提升冷冻手术中冰球监测对比度的超声弹性成像方法.pdf

结区域进行实时成像!只是在实际应用时必须考虑各自的适应性"在现有的方法中!超声成像作为一种易于获取的工具! 既能引导冷冻探针的插入定位!又能监测出冷冻后组织冻结坏死所形成的冰球边缘!能实时成像!并可多角度探测!特别是由于成本适中!因而在肝癌#前列腺癌等的冷冻治疗中发挥了重要作用"该方法实际上是自其在低温医学中的应用被提出以来就一直在临床上被采用的主要监测方法" 然而! 其实施也有一定的局限性! 主要是在图像分辨率上相对较低" 与此不同的是! 核磁共振成像作为超声成像的替代技术! 可部分克服这一问题!但由于设备价格高昂!为推广应用带来很大不便"总体上!比较完善的#可同时监测低温手术中组织内冻结冰球大小的无损成像方法仍极为有限"考虑到这些因素!若能发展出高分辨率超声监测方法!则具有十分重要的现实意义" 超声影像中被冻结组织呈低回声!为黑色暗区$冷冻组织边缘呈高回声!为一条亮线"随着冷冻持续和冷冻组织体积增大!冷冻组织边缘的亮线向外扩大移动!由此可实时监测出冷冻组织的大小变化及边界情况"有实验测得冷冻区边缘亮线部位的温度为! ! " !此线内侧# " $ % %区域温度为& ’! ! " () * "因此! 用超声成像对冰球范围实现实时观察!可大大提高手术准确度并扩大手术适应症" 针对超声成像分辨率较低的问题!学术界一直就如何提高其成像质量而作着全面努力"近年来超声造影剂的开发和研制(# * !大大增强了超声成像的分辨率"但在冷冻手术中!超声成像监测冰球的成像分辨率仍亟待提高"在各种可能的新思路中!弹性成像是一种能捕捉生物组织弹性特征的新技术($ * !它弥补了常规超声的不足!充分地利用了病变组织的弹性变化的特点!能更加清晰地显示#定位病变以及鉴别病变性质!只是以往的应用场合即正常与病变组织的弹性系数彼此区别不大!降低了这一方法的价值"而在冷冻手术中!冻结后组织的弹性系数发生了显著变化!这从其硬度上极易感知"因此! 如果将超声弹性成像应用到冷冻手术的监控中!则有可能得到较高的成像对比度" 本文正是于从理论上首次提出并评估这种方法的可行性" ! 超声弹性成像原理及其在组织冻结监测上的优势早期发展的弹性成像是利用组织的硬度及肿块在灰阶声像图与弹力图中的大小差异来区分实体肿瘤( + * " 一般恶性肿瘤弹性影像的灰阶比周围组织大!而良性病变弹性影像的灰阶小于周围组织或与其相近$恶性病灶在弹力图上较之良性病灶更硬或更暗"近年发展的实时组织弹性成像则将受压前后回声信号移动幅度的变化转化为实时彩色图像"弹性系数小的组织受压后位移变化大!对应高应变$弹性系数大的组织受压后位移变化小!对应低应变!以色彩对不同组织的弹性编码来反映组织硬度" 由前面的分析可以看到!对冷冻手术的主要监测内容之一是对冻结范围即冰球大小的监测"而柔软的组织在冻结形成冰球后!其弹性模量会发生显著变化"比如!冰的弹性模量约为+ # , - . !是组织弹性模量的) /倍左右" 因此可以推断! 超声弹性成像应该是一种监测冷冻外科手术中冻结范围的高效方法" 冰球这种与水成高对比度的临床监测对象!可望成为超声弹性成像医学中的一个十分重要的应用领域" 下面将基于弹性成像的基本算法对仿真数据进行计算! 以便从理论上先期对这种方法在冰球监测上的可行性进行初步评估!从而为后期硬件技术的发展奠定基础" " 超声弹性成