نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی

2 مرکز مشاوره بیماری‌های گوارش و کبد تهران

10.22041/ijbme.2012.13169

چکیده

بررسی میزان سفتی بافت، یکی از روش‌های مهم تشخیص بیماری‌ها است. این روش در ابتدا به صورت تهاجمی بوده ولی امروزه تلاش‌های متعددی برای دستیابی بهروش‌های غیرتهاجمی،تحت عنوان الاستوگرافیصورت پذیرفته است. داده پایه‌ای که در الاستوگرافی مورد استفاده قرار می‌گیرد، جابجایی نسبی بافتاست که به کمک امواج فراصوترصدمی‌شود.در این سیستم‌ها، برای بدست آوردن میدان جابجایی، ابتدا یک تصویر از بافت اصلی تهیه شده و سپس با تصویری که از همان بافت پس از اعمال اندکی تحریک مکانیکی گرفته شده است، مقایسه می‌شود. کرنش (استرین) مکانیکی با محاسبه گرادیان تخمین میدان جابجایی، به صورت تصویری با سطوح خاکستری که الاستوگرام (تصویر کرنش) نام دارد، نمایش داده می‌شود. بر اساس نحوه ایجاد تحریکات مکانیکی در بافت، الاستوگرافی با امواج فراصوتبه چهار دستة الاستوگرافی استاتیک، دینامیک، موج برشی و غیرفعال تقسیم بندی می‌شوند. در نوع استاتیک اعمال نیرو به بافت توسط پزشک انجام می‌شود که به دلیل وابستگی به مهارت پزشک، نتایج قابل استناد نیست. در نوع دینامیک حرکت بافت توسط لرزاننده خارجیبه صورت ممتد انجام می‌شود که برای جلوگیری از تداخل تحریکات باید از سیستم‌های تصویربرداری فوق سریع بهره گرفت که مشکلات عدم دسترسی و هزینه بالا را در پی خواهد داشت. الاستوگرافیمبتنی بر موج برشی که امروزه به عنوان روش غالب در سیستم‌های الاستوگرافی مورد استفاده قرار گرفته است، مانند روش دینامیک دارای لرزاننده خارجی بوده ولی چون تحریک به صورتلحظه‌ای اعمال می‌شود، مشکل تداخل تحریکات را ندارد. در روش غیرفعال،از حرکات فیزیولوژیکی بدن برای اعمال نیرو به بافت استفاده می‌شود.این روش در حال حاضر در مرحله تحقیقاتی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Novel Methods For Elastography of Soft Tissue Using Ultrasound Waves

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hasan Moradi 1
  • Mohammad Sajad Manuchehri 1
  • Reza IraniRad 2

1 Department of Biomedical Engineering, AmirKabir University of Technology

2 Tehran Gastroenterology and Hepatology Center

چکیده [English]

During the centuries, palpation has always been a crucial procedure in diagnosing the diseases. At first, these procedures were invasive, but nowadays numerous attempts by the name of elastographyhave been madeforreaching to noninvasive methods. Elastography􀂶s basic datais tissue􀂶s relative displacement which is tracked by ultrasound waves. First in these systems in order to attain the displacement􀂶s gradient, an image of tissue is taken and then it is compared to image of that same tissue after applying a small mechanical impulse into it. Mechanical strain is calculated by estimating the displacement􀂶s gradient and demonstrated as an image with gray levels named elastogram (strain􀂶s image) .Based on how the mechanical vibration is given, ultrasound-elastography will separate into four categories as follows: static, dynamic, shear-wave and passive elastography. In static-elastography, the force is applied manually by the clinician and therefore it depends on operator􀂶s skill and cannot be considerable. In dynamic type the movement of tissue is constantly provided by an external vibrator, so in order to prevent the interference of impulses we must use a rapid imaging system that eventually will cost extra expense and unavailability. Shear-wave elastography which currently is the most common method used in elastography systems,has an external vibratorLike dynamic method, but due to momentary impulses, it skips the problem of impulse interference. In passive method, physiologic movements of body will be given to tissue as itsvibration. This technique is hypothetical yet.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tissue Stiffness
  • Transient Elastography
  • Static Elastography
  • Shear Wave
  • RF Signal Processing

[1]     E. O. J. K. T. Konofagou, "elastography from theory to clinical applications," Summer Bioengineering Conference, 2003.

[2]     H. Rivaz and R. Rohling, "A Hand-Held Probe for Vibro-Elastography," Med Image Comput Comput Assist Interv., p. 613–620, 2005.

[3]   A. Sarvazyan, "Elastic Properties of Soft Tissue.," in Handbook of Elastic Properties of Solids, Liquids, and Gases., 2001, pp. 107 127.

[4]     Skovoroda et al., "Quantitative analysis of the mechanical characteristics of pathologically changed soft biological tissues.," Biophysics, pp. 1359-1364, 1995.

[5]     س. صادقی، "الاستوگرافی آلتراسوند با استفاده از تحلیل EMD"، هجدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران، 1390.

[6]     B. A. Zahiri Azar.R., "Dynamic elastography using delay compensated and angularly compounded high frame rate 2D motion vectors," IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings,1616-19, 2010.

[7]     G. C. S. Karim, "Passive in vivo elastography from skeletal muscle noise," Applied Physics, 2007.

[8]     T. C. S. Gallot, "Passive Elastography: Shear-Wave Tomography From Physiological-Noise Correlation in Soft Tissues," IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL, pp. 1122-1126, 2011.

[9]     M. Friedrich, "Liver Fibrosis in Viral Hepatitis:Noninvasive Assessment with Acoustic Radiation Force Impulse Imaging versus Transient Elastography," ULTRASONOGRAPHY, 2009.

[10] C. Matthew W., "Shear elastic modulus estimation from indentation and SDUV on gelatin phantoms," IEEE Transaction on Biomedical Engineering, p. 1706–1714, 2011.

[11] F. K. Palmeri M., "Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Imaging of the Gastrointestinal Tract," Ultrason Imaging, pp. 75-88, 2005 .

[12] Ş. R. P. A. Sporea I., "Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)--a new modality for the evaluation of liver fibrosis.," Medical Ultrasonography, pp. 26-31, 2010.

[13] B. S. Garra, "Selected methods for imaging elastic properties of biological tissues," Annu.Rev. Biomed. Eng, pp. 57-78, 2003.

[14] M. Friedrich, "Liver Fibrosis in Viral Hepatitis:Noninvasive Assessment with Acoustic Radiation Force Impulse Imaging versus Transient Elastography," ULTRASONOGRAPHY, 2009.

[15] L. Abenavoli, C. Corpechot and R. Poupon, " Elastography in hepatology," Can J Gastroenterol, , 2007.

[16] M. M. S. Scholz, " free hand elastography and vibrography for resection of gliomas and other brain tumors," Neurosurgery, 2010.

[17] L. Sandrin, J.-L. Gennisson and S. Catheline, "Shear Elasticity Probe for Soft Tissues with 1-D transient Elastography," , ieee transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 2002.

[18] L. Sandrin and S. Catheline, "Shear Modulus Imaging with 2-D Transient Elastography," ieee transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 2002.

[19] J. Ophir, "Elastography: Imaging the Elastic Properties of Soft Tissues with Ultrasound," Journal of Medical Ultasonics, 2002.

[20]            F. Greenleaf, "Elastography in hepatology," Can J Gastroenterol, 2007.

[21] J. H. H. Buijs, "Predicting target displacements using ultrasound elastography and finite element modeling.," IEEE Transaction Biomedcal Engineering, pp. 3143- 3155, 2011.

[22] R. Lopata, "Performance evaluation of methods for two dimensional displacement and strain estimation using ultrasound radio frequency data," Ultrasound Med. Bio, pp. 796-812, 2009.

[23] R. Zahiri Azar and S. E. Salcudean, "Time-Delay Estimation in Ultrasound Echo Signals Using Individual Sample Tracking," IEEE Transactions on Ultrasonics,Ferroelectrics and Frequency Control, pp. 2640-2650, 2008.

[24] O. M. M. S. Friedrich-Rust M, "Performance of transient elastography for the staging of liver fibrosis: a meta-analysis.," Gastroenterology, pp. 960-974, 2008.

[25] V. Lédinghen, "Transient elastography (FibroScan)," Gastroentérologie Clinique Biologique,58–67, 2008.

[26] R. Z. Azar and A. Baghani, "Dynamic elastography using delay compensated and angularly compounded high frame rate 2D motion vectors," IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, 2010.