提高准静态弹性成像运动估计精度的算法及其仿体实验研究

超声弹性成像作为一种新兴的成像技术手段,可以对病理组织和正常组织的结构性弹性差异进行成像。由于各种良恶性肿瘤以及物理治疗形成的损伤会使得局部组织弹性发生明显变化,因此,采用超声弹性成像检测病变组织或者物理治疗形成的损伤具有重要意义。弹性成像的基础建立在对外力作用下组织运动的精确估计上,在准静态弹性成像中,即为检测轴向外力缓慢施压所造成的组织纵向运动。然而由于非纵向运动,边界条件和设备噪声等因素的影响,实际运动估计中需要通过算法消除各种因素的干扰。本研究采用了一系列方法来提高运动估计的精度,即首先采用二维互相关算法,减小组织横向运动对位移估计的干扰;然后采用分段线性拟合的算法剔除了位移估计中的奇异点,并通过二维中值滤波算法平滑了位移数据;最后采用基于小波变换的低通数字差分算法,成功的抑制了位移数据中的高频噪声对应变估计结果的干扰,并比较了该算法相对于数字低通差分滤波器和直接差分算法的应变估计效果。开展了多层仿体实验和包含有柱状硬物的仿体实验验证了这些算法的可行性。研究表明,通过一系列运动估计算法的改进,可以大大提高运动估计的准确性,降低了图像噪声。

准静态弹性成像技术检测聚焦超声致离体组织损伤

目的用准静态弹性成像检测聚焦超声(FUS)在离体组织中形成的损伤。方法在仿体实验中采取多种方法提高运动估计的精度。通过分段线性拟合等算法对位移数据进行后处理,优化位移估计结果,采用基于小波变换的数字低通差分算法抑制应变估计中高频噪声的干扰。在此基础上用准静态弹性成像检测FUS在离体猪肌肉组织中形成的损伤。结果采用分段线性拟合算法和基于小波变换的数字低通差分算法可显著改善运动估计的准确性。弹性成像可检测小剂量FUS辐照后在组织内形成的损伤,主要表现为损伤区域的力学特性与周围组织具有明显差异。结论弹性成像可用于评价FUS形成的组织损伤。