基于编码超声的振动声成像方法及应用研究

软组织的弹性模量和粘性系数是表征软组织力学特性的最佳指标，可广泛用于检测早期肿瘤和组织以及材料的定征，目前传统的影像学手段尚无法提供这些功能信息。本项目组在长期深入研究超声弹性成像的各类新方法基础上，针对其中存在的关键科学问题，创新性地提出用编码超声来激励软组织，使感兴趣区域局部振动而产生剪切波，并对扩谱编码方案、声辐射力产生机制、组织频率响应与其弹性和粘性参数的关系、剪切波在非均一性组织中的传播模式、微弱声信号的检测与处理、宽带超声换能器研究等方面进行有限元仿真、数学建模和系统构建，首次实现组织粘弹性的实时二维成像。本项目的研究将突破超声激励效率与检测灵敏度之间的相互制约，建立人体软组织中早期病变的完整数学模型和计算公式，提出全新的弹性成像与普通彩超成像融合的时序调控方法，建立组织力学特性的实时超声成像系统，为临床疾病诊断提供全新而可靠的手段。

本项目在执行期内主要开展了以下的工作：（1）研究超声编码激励与剪切波在软组织里的传播原理和数学模型，建立振动声成像研究平台，为后续研究奠定理论和实验基础；（2）进行超声编码激励与检测的新方法研究；（3）研究基于新方法构建成像系统的关键技术；（4）研制各种不同材料力学特性的粘弹性体模；（5）围绕超声弹性成像开展各种应用研究，包括动物实验、肝纤维化和血管弹性临床研究，以及标准制定。..本项目的研究完成了计划书的内容，取得了优异的成绩。项目组发表（包括接收）SCI论文28篇（包括IEEE UFFC, IEEE TBME, Ultrasound in Medicine and Biology, Medical Physics, PLoS ONE, BME online等本研究方向的顶级期刊），申请专利16项，制定国家标准1项。本项目的研究成果建立了基于编码超声的振动声成像的新理论和新方法，突破超声激励效率与检测灵敏度之间的相互制约，能实现软组织粘弹性的实时定量测量，为临床疾病诊断提供全新而可靠的手段。