各種不同組織（包括正常和病理組織）的彈性係數（應力/應變）不同，再加外力或交變振動後其應變（主要為形態改變）也不同，收集被測體某時間段內的各個信號片段，利用複合互相關（CAM）方法對壓迫前後反射的回波信號進行分析，估計組織內部不同位置的位移，從而計算出變形程度，再以灰階或彩色編碼成像。

據介紹，發展早期的彈性成像是利用組織的硬度及腫塊在灰階聲像圖與彈力圖中的大小差異來區分實性腫瘤，一般惡性腫瘤彈性影像的面積比灰階超聲大，而良性病變彈性影像的面積比灰階超聲小或與其相近；惡性病灶在彈力圖上比良性病灶更硬或更暗。近年發展的實時組織彈性成像(RTE)則將受壓前後回聲信號移動幅度的變化轉化為實時彩色圖像。彈性係數小的組織受壓後位移變化大，顯示為紅色；彈性係數大的組織受壓後位移變化小，顯示為藍色，彈性係數中等的組織顯示為綠色，以色彩對不同組織的彈性編碼來反映組織硬度。一些研究結果表明，實時組織彈性成像能較有效地分辨不同硬度的物體，但所反映的並不是被測體的硬度絕對值,而是與周圍組織相比較的硬度相對值。

相關技術

據專家介紹，目前有關超聲彈性成像的技術較多，有研究人員將其分為3種：壓迫性彈性成像、間歇性彈性成像、振動性彈性成像。首次提出的彈性成像便是使用壓迫性彈性成像的技術方法。壓迫性彈性成像是通過操作者手法施加一定的壓力，比較組織受壓前後的變化得到一幅相關的壓力圖。目前，廣泛套用於臨床的日本HITACHI公司所開發的超聲彈性成像設備即採用壓迫性彈性成像。已研製成的超聲彈性成像儀以原有的超聲彩色成像儀為基礎,在設備內部設定可調的彈性成像感興趣區(ROI),比較加壓過程中ROI內病變組織與周圍正常組織之間的彈性(即硬度)差異。但手法加壓法人為影響因素較多，產生的應變與位移可因施加壓力的大小不同而不同，也可因壓、放的頻率快慢而不同。為解決這一問題，日本HITACHI公司在所開發的儀器顯示屏上，有數字1~7顯示，代表壓力與壓放頻率的綜合指標。

間歇性彈性成像是套用一個低頻率的間歇振動造成組織位移，然後用組織反射回來的超音波去發現組織的移動位置。通過這種方法可得到感興趣區中不同彈性係數的組織的相對硬度圖。該技術具有無痛、無創、無併發症的優點，採用超聲系統，價格便宜，檢查速度快，臨床套用方便，檢查時不依賴於操作人員，重複性好，可用於無創診斷肝纖維化，監測肝臟疾病的發展，還可用於評價抗病毒療法或抗纖維化療法。

超聲激發振動聲譜成像，後來被稱為振動性彈性成像。振動性彈性成像是用一個低頻率的振動作用於組織並在組織內部傳播，產生一個振動圖像並通過實時都卜勒超聲圖像表現出來。振動性超聲彈性成像是一種新的彈性成像技術，目前還處於初始研究階段，僅對離體組織有實驗研究。專家們認為，隨著研究的深入，它可能在腫瘤的早期檢測、腫瘤的熱療和高強度聚焦超聲治療過程的檢測控制等方面發揮重要作用。

臨床套用

在超聲檢查時，利用外加在探頭上的壓力變動、利用脈衝聲壓對組織的壓力變化，利用心搏或呼吸活動對鄰近組織傳導的壓力或者導管式超聲探頭在心腔或血管腔內所受到變化的血壓，均可使合適的臟器或病灶發生彈性形變，或稱應變。利用應變數大小經彩色（或灰階）調製成像，並與常規的聲像作比較的方法，稱超聲彈性成像。

據羅葆明教授介紹，組織彈性成像可有效鑑別實質性腫瘤的良惡性，對於惡性病變診斷具有較高的特異性和敏感性。目前其主要套用於乳腺、前列腺、甲狀腺等小器官，尤其在乳腺疾病方面研究更為深入，技術更加成熟。此外，組織彈性成像還可套用於肝纖維化的診斷、局部心肌功能評價以及高強度聚焦超聲（HIFU）與射頻消融（RFA）引起的損害的檢測與評估。心肌彈性成像是一種特殊的組織彈性成像方法。其原理與採用靜態壓縮的彈性成像類似，但是採用的激勵是自身的心臟收縮－舒張。估計組織沿探頭徑向的位移，從而得到心肌的應變、應變率和速度等參數的空間分布以及隨時間的變化。心肌彈性成像能夠準確客觀地對局部心肌功能進行定量評價，具有高精度、高解析度（時間、空間）、角度無關性以及很好的重複性等優點，可套用於心肌梗死和心肌缺血的定位。

另一種彈性成像的原理為聲輻射力衝擊成像（ARFI），系將500Hz的低頻剪下波（橫波）傳播、接收與處理後，獲得組織的彈性成像圖。

彈性成像診斷乳腺疾病 mammary diseases diagnosed by elastosonography 液性病灶、中等硬度（多為良性）與堅硬（多為惡性）的乳腺病灶可根據其彈性作出判斷。

彈性成像診斷甲狀腺疾病 thyroid disease diagnosed by elastosonography 根據以上原理（液性病灶、中等硬度（多為良性）與堅硬（多為惡性）的甲狀腺病灶）同樣可判斷甲狀腺囊腫、腺瘤及癌腫的彈性係數大小。

彈性成像診斷肝硬化 liver cirrhosis diagnosed by elastosonography 肝內纖維化程度可影響其彈性係數大小。本方法可將探頭置右肋緣下，囑患者深吸氣後屏氣時進行，亦可經右肋間進行。

彈性成像診斷肢體靜脈血栓 venous thrombosis of extremities diagnosed by elastosonography 用彈性成像原理可區別新鮮血栓、陳舊血栓與纖維化血栓。

彈性成像診斷前列腺疾病 prostatic diseases diagnosed by elastosonography 用彈性成像原理可區別囊腫、前列腺肥大與部分癌腫。

彈性成像診斷血管內膜斑塊 plaque in .blood vessel diagnosed by elastosonography 用彈性成像原理可分辨類脂質斑塊（軟）、斑塊纖維化（中等硬度）、斑塊鈣化（硬性）、斑塊潰瘍伴血栓（軟）等。