实时组织弹性成像压力反馈控制的实验研究

doi:10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2016.10.013

目的

探讨在实时组织弹性成像（RTE）检查过程中，通过定量反馈控制探头施加的压力范围与压放频率对应变比值（SR）测量重复性的影响。

方法

在HITACHI preirus型超声诊断仪，L74M线阵超声探头上加装压力传感器，使探头施加在组织上的压力范围及压放频率实时反馈在笔记本电脑上便于观察。15位不同熟练程度的超声医师分别在压力反馈信息引导下对硬度为80 kPa、直径为10.4 mm、深度为3.0 cm的超声仿体进行3组不同条件的弹性成像检查：组1为不加压力反馈的常规方法；组2施加0~80 g的压力范围、1.5次/s的压放频率的压力；组3施加40~120 g的压力范围、1.5次/s的压放频率的压力，3组条件下均获得满意的弹性成像图并测量SR值，每位操作医师每组条件下均获得15幅弹性成像图及相应的SR值。计算3组实验条件下不同医师SR测量值的CV值，采用单因素陪分析比较组与组之间CV值有无差异，两两比较采用SNK-q检验。

结果

3组实验条件下15名医师的CV值比较，差异有统计学意义（F=15.853，P<0.01），组2与组3的CV值均低于组1的CV值，差异均有统计学意义（q=4.732、5.038，P均<0.01），组2与组3的CV值比较，差异无统计学意义（q=0.625，P>0.05）。

结论

通过对RTE检查中的压力范围与压放频率进行定量控制来指导按压，较使用压放综合指标可提高其SR值测量的重复性，而当压力前负荷较小时对测量结果影响不大。

关键词: 弹性成像技术, 压力反馈, 应变比值, 变异系数

Objective

To explore the effect of quantitative feedback control of the range and the frequency of the probe pressure on the reproducibility of strain ratio (SR) measurement in real-time tissue elastography (RTE).

Methods

The interactive ultrasound elastography system was achieved by integrating compression force sensors on the L74M probe of HITACHI preirus. The real-time elastographic images were acquired and displayed on a computer. Strain images were acquired by 15 operators in 3 different methods by using an ultrasound elasticity QA phantom. Method 1 was the freehand measurement by the conventional probe. Method 2 applied a compression load of 0-80 g by the integrated probe (frequency=1.5/s). Method 3 applied a compression load of 40-120 g by the integrated probe (frequency=1.5/s). In our experiment, the three methods were tested by each of 15 operators on a single cylindrical target with the stiffness of 80 kPa, diameter of 10.4 mm and depth of 3 cm. Each operator acquired 15 strain ratios for each method.

Results

CV values had significant difference among 3 methods (F=15.853, P<0. 01) , Method 2 and Method 3 yielded lower CV values than that of Method 1 (q=4.732, 5.038, P<0. 01). CV values had no significant difference between method 2 and method 3 (q=0.625, P>0.05).

Conclusion

The interactive ultrasound elastography can improve the measurement reproducibility among different operators. The preload had limited effect on the results of elastography.

Key words: Elasticity imaging techniques, Interactive pressure feedback, Strain ratio, Coefficient of variability

图1 超声仿体（Elasticity QA，Model 049A，CIRS，Virginia，USA）

图2~4 组合探头外观图。图2示探头组件的正面观，压力传感器（箭头所示）；图3　示探头组件的侧面观；图4　示压力接触点（箭头所示）、超声探头和支持结构的底面观

图5 笔记本电脑操作面板图。面板图上方的红色方波为引导波形；蓝色波形为探头实时压力示数波形；面板图左下方为超声诊断仪上的实时超声图像

图6~8 三维打印模拟探头的校准实验。图6　示探头组件3个接触点的底面观；图7　示在果冻蜡仿体上校准实验；图8　示在猪肉皮上的校准实验

图9 果冻蜡仿体与猪肉皮2种介质表面上探头中间压力传感器示数与两侧压力传感器的压力示数和的线性分析

表1 15位医师在3组不同条件下进行RTE检查的SR值分布

医师	SR（ ±s）
医师	组1	组2	组3
1	1.92±0.17	1.98±0.11	1.92±0.10
2	2.25±0.30	1.89±0.15	2.04±0.12
3	2.03±0.24	1.75±0.16	2.03±0.15
4	1.86±0.16	2.01±0.16	2.08±0.11
5	1.98±0.17	1.98±0.15	2.16±0.13
6	1.97±0.14	2.16±0.12	2.04±0.17
7	2.35±0.26	2.01±0.17	1.88±0.14
8	2.19±0.29	1.98±0.10	2.11±0.13
9	2.36±0.12	2.04±0.13	2.14±0.11
10	2.16±0.26	2.01±0.14	2.17±0.16
11	1.98±0.28	2.05±0.16	2.14±0.14
12	2.01±0.18	2.03±0.14	2.19±0.13
13	1.81±0.20	1.98±0.11	2.07±0.16
14	1.98±0.17	1.99±0.15	2.01±0.18
15	2.03±0.19	2.03±0.12	2.05±0.14

表1 15位医师在3组不同条件下进行RTE检查的SR值分布

医师	SR（ ±s）
医师	组1	组2	组3
1	1.92±0.17	1.98±0.11	1.92±0.10
2	2.25±0.30	1.89±0.15	2.04±0.12
3	2.03±0.24	1.75±0.16	2.03±0.15
4	1.86±0.16	2.01±0.16	2.08±0.11
5	1.98±0.17	1.98±0.15	2.16±0.13
6	1.97±0.14	2.16±0.12	2.04±0.17
7	2.35±0.26	2.01±0.17	1.88±0.14
8	2.19±0.29	1.98±0.10	2.11±0.13
9	2.36±0.12	2.04±0.13	2.14±0.11
10	2.16±0.26	2.01±0.14	2.17±0.16
11	1.98±0.28	2.05±0.16	2.14±0.14
12	2.01±0.18	2.03±0.14	2.19±0.13
13	1.81±0.20	1.98±0.11	2.07±0.16
14	1.98±0.17	1.99±0.15	2.01±0.18
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The experimental study on the interactive real-time tissue elastography

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