在脉冲高强度聚焦超声波疗法中进行过渡性化气泡成像的动态模式分解

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 声学物理 声学物理
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 脉冲高强度聚焦超声波 (pHIFU) 在没有对比剂的情况下诱导化气泡以破坏组织.
• 绘制这些短暂的气泡和量化组织损伤是具有挑战性的,因为气泡的大小和快速溶解.
• 传统的泡多普勒成像受限于为血液流量优化的壁过器,而不是短暂的散射器.

研究的目的:

• 为了增强泡多普勒成像,用于利用动态模式分解 (DMD) 绘制暂时化气泡的图像.
• 提取气泡特征并开发定量指标来监测pHIFU处理进展.
• 为了比较DMD与传统多普勒壁过器的性能.

主要方法:

• 开发和在体中测试DMD,应用于用于洞腔泡映射的多普勒集.
• 用单值分解 (SVD) 和无限脉冲响应 (IIR) 高通波器对DMD进行比较.
• 在pHIFU治疗后,DMD应用于ex vivo组织数据,并与k-means集群用于模式跟踪.

主要成果:

• 在化材料中,DMD在绘制空腔气泡的过程中表现出了比SVD和IIR过器更好的性能.
• 活体成像显示了可物理解释的DMD模式,对应于气泡及其衰变速率.
• 使用k-means集群,可以追踪DMD模式,提供治疗进展的定量指标.

结论:

• 动态模式分解是泡多普勒成像的有效增强,可以精确地绘制短暂的空心气泡.
• 这种方法为在pHIFU治疗期间实时监测组织反应提供了新的定量指标.
• DMD为提高聚焦超声波治疗的精度和有效性提供了一个有前途的工具.