超声弹性成像
新型医学影像技术超声弹性成像
新型医学影像技术超声弹性成像随着科学技术的不断进步，医学领域也出现了许多令人惊叹的新技术。
其中，超声弹性成像技术作为一种新型的医学影像技术，正逐渐被广泛应用于临床医疗中。
本文将介绍超声弹性成像技术的原理、应用以及对医学诊断的意义。
一、超声弹性成像技术原理超声弹性成像技术基于超声波在组织中的传播和反射特性，通过分析组织或器官在外部压力作用下的形变程度，来反映其组织结构和性质的一种非侵入性医学影像技术。
该技术利用超声波的声速和频率的变化，来获得组织的弹性信息，从而实现对组织的成像。
二、超声弹性成像技术的应用超声弹性成像技术在医学领域有着广泛的应用，尤其对于乳腺癌和肝病的诊断有着重要的意义。
1. 乳腺癌诊断乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，早期发现和诊断对于治疗的成功至关重要。
传统的乳腺癌检查主要依赖于乳房的触诊和乳腺X线摄影，这种方法存在一定的局限性。
而超声弹性成像技术通过对乳房的组织弹性进行定量测量，能够更准确地判断乳腺组织的恶性程度，提高乳腺癌的诊断效果。
2. 肝病诊断肝病是世界范围内的重大健康问题，而超声弹性成像技术在肝病的诊断中有着重要的应用价值。
通过对肝脏组织的弹性特性进行评估，可以帮助医生判断肝脏的硬度程度，从而对肝病的类型和严重程度进行诊断。
这种非侵入性的检查方法比起传统的肝穿刺活检更加方便和安全。
三、超声弹性成像技术对医学诊断的意义超声弹性成像技术在医学诊断中具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：1. 无创性诊断超声弹性成像技术是一种无创性的医学影像技术，不需要穿刺治疗或对人体造成其他形式的伤害，能够给患者带来更少的痛苦和不适感。
2. 提高准确性通过超声弹性成像技术可以获得定量的组织弹性信息，这有助于医生更加准确地判断患者的病情，提高诊断的准确性。
3. 指导治疗超声弹性成像技术可以实时监测组织的弹性变化，在手术导航和疾病治疗过程中提供重要的参考依据，帮助医生更好地进行手术操作和治疗决策。
超声弹性成像
，弹性系数小，相织。施加一个外力后，比较加压（用超声探头紧压病变）前后靶组织弹性信息的超声图像、前后病变的应变来说明靶组织的硬度，后者是鉴别病变性质的重要参数。超声弹性成像即是利用生物组织的弹性信息帮助疾病的诊断。
弹性成像技术实现方法
1）弹性成像技术实现方法
这一成像技术一般采用两种方法实现：相干法和非相干法。
位为时间），t2a,12b表示压缩后这两个回波的位置。△“△t2是两个波的时延。
相干法要求组织和系统保持相对的稳定。但是由于组织压缩，相应的回波信号会产生不同程度的畸变，每段信号可能与原信号部分地重合，因此时延计算的结果不够准确。为了消除波形畸变对时延估计的影响，有一些改进的技术出现，如对数压缩法、1比特量化法和压缩扩展法（Companding）等。
相干法：通过互相关技术对施压前、后的射频信号进行时延估计，可以计算
出组织部不同位置的移动，进而计算出组织部的应变分布情况［1］。
Strain=（△t1-△t2）/^t1
=［（t1b-t1a）-（t2b-t2a）］/（t1b-t1a）
其中t1a，t1b表示没有加压前回波中相邻两个回波界面的回波位置（度量单
弹性成像的应用领域：
目前应用的领域有乳腺、甲状腺、淋巴结、前列腺病变的诊断；肝脏纤维化评估、皮肤肿瘤的检查、肌肉骨骼的应用和血管壁和静脉血栓等。目前国部分学者认为，特别在乳腺疾病的早期诊断中该方法优于常规多普勒超声和X线钼靶检查；从乳腺疾病诊断应用的结果来看,其准确性为94.4%,特异性为96.3%,敏感性为88.7%。以下三个病例乳腺癌、纤维化瘤和囊性变的弹性成像图，由百胜魅力至尊版设备所得。
技术原理：
ElaXtoTM超声弹性成像技术，亦称实时应变成像技术Real-timeElastographyImaging，其基本原理为：根据不同靶组织（正常及病变）的弹性系数不同，在加外力或交变振动后其应变（主要为形态改变）的不同，收集靶组织在某时间段的各个片段信号，通过主机处理，再以黑白、伪彩或者彩色编码的方式显示，最终通过对弹性图像的判读诊断靶组织的良恶性质或者组织的特性【图表1】。
超声弹性成像技术PPT课件
临床应用
➢ 前列腺疾病：前列腺癌的诊断方法主要为前列腺特异性抗原检查、 肛门指诊和超声引导下穿刺活检。常规二维超声和经直肠超声检查 在前列腺癌检出率方面的特异性和敏感性是有限的，而超声弹性成 像为前列腺癌的诊断提供了新的诊断信息及方法。弹性成像技术可 用于指导前列腺癌的穿刺活检，对前列腺癌的临床诊断有较高的敏 感性，对于鉴别组织的良、恶性方面具有很大的潜能。
平 均 硬 度----软的------绿色 低于平均硬度----位移大---红色 高于平均硬度----位移小---蓝色
概述
相关技术：
➢ 压迫性弹性成像：是目前最主要的弹性成像技术，激励是指操作者手 法施加一定的压力，比较组织受压前后的变化，得到一幅相关压力图。
➢ 间歇性弹性成像：组织所受的激励是一个低频率的间歇振动，造成组 织的位移，然后用组织反射回来的超声波去发现组织的移动位置。通 过这种方法得到组织相对硬度图，此种方法不依赖于操作人员，重复 性好，但仪器比较复杂，价格昂贵。
临床应用
➢ 静脉血栓：不同时期的血栓其危害性及治疗方法存在较大的差异。 急性期的血栓与血管壁的粘附比较疏松，容易脱落，造成肺栓塞等 致命性病变的危险性较大，通常应积极地进行抗凝治疗，部分进行 溶栓及置入滤器等。亚急性及慢性期的血栓开始机化，与血管壁粘 附较紧密，不容易脱落，主要以维持抗凝治疗为主。
➢ 振动性弹性成像：此种激励是一个低频率的振动作用于组织并在组织 内传播，产生一个振动图像并通过实时多谱勒超声图像表现出来。振 动性超声成像是最新的弹性成像技术，目前研究处于初始阶段，仅对 离体组织有实验研究。源自弹性成像硬度分级等级
弹性等级评分标准
模拟图 弹性成像
1 病灶整体或大部分显示为绿色
2 病灶内蓝绿色混杂，绿色为主 3 病变内蓝色为主，周边见部分绿色
乳腺超声弹性成像 ppt课件
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2. 触诊
触诊是最为常用、有效的临床检查方法，至今已沿用了几个世纪。然 而，触诊是一种主观的判断，与检查者的经验有很大关系，缺乏客观 的量化指标，且深部组织不易触及。
从工程学角度，触诊实际上是评价人体组织对抗变形的物理特性，这 种特性称为弹性模量。弹性模量=应力/应变。
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3. 组织硬度的评分标准
超声弹性成像上对于组织硬度的评分标准一般采用日本竹 波大学植野教授的5分制评分标准，见下图。
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（ 1 ）首先观察病变的二维图像，用二维图像找到病变，然后单键进 入弹性成像的模式，ROI放在病变区域，ROI的大小通常是病变的2— 3 倍。探头轻放垂直于胸壁，压力压放频率控制显示（数字或颜色靶 标），多种显示模式。简
（3）病例3，F45Y，浸润性导管癌。 二维成像示病变回声强弱不等，有液化、钙化。明显指向中央的血流 信号，速度增高，阻力指数增大。弹性成像灰阶显示为黑色病变，彩 色显示为蓝色病变，表明较硬。弹性成像与二维成像大小小1.65倍， 应变率比3.32，评分5分。
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■ 良性病变
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■ 恶性病变
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下表为8412例乳腺超声检查的报道以病理为金标准，乳腺二维超声对 乳腺癌的检出率达到99%，但定性困难。
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超声诊断乳腺癌的诊断学评价：以病理为金标准，判断超 声诊断的敏感度，特异度，准确度都很高，大于85%。， 见下表。各项评价指标为：敏感度： 86.5 ％；特异度： 91.5％；准确度：89.7％；阳性预测值：84.9％；阴性预 测值：92.4％。
超声弹性成像评分标准
超声弹性成像评分标准超声弹性成像（SEI）是一种新型的医学成像技术，通过测量组织的弹性特性来提供有关组织病理状态的信息。
在临床实践中，评估超声弹性成像图像的质量对于准确诊断和治疗至关重要。
因此，建立一套科学的评分标准对于规范超声弹性成像图像的质量具有重要意义。
超声弹性成像评分标准主要包括以下几个方面：1. 图像清晰度。
图像清晰度是评估超声弹性成像图像质量的重要指标之一。
清晰度高的图像能够提供更加准确的组织弹性信息，有利于医生对组织病理状态的判断。
评分时应考虑图像的分辨率、对比度和边缘清晰度等因素。
2. 弹性参数的准确性。
超声弹性成像图像中的弹性参数是评估组织弹性特性的关键指标，其准确性直接影响到临床诊断的准确性。
因此，评分标准应包括对弹性参数的准确性进行评估，包括弹性模量的测量误差、变形范围的准确度等方面。
3. 一致性和重复性。
超声弹性成像评分标准应考虑图像的一致性和重复性。
一致性是指同一组织在不同时间、不同操作者下的弹性成像图像是否具有一致的弹性特性。
重复性是指在同一时间、同一操作者下对同一组织的弹性成像图像是否能够得到一致的结果。
评分标准应包括对一致性和重复性的定量评估。
4. 临床应用的可操作性。
超声弹性成像评分标准还应考虑图像在临床应用中的可操作性。
图像采集的便捷性、操作的简易程度、对操作者的技术要求等因素都应纳入评分标准的考量范围。
5. 标准化和规范化。
超声弹性成像评分标准的制定应遵循标准化和规范化的原则，以确保评分标准的科学性和客观性。
评分标准应明确具体的评分细则和评分标准，避免主观因素对评分结果的影响。
总之，超声弹性成像评分标准的制定对于提高超声弹性成像图像的质量、促进临床应用具有重要意义。
评分标准应全面考虑图像清晰度、弹性参数的准确性、一致性和重复性、临床应用的可操作性以及标准化和规范化等因素，以确保评分结果的客观性和科学性。
希望未来能够有更多的研究和实践工作，为超声弹性成像评分标准的制定和完善做出更多的贡献。
三分钟解析弹性成像
三分钟解析弹性成像早在公元前400年，“医学之父”古希腊希波克拉底医生曾提到：“组织弹性的改变与病理有关”。
组织间的弹性差异远大于声阻抗的差异，应用这种显著的差异，我们可以对组织良恶性进行更精确的鉴别诊断。
目前超声弹性成像分为以下三种：1，应力式弹性成像（见图1）指应用外力（手动加压、心跳、呼吸、脉搏）作用于被检组织，观察被检组织的应变情况，并以红黄蓝等彩阶显示出不同的硬度分布，目前主要应用于浅表组织，已在中高端彩超设备中普及。
图 1：应力式弹性成像优势：实时、彩色的形变图，可有半定量评分及形变比值。
劣势：不是直观、量化反映弹性值，受人为影像大，应用范围局限。
2，点式剪切波弹性成像（见图2）探头发射推力脉冲波（纵波），作用于组织，引起组织形变并产生剪切波（横波），计算剪切波速度以换算组织硬度，应用范围为腹部、浅表。
图2：点式剪切波弹性成像优势：可以直接显示被检组织的硬度值、检查更直观、应用范围较广。
劣势：非实时、取样容积大小不可调、取样深度受限、参考值单一、无彩色图、测量重复性差。
3，实时剪切波弹性成像（E-成像）（见图3）以马赫圆锥形式发射多组序列脉冲，通过连续多点快速动态聚焦作用于被检区域，并以极速成像平台高速捕获剪切波的传播过程及组织的形变信息，进而实时、全幅、全定量的显示组织质地信息(杨氏模量值Kpa)，此技术为法国声科影像专利技术。
它创新的采用了叠波成像技术，使得传统超声的纵波与剪切波的横波实时同屏显示。
图3：乳腺浸润性导管癌的实时剪切波弹性成像（典型面包圈征）优势：实时全幅全定量显示，多参考值显示（最大值、最小值、平均值、平均差），取样框、定量工具大小可调，应用不受限（腹部、浅表、腔内、容积），重复性好，可应用于全身上下各个器官的慢性病分级、占位性病变鉴别诊断等。
总结：弹性成像的发展趋势正由外力按压一生理按压一点式剪切波一实时全幅剪切波、由外力式到声力式、由点到面不断提高其实用性与准确性。
超声弹性成像
超声弹性成像超声弹性成像是一种新型超声诊断技术，能够研究传统超声无法探测的肿瘤及扩散疾病成像，正处于观察研究阶段，可应用于乳腺、甲状腺、前列腺等方面。
组织的弹性依赖于其分子和微观结构,临床医生通过触诊定性评价和诊断乳腺肿块，其基础是组织硬度或弹性与病变的组织病理密切相关。
新的弹性成像技术提供了组织硬度的图像，也就是关于病变的组织特征的信息。
根据不同组织间弹性系数不同，在受到外力压迫后组织发生变形的程度不同，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、受压后位移变化大的组织显示为红色，弹性系数大、受压后位移变化小的组织显示为蓝色，弹性系数中等的组织显示为绿色，借图像色彩反映组织的硬度。
弹性成像技术，使超声图像拓宽，弥补了常规超声的不足，能更生动地显示及定位病变。
杭州广瑞医疗设备有限公司超声弹性成像（亦称实时应变成像）比较加压（用超声探头紧压病变）前后乳腺病变弹性信息的超声图像。
施加一个外力后，比较柔软的正常组织变形超过坚硬的肿瘤组织。
加压前后病变有无改变说明病变的僵硬度，后者是鉴别病变性质的重要参数。
例如低回声病变诊断较困难，但如果它弹性大，则可以有把握地诊断为脂肪组织。
超声弹性成像是利用生物组织的弹性信息帮助疾病的诊断。
其基本原理为：根据各种不同组织（正常及病变）的弹性系数不同，在加外力或交变振动后其应变（主要为形态改变）亦不同。
收集被测体的某时间段内的各个片段信号，用自相关法综合分析（combined autocorrelationmethod,CAM），再以灰阶或彩色编码成像。
在相同外力作用下，弹性系数大的，引起的应变比较小；反之，弹性系数较小的，相应的应变比较大。
也就是比较柔软的正常组织变形超过坚硬的肿瘤组织。
超声弹性成像即利用肿瘤或其他病变区域与周围正常组织间弹性系数的不同，产生应变大小的不同，以彩色编码显示，来判别病变组织的弹性大小，从而推断某些病变的可能性。
弹性成像的应用原理
弹性成像的应用原理弹性成像技术简介弹性成像是一种利用超声波或电磁波等方法对物体的结构和性质进行成像的技术。
它可以用于医学诊断、材料研究、地质勘探等领域。
本文将介绍弹性成像技术的应用原理及其在各领域的具体应用。
弹性成像的基本原理弹性成像利用波的传播性质和物体的力学特性来进行成像。
其基本原理是通过观测或测量波在物体内部传播时的变化，来推测物体的结构和性质。
根据测量所得到的数据，可以通过数学算法进行处理和分析，最终生成物体的图像。
弹性成像的具体应用1.医学诊断–通过弹性成像技术，医生可以观察人体内部组织和器官的结构及其变化情况，从而帮助诊断疾病。
–弹性成像在癌症的早期检测和诊断中非常有用。
癌细胞通常具有不同的弹性特性，与周围正常组织有所区别。
弹性成像可以帮助医生提前发现和区分癌细胞，进而选择合适的治疗方法。
2.材料研究–弹性成像技术可以对材料的力学性能进行评估，如材料的硬度、弹性模量等。
这对于材料的研究和开发非常重要。
–弹性成像能够实时监测材料的变形和损伤过程，可以提前发现材料可能存在的问题，避免事故的发生。
3.地质勘探–在地质勘探中，弹性成像可以帮助观测地下岩层的结构和性质。
–弹性成像可以检测地壳和岩石中的裂隙和断层，为地质灾害的预防和地下资源的探测提供重要数据。
4.其他领域的应用–弹性成像还可以被用于材料制造和质量控制、非破坏性测试、生物力学研究等领域。
弹性成像的发展趋势随着科学技术的不断进步，弹性成像技术也在不断发展和完善。
以下是一些发展趋势： - 共振频率显微成像：通过测量共振频率的变化，可以更详细地描绘材料的弹性性能，提高成像的分辨率和准确性。
- 多模态成像：将多种成像技术进行组合，例如超声波成像和电磁波成像，可以获得更全面的信息，提高成像的准确性。
- 实时成像：将弹性成像与实时图像处理技术相结合，可以实现实时成像，为医学手术和工程测量等实时应用提供支持。
结论弹性成像技术是一种重要的成像技术，它通过观察和测量波在物体内部传播时的变化来推测物体的结构和性质。
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百胜超声弹性成像及定量分析(Real-time Elastography Imaging with Quantity ElaXto TM)
百胜超声弹性成像技术-ElaXto TM利用非相干的射频信号频谱应变估计法，分析肿瘤或其他病变区域与周围正常组织间弹性系数的差异、在外部压力作用下产生应变大小的不同，以黑白、伪彩或者彩色编码的方式显示，来判别病变组织的弹性大小，从而实现临床应用中的鉴别诊断。
技术原理：
ElaXto TM超声弹性成像技术，亦称实时应变成像技术Real-time Elastography Imaging，其基本原理为：根据不同靶组织（正常及病变）的弹性系数不同，在加外力或交变振动后其应变（主要为形态改变）的不同，收集靶组织在某时间段内的各个片段信号，通过主机处理，再以黑白、伪彩或者彩色编码的方式显示，最终通过对弹性图像的判读诊断靶组织的良恶性质或者组织的特性【图表1】。
图表1：用不同的方式显示组织弹性
在相同外力作用下，弹性系数大，引起的应变小；反之，弹性系数小，相应的应变大。
也就是说在同等压力条件下柔软的正常组织变形超过坚硬的肿瘤组织。
施加一个外力后，比较加压（用超声探头紧压病变）前后靶组织弹性信息的超声图像、前后病变的应变来说明靶组织的硬度，后者是鉴别病变性质的重要参数。
超声弹性成像即是利用生物组织的弹性信息帮助疾病的诊断。
弹性成像技术实现方法
1）弹性成像技术实现方法
这一成像技术一般采用两种方法实现：相干法和非相干法。
相干法：通过互相关技术对施压前、后的射频信号进行时延估计，可以计算出组织内部不同位置的移动，进而计算出组织内部的应变分布情况[1]。
Strain=(△t1-△t2)/△t1
=[(t1b-t1a)-(t2b-t2a)]/(t1b-t1a)
其中t1a，t1b表示没有加压前回波中相邻两个回波界面的回波位置（度量单
位为时间），t2a，t2b表示压缩后这两个回波的位置。
△t1，△t2是两个波的时延。
相干法要求组织和系统保持相对的稳定。
但是由于组织压缩，相应的回波信号会产生不同程度的畸变，每段信号可能与原信号部分地重合，因此时延计算的结果不够准确。
为了消除波形畸变对时延估计的影响，有一些改进的技术出现，如对数压缩法、1比特量化法和压缩扩展法（Companding）等。
非相干法：百胜使用的射频信号频谱应变计算法就是一种非相干的方法[2]。
由于组织的压缩，回波信号会在时域内表现出一定的压缩，在频域内将产生对应的扩展。
波形的压缩和扩展都和组织内部的应变分布有关。
通过对发出的原始跟踪射频信号（跟踪波）和回波射频信号的频谱对照和分析，就可以计算出频谱中心的移动。
而这种频谱中心的漂移可以对应于组织内部应变的分布。
非相干的方法进行弹性成像的好处是成像质量高，能够不受呼吸、心跳、脉搏波动等的影响，因此应用的范围和前景更加广阔。
弹性成像的应用领域：
目前应用的领域有乳腺、甲状腺、淋巴结、前列腺病变的诊断；肝脏纤维化评估、皮肤肿瘤的检查、肌肉骨骼的应用和血管壁和静脉血栓等。
目前国内部分学者认为，特别在乳腺疾病的早期诊断中该方法优于常规多普勒超声和X线钼靶检查；从乳腺疾病诊断应用的结果来看, 其准确性为94.4 %,特异性为96.3%,敏感性为88.7%。
以下三个病例乳腺癌、纤维化瘤和囊性变的弹性成像图，由百胜魅力至尊版设备所得。
弹性成像在应用中已经发现了这一技术的优势：可以帮助常规成像进行小乳腺癌的鉴别诊断；可以减少乳腺肿瘤BI-RADS 超声3级评分的肿瘤进行穿刺确诊；当恶性肿瘤的超声特性不太确定或者出现矛盾的良性特征时，弹性成像可以帮助确诊。
弹性成像病灶硬度分级：
百胜公司建议采用绿色代表较软的组织，红色代表较硬的组织，而蓝色代表中间硬度的组织，这是基于较软的组织一般代表了良性病变，和绿色象征和平与希望的内涵相一致，而较硬的组织往往和恶性病变相关，和红色作为一种警告色的特征也相符。
1.乳腺病变的弹性评分
1级，为囊肿所特有的多层彩色图案；2级，整个病灶皆出现中等应变，呈蓝色；3级，病灶的大部分区域出现中等应变呈蓝色，但少部分区域出现红色无应变区；4级，病灶的大部分区域呈红色无应变区；5级，病灶的全部或包括病灶周围在内的区域呈红色无应变区。
1～3级多见于乳腺良性病变，4～5级需考虑乳腺癌。
1级 2级 3级
4级 5级
2.甲状腺病变的弹性评分
1级，整个病灶皆呈蓝色中等应变区；2级，病灶的大部分区域呈蓝色中等应变区，但少部分区域出现红色无应变区；3级，病灶的大部分区域显示为红色无应变区；4级，病灶的全部区域皆表现为红色无应变区。
1～2级常见于甲状腺良性结节，3～4级多见于甲状腺癌。
1级 2级
3级 4级
3.浅表淋巴结病变的弹性评分
1级，淋巴结的蓝色中等应变区占据大部分区域，绿色高应变区面积次之，红色无应变区面积最小；2级，淋巴结的蓝色中等应变区占据大部分区域，红色无应变区面积
次之，绿色高应变区面积最小；3级，淋巴结的红色无应变区占据大部分区域，蓝色中
等应变区面积次之，绿色高应变区面积最小。
1～2级常见于良性淋巴结病变及血液病性淋巴结病变，3级须警惕淋巴结转移癌。
1级 2级 3级
弹性成像定量分析
百胜弹性定量测量分析（QELAXTO）采用原始测评信号测量分析，结合色阶以数值0-100相对表示组织的平均软硬度，同时以SD表示组织的软硬度的均匀性。
而两个不同感兴趣组织弹性的绝对值之比采用射频信号所得数值进行分析，以ELX1/X2表示。
如图所示：
Mean:感兴趣像素弹性平均值（0-100色阶表示）
SD:感兴趣像素弹性标准差
ELX1/X2：两个感兴趣像素弹性比值（弹性绝对值之比）
ElaXto TM超声弹性成像技术是一项秉承了传统超声无创性诊断优势的新兴检查技术，为乳腺、甲状腺、淋巴以及血管疾病等的诊断提供了新的思路和方向，尤其在乳腺病诊断方面有其独特的优势，因此该项技术是很具有临床价值的新技术，并将在多个应用领域中拓展和深入。