通过使用低通道计数系统的3D弹性和反射张量成像进行体内肌肉特征化

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 医疗成像医学成像
• 超声波技术 超声波技术

背景情况:

• 3D超快超声波成像,包括3D剪切波弹性 (3D-SWE) 和反射张力成像 (BTI),为纤维组织提供生物力学见解.
• 当前的3D超快速成像系统需要大量的元素计数传感器,这限制了它们的临床适用性,并将它们限制在研究环境中.
• 鉴定骨肌肉和心肌等异型组织的特征需要先进的成像技术,能够辨别结构和机械特性.

研究的目的:

• 开发一个临床可移植的超声系统,集成3D弹性张量成像 (ETI) 和反射张量成像 (BTI) 用于异型组织的表征.
• 为了克服现有的3D超快超声系统中高通道计数传感器的局限性.
• 为了能够对异型组织的功能变化 (刚性) 和结构性质进行非侵入性评估.

主要方法:

• 开发一个低频道数 (128通道) 的超声波系统,使用一个俯视系统和一个2.5MHz矩阵传感器.
• 使用异性质和纤维化幻影来展示系统性能.
• 在受控收缩水平下,在健康志愿者的双臂肌肉上进行体内可行性研究.

主要成果:

• 该系统成功地研究了收缩期间肌肉度的功能变化,剪切波的速度从3.2±0.20m/s增加到6.6±0.58m/s.
• 在肌肉收缩过程中,弹性分数异构性显著从0.26±0.04增加到0.49±0.07.
• 背散张力成像显示,无论收缩水平如何,纤维组织和连贯分数异构性保持不变 (0.27±0.05).

结论:

• 开发的新型超声波装置使无异型组织的非侵入性表征成为可能.
• 该系统可以有效地区分压力诱导的异构性 (功能变化) 和固有的结构异构性.
• 这项技术在诊断和了解肌肉骨和心肌病理方面具有显著的应用前景.