基于剪切波频散超声振动技术的大鼠肝纤维化粘弹性测量

肝纤维化会引起肝脏组织力学特性的变化，剪切波频散超声振动技术可以无创定量地测量肝脏组织的粘弹性。本研究采用大鼠肝纤维化动物模型，利用剪切波频散超声振动技术，基于粘弹性Zener模型同时得到大鼠肝纤维化组织的粘性和弹性系数。研究结果显示剪切波的速度在不同频率是频散的，肝脏组织的粘性对剪切波具有影响。基于Zener模型得到肝纤维化F0-F4期的弹性系数和粘性系数的平均值范围分别为0.76-2.93kPa和1.09-2.01Pa·s，弹性系数随着肝纤维化程度的加深存在明显递增的趋势。弹性系数的受试者工作特征曲线面积（ AUROC）值为0.92（﹥=F2），0.98（﹥=F3），和0.99（F4），粘性系数的AUROC下值面积值为0.85（﹥=F2），0.71（﹥=F3）和0.73（F4）。弹性系数对肝纤维化进行分期相对于粘性系数更加灵敏。

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。

超声剪切波弹性及频散成像技术检测健康成人肝脏黏弹性的参考值范围

目的:探讨基于超声剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)及剪切波频散成像(shear wave dispersion,SWD)技术检测健康成人肝脏黏弹性的最优测量方法及医学参考值范围。方法:选择2020年5月至10月复旦大学附属中山医院的健康体检者50例,行肝脏SWE及SWD检测,分析不同肝脏检测部位、不同取样面积及年龄、性别对测值的影响,进一步确定健康人群的肝脏黏弹性的参考值范围。结果:肝右叶S5/S6段切面检测的成功率高于肝左叶最大切面(100%vs 76%),结合肝右叶测值内部一致性和离散程度均优于肝左叶测值,肝右前叶为测量的最佳位置;不同取样面积(直径10 mm及20 mm)的肝脏SWE及SWD测值差异无统计学意义;不同年龄组及不同性别组间肝脏SWE及SWD测值差异无统计学意义。结论:应用剪切波黏弹性技术检测肝脏黏弹性成功率高,稳定性好,肝右前叶为最佳测量部位,不同取样面积、性别及年龄对测值无明显影响。推算肝脏SWE参考值范围为3.93~8.75 kPa;肝脏SWD参考值范围为8.80~14.99 m/(s·MHz)。

超声剪切波频散成像评估颈动脉黏弹性

目的探讨超声剪切波频散技术检测颈动脉黏弹性的可行性。方法将45例患者根据年龄分为≥50岁组(n=23)和<50岁组(n=22)。采用剪切波频散技术测量颈总动脉浅壁和深壁的剪切波弹性模量值(SWES和SWED)、颈总动脉浅壁和深壁的剪切波频散值(SWDS和SWDD);同时测量颈总动脉脉搏波传播速度(PWV)。比较2组间各黏弹性指标差异,并分析其与年龄、血压和PWV的相关性。结果经体质量指数、收缩压(SBP)和舒张压(DBP)校正前后,<50岁组SWES、SWED、SWDS和SWDD均大于≥50岁组(P均<0.05)。颈总动脉剪切波弹性模量值与年龄、SBP、DBP和PWV呈负相关(r=-0.282、-0.374、-0.321、-0.256,P均<0.05)。≥50岁组中颈总动脉剪切波频散值与PWV呈负相关(r=-0.393,P=0.038),<50岁组中与SBP呈正相关(r=0.366,P=0.048)。结论超声剪切波频散技术可无创、定量评估颈总动脉黏弹性。

基于超声剪切波频散成像探讨颈动脉黏弹性与血流动力学的相关性

目的应用超声剪切波频散(USWD)技术检测颈动脉黏弹性,探讨其与血流动力学的相关性。方法招募既往无心脑血管事件病史志愿者45例,依据年龄中位数分为高年龄组(≥50岁,n=23)和低年龄组(<50岁,n=22)。采用USWD技术检测受试者颈总动脉,获取颈总动脉剪切波弹性指标动脉壁剪切波弹性模量(SWER)值和剪切波黏性指标动脉壁剪切波频散(SWDR)值;用多普勒超声获取颈总动脉血流动力学参数[速度时间积分(VTI)、收缩期峰值流速(PSV)、舒张末期流速(EDV)和平均流速(MFV)]。采用Pearson相关分析分析SWER和SWDR与血流动力学参数的关系。结果与低年龄组比较,高年龄组受试者颈总动脉SWER和SWDR均减小(P均<0.05)。高年龄组受试者颈总动脉VTI、PSV、EDV和MFV均小于低年龄组(P<0.05,P<0.01)。颈总动脉剪切波弹性指标SWER与血流动力学参数VTI、PSV、EDV和MFV呈正相关(r=0.354、0.400、0.467和0.310;P<0.01,P<0.05);剪切波黏性指标SWDR与VTI和PSV呈负相关,而与MFV呈正相关(r=-0.481、-0.522和0.352,P均<0.01)。结论 USWD技术可鉴别颈动脉黏弹性指标的变化,这种变化与血流动力学改变有关。

超声射频技术及实时剪切波弹性成像对中老年2型糖尿病患者颈动脉功能的评价

回顾性收集2016年2月～2017年11月90例中老年T_2DM患者,分成合并高血压组、血压正常组,应用超声射频技术检测双侧颈动脉内-中膜厚度、颈动脉管径和环向弹性模量参数脉搏波传导速度;应用实时剪切波弹性成像检测双侧颈动脉浅臂纵向弹性模量参数平均模量的平均值、最大弹性模量的平均值。结果 CIMT、CCAD、PWV、MEmean、MEmax值:合并高血压组与正常组差异P<0.05;CIMT、CCAD、PWV、MEmean、MEmax诊断糖尿病患者的颈动脉硬化AUC对比差异不明显,P>0.05。结论超声射频技术和实时剪切波弹性成像技术在中老年2型糖尿病早期大血管病变筛查诊断中效能相当,且操作简单、耗时短。

超声剪切波频散成像用于肝脏弥漫性病变研究进展

肝脏本质为黏弹性体,兼具黏性和弹性力学特性。黏性反映肝组织抗形变能力,是表征组织病理变化的重要参数;但目前多数商用超声弹性成像忽略肝组织的黏性特征而将其假设为纯弹性体。超声剪切波频散(SWD)成像可同时获得反映肝脏黏性和弹性的相关参数,为评估肝脏弥漫性病变提供全新的视角。本文就超声SWD成像原理及其在肝脏弥漫性病变中的研究进展进行综述。

基于超声剪切波技术探讨颈动脉粘弹性与其机械特性的关系

目的应用超声剪切波频散(SWD)技术检测颈动脉粘弹性,初步探讨其对动脉机械特性的影响。方法招募无心脑血管疾病的志愿者45例,依据年龄中位数分为高年龄组(≥50岁)23例和低年龄组(<50岁)22例。应用SWD检测受试者颈总动脉粘弹性,获取颈动脉弹性模量(SWER)、粘性指标(SWDR),以及左、右侧颈动脉最大和平均环壁张应力(L-PTS、L-MTS、R-PTS、R-MTS)。比较两组上述各参数的差异;分析SWER和SWDR与L-PTS、L-MTS、R-PTS、R-MTS的相关性。结果与低年龄组比较,高年龄组颈总动脉SWER和SWDR均减小,差异均有统计学意义(均P<0.05);高年龄组中仅R-PTS较低年龄组者小,差异有统计学意义(P<0.05)。SWER与R-PTS、R-MTS、L-PTS、L-MTS均呈正相关(r=0.218、0.359、0.209、0.369,均P<0.05);SWDR与R-PTS、R-MTS、L-PTS、L-MTS不相关。结论颈总动脉环壁张应力与其弹性指标相关,而与其粘性指标不相关。

二维超声剪切波弹性成像及频散成像在诊断代偿期肝硬化高风险食管胃静脉曲张中的临床价值

目的:分析代偿期肝硬化高风险食管胃底静脉曲张诊断中应用二维超声诊断剪切弹波成像与频散成像的临床价值。方法:以2022年1月~2023年8月本院接诊的100例代偿期肝硬化患者为观察对象,在胃镜前对全部患者分别予以二维超声剪切波弹性成像与频散成像,基于胃镜诊断结果,评价两种成像方案对于高风险食管胃底静脉曲张的筛查预测诊断效能。结果:在高风险食管胃底静脉曲张的筛查预测诊断中,剪切波频散成像的诊断灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值高于对照组,组间差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:在代偿期肝硬化高风险食管胃底静脉曲张预测分析中,二维超声剪切波频散成像较弹性成像的预测效能较佳,其可在一定程度上预测食管胃底静脉曲张的发生。

多模态超声评估代谢相关脂肪性肝病脂肪变性的研究

目的探讨多模态超声检查在早期评估单纯性代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)脂肪变性的应用价值。方法回顾性分析2021年10月~2022年11月于华北理工大学附属医院就诊的单纯性MAFLD患者(MAFLD组)161例及健康体检者(对照组)54例。所有研究对象均行核磁共振(MRI)、肝脏质子密度脂肪分数(PDFF)成像及超声衰减系数成像(ATI)、剪切波弹性成像(SWE)、剪切波频散成像(SWD)检查。以MRI-PDFF诊断结果确定研究对象是否有肝脏脂肪变性。应用受试者工作特征(ROC)曲线评价ATI参数、SWE参数、SWD参数及其联合诊断肝脏脂肪变性的诊断效能。结果MAFLD组ATI、SWE、SWD参数均高于对照组,超声定量指标诊断MAFLD脂肪变性的最佳截断值:ATI为0.635dB/(cm·MHz),SWE为6.15kPa,SWD为12.91(m/s)/kHz;ATI+SWD联合诊断模型的最佳截断值为0.673。对应的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.950、0.644、0.631、0.950(P<0.05)。结论多模态超声检查技术可用于早期诊断单纯性MAFLD脂肪变性;ATI检查是较为准确、简单、便捷的检查方法,其单独诊断效能与ATI+SWD的联合诊断效能相当。

声-超声检测技术

声-超声技术用以评估弥散缺陷分布以及由此产生的材料力学性质变化,已成功应用于金属、复合材料、粘接结构和木材等的无损检测。综述了声-超声检测技术发展现状。在阐述声-超声技术基本思想的基础上,分析了声-超声检测系统的组成及影响检测结果的各种因素。重点讨论了传播模型研究中的自然模态和频散模态分析,以及信号处理方法中的应力波因子法、超声波衰减率法和统计分析法等。最后对声-超声技术进一步研究的关键技术进行了展望。

剪切波频散成像和弹性成像联合血清学指标的预测模型在肝纤维化分期中的应用价值

目的探讨剪切波频散成像(SWD)和弹性成像(SWE)联合血清学指标的预测模型在肝纤维化分期中的应用价值。方法前瞻性收集2021年1月至2022年9月因肝功能异常就诊于复旦大学附属华山医院并进行肝穿刺活检患者219例,其中男130例,女89例,年龄18~76(42±12)岁。所有患者穿刺前均接受SWD和SWE检查。同时收集血清学指标[丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)和γ‑谷氨酰转肽酶(GGT)]。以病理肝纤维化分期(S0~S4期)为标准,分析总体人群的频散斜率和弹性模量在不同纤维化分期中的分布。将总体人群以入组时间按7∶3分为训练集(156例)和验证集(63例)。训练集中,使用二元logistic回归分析肝纤维化≥S2期和S4期的影响因素。用R语言构建诊断≥S2期和S4期预测模型,用曲线下面积(AUC)评价模型并进行校准验证。结果频散斜率和弹性模量随纤维化严重程度而增加,在不同纤维化分期中差异具有统计学意义(均P<0.001)。训练集中,频散斜率、弹性模量、ALT、AST和GGT是肝纤维化≥S2期和S4期的影响因素(均P<0.05),基于这些指标构建预测模型。训练集中,预测模型、SWD和SWE诊断肝纤维化≥S2期的AUC分别为0.743(95%CI:0.665~0.821)、0.709(95%CI:0.628~0.790)和0.725(95%CI:0.647~0.804),诊断肝纤维化S4期的AUC分别为0.988(95%CI:0.968~1.000)、0.908(95%CI:0.852~0.963)和0.974(95%CI:0.945~1.000);验证集中,预测模型、SWD和SWE诊断肝纤维化≥S2期的AUC分别为0.735(95%CI:0.612~0.859)、0.658(95%CI:0.522~0.793)和0.699(95%CI:0.570~0.828),诊断肝纤维化S4期的AUC分别为0.976(95%CI:0.937~1.000)、0.872(95%CI:0.757~0.988)和0.948(95%CI:0.889~1.000)。校准曲线显示训练集和验证集中预测模型一致性好。结论SWD和SWE联合血清学的预测模型有助于无创诊断肝纤维化程度。

超声剪切波频散成像评估慢性乙肝炎症活动度的临床价值

目的:探讨超声剪切波频散成像评估慢性乙型肝炎患者肝炎症活动度的临床价值。方法:前瞻性纳入2020年12月至2021年12月于北京大学第三医院和首都医科大学附属北京地坛医院行肝脏穿刺活检的慢性乙型肝炎患者52例。对患者进行超声剪切波频散成像测量其肝硬度(LS)和剪切波频散斜率(SWDS),收集基线资料和肝功能指标。通过病理检查明确肝脏炎症分级(G0~G4)和纤维化分期(S0~S4)。通过单因素和多因素线性回归分析确定SWDS与各项指标之间的关系。根据肝脏炎症活动度的病理分级进行分组,比较三组间各项指标的差异,并分析SWDS、LS及肝功能指标与肝脏炎症活动度的相关性。采用ROC曲线评估不同指标对肝脏炎症活动度的诊断效能,通过Delong检验比较不同指标间的诊断效能。结果:炎症和纤维化为SWDS的独立影响因素(均P<0.05);不同炎症活动度组间丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、LS和SWDS差异有统计学意义(均P<0.05),两两比较显示,G2及G3组SWDS和LS显著高于G1组(均P<0.001),ALT仅在G1与G2组间差异有统计学意义(P<0.05),AST仅在G1与G3组间差异有统计学意义(P<0.05);SWDS和LS与肝脏炎症活动度之间分别呈正向强相关(r_(s)=0.728,P<0.001)和正向中等相关(r_(s)=0.679,P<0.001),ALT和AST与肝脏炎症活动程度之间相关性较弱(r_(s)=0.376,P<0.05;r_(s)=0.485,P<0.001);SWDS诊断肝脏炎症≥G2级的ROC曲线下面积、敏感性和特异性分别为0.965、0.933和0.865。结论:SWDS在评估慢性乙型肝炎患者≥G2级肝脏炎症活动度方面具有一定价值。

二维傅立叶变换在Lamb波模式识别研究中的应用

用二维傅立叶变换对实验测定的 L amb波信号进行分析。该方法是在波的传播路径方向上 ,对一系列等间距位置接收到的时间信号进行二维傅立叶变换。给出了各向同性和各向异性媒质中传播的 L am b波频散曲线的数值和实验结果。研究表明 ,二维傅立叶变换能有效地识别 L amb波模式。

初步探讨颈动脉黏弹性与血流剪切率的相关性

目的·应用超声剪切波频散(ultrasonic shear wave dispersion,USWD)技术检测颈动脉黏弹性,初步探讨其与血流剪切率的相关性。方法·招募2018年12月—2019年1月于上海交通大学附属第一人民医院普外科住院的患者45例,依据年龄中位数将其分为高年龄组(≥50岁)和低年龄组(<50岁)。采用USWD技术检测患者颈动脉的黏弹性,获取颈动脉剪切波弹性(shear wave elasticity,SWER)和剪切波频散(shear wave dispersion,SWDR),以及其血流最大剪切率(maximum shear rate,SRmax)和平均剪切率(mean shear rate,SRmean)。采用Pearson相关分析评估SWER和SWDR与血流剪切率的相关性。结果·①与低年龄组比较,高年龄组患者颈动脉SWER、SWDR、SRmax和SRmean均较低(均P<0.05)。②在所有患者中,颈动脉弹性指标SWER和黏性指标SWDR分别与SRmax和SRmean呈正相关(均P<0.05)。结论·基于USWD技术的颈动脉黏弹性指标与血流剪切率密切相关,其有望为颈动脉疾病的研究提供新的视角。

二维超声物理模拟的波场快照实现

本文基于二维模型的超声地震物理实验,提出了二维地震波场快照的获取方法,并得到了均匀半空间和横向非均匀半空间模型的二维波场快照.以两种模型的实验观测和处理后数据绘制的波场快照以及近自由表面记录的瑞利面波的频散特征,与对应的二维数值模拟的结果对比,二者具有很好的一致性,验证了超声技术模拟波场快照方法的可行性和可信性.研究结果表明,本文提出的物理模拟方法具有直观地揭示二维复杂介质中全波震像的时空响应特征的优势.此外,比较于基于动态光弹法对实验材料的透明性限制,该方法可适用于目前超声模型实验中的所有模型材料,故其在超声物理实验中具有很好实际应用价值.

探究SWE、SWD在横纹肌溶解症所致急性肾损伤中的应用

目的:应用二维超声剪切波弹性成像(SWE)及剪切波频散成像(SWD)技术对横纹肌溶解症(RM)合并急性肾损伤(AKI)评估。方法:选取2021年9月至2022年9月我院急诊科确诊为RM合并AKI的患者25例为RM-AKI组,另选取健康体检者30例为对照组。应用二维常规超声及SWE、SWD技术检查两组双侧肾脏,记录双肾大小(长径、宽径)、肾皮质(中部)的SWE图像平均杨氏模量(Em)及SWD值,另收集入组者肾功能血清指标值:血肌酐(Scr),血清胱抑素C(CYSC),血尿酸(SUA),比较超声与血液指标的相关性,ROC曲线探究SWE、SWD及二者联合的诊断效能。结果:与对照组比较,RM-AKI组常规二维超声(肾脏长径与宽径)无明显差异。RM-AKI组右肾中部肾皮质SWE Em(12.7±2.07)KPa、SWD(11.36±1.60)m·s^(-1)·MHz-1较对照组肾脏同部位的SWE Em(9.5±1.58)KPa、SWD(9.14±1.30)m·s^(-1)·MHz-1明显增高;RM-AKI组左肾中部肾皮质SWE的Em(12.5±1.92)KPa、SWD(11.78±1.73)m·s^(-1)·MHz-1较对照组左肾同部位的Em(9.3±1.54)KPa、SWD(9.19±1.25)m·s^(-1)·MHz-1明显增高,RM-AKI组左、右肾SWE的Em及SWD值明显高于对照组。肾皮质的Em及SWD与Scr、CYSC、SUA呈正相关(r>0.5)。SWE、SWD诊断RM并发AKI的ROC曲线下面积(AUC)分别为87.8%(95%CI 76.2%~95.1%),83.6%(95%CI 71.2%~92.2%),二者联合诊断的AUC为90.1%(95%CI 79%~96%),联合诊断效能高于SWD,而SWE、SWD两种方法比较,差异无统计学意义。结论:SWE联合SWD技术可以有效评估RM合并AKI,联合诊断效能明显高于单一的SWD技术。