Ultrasonic Imaging

Để đánh giá dải động của mô được hình ảnh hóa bằng đàn hồi học, hành vi cơ học của các mẫu mô vú và tuyến tiền liệt dưới tải trọng nén đã được nghiên cứu. Một mô hình cho tải trọng đã được xác thực và sử dụng để hướng dẫn thiết kế thí nghiệm nhằm thu thập dữ liệu. Mô hình này cho phép sử dụng các mẫu nhỏ có thể được coi là đồng nhất; giả định này đã được xác nhận qua phân tích mô học. Các mẫu được thử nghiệm ở ba tốc độ biến dạng để đánh giá tính chất viscoelastic của vật liệu và xác định tính hợp lệ của việc mô hình hóa mô như là một vật liệu đàn hồi với các tốc độ biến dạng quan tâm. Đối với tần số tải trên 1 Hz, mô đun lưu trữ chiếm trên 93% mô đun phức tạp. Dữ liệu cho thấy mô mỡ vú có mô đun không đổi trong khoảng biến dạng được thử nghiệm trong khi các mô khác có mô đun phụ thuộc vào mức độ biến dạng. Các mẫu mô xơ từ vú được phát hiện cứng hơn từ 1 đến 2 bậc so với mô mỡ. Mô tuyến vú bình thường có mô đun đàn hồi tương tự như mô mỡ ở mức biến dạng thấp, nhưng mô đun của mô tuyến tăng lên một bậc so với mô mỡ ở mức biến dạng cao. Các khối u vú cứng hơn các mô khác ở mức biến dạng cao hơn; các khối u in situ tại ống dẫn có mức độ biến dạng thấp tương tự như mô mỡ và cứng hơn nhiều so với mô tuyến ở mức biến dạng cao. Các khối u xâm lấn ống dẫn cứng hơn bất kỳ mô vú nào khác. Mô tuyến tiền liệt bình thường có mô đun thấp hơn so với mô đun của các khối u tuyến tiền liệt đã thử nghiệm. Mô từ tuyến tiền liệt có tăng sản lành tính (BPH) có giá trị mô đun thấp hơn đáng kể so với mô bình thường. Có sự khác biệt không đổi nhưng không đáng kể về mô đun giữa các mô được lấy từ phần trước và phần sau của tuyến.

Phân tích lâm sàng về hình ảnh siêu âm vú được thực hiện một cách định tính, thông qua hệ thống báo cáo và dữ liệu hình ảnh siêu âm vú (US BI-RADS), vốn giúp chuẩn hóa các đánh giá hình ảnh. Hai mô tả trong từ điển này, "đặc điểm âm trở sau" và "mẫu phản xạ" trong một khối u, có mối liên hệ trực tiếp với các tham số siêu âm định lượng (QUS), cụ thể là sự suy giảm siêu âm và hệ số phản xạ trung bình (BSC). Mục đích của nghiên cứu này là để định lượng sự suy giảm siêu âm và phản xạ trong các khối u vú, đồng thời điều tra các đặc tính QUS này như là các dấu hiệu chẩn đoán phân biệt tiềm năng. Các tín hiệu phản xạ tần số vô tuyến (RF) được ghi nhận từ những bệnh nhân có khối u vú trong một phiên hình ảnh siêu âm đặc biệt trước khi thực hiện sinh thiết lõi. Dữ liệu cũng được lấy từ một mô hình chẩn đoán được đặc trưng hóa tốt với các cài đặt hệ thống giống hệt nhau. Các khối u bao gồm 14 fibroadenoma và 10 carcinomas. Sự suy giảm cho đường âm thanh gần khối u được ước lượng ngoại tuyến bằng cách sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất với các ràng buộc. Các BSC được ước lượng bằng phương pháp mô hình giả định tham chiếu (RPM). Hệ số suy giảm trong mỗi khối u được đánh giá bằng cả phương pháp RPM và phương pháp lai, và đường kính của phần tử hiệu quả (ESD) được ước lượng bằng cách sử dụng mô hình yếu tố hình Gaussian. Các ước tính suy giảm thu được bằng RPM khớp với các ước tính được thực hiện bằng phương pháp lai trong tất cả các trường hợp ngoại trừ hai khối u. Độ dốc trung bình của hệ số suy giảm so với tần số đối với carcinomas cao hơn 20% so với độ dốc trung bình của fibroadenomas. Tích của hệ số suy giảm và kích thước chiều trước-sau của khối u được tính để ước lượng tổng sự suy giảm cho mỗi khối u. Giá trị này tương quan tốt với đánh giá BI-RADS về "đặc điểm âm trở sau" được đánh giá định tính từ hình ảnh thang xám. Gần như tất cả các khối u đều được mô tả là "hạ âm", vì vậy không thể đưa ra những tuyên bố mạnh mẽ về mối tương quan của kết quả mẫu phản xạ trong BI-RADS với các giá trị BSC trung bình. Tuy nhiên, hầu hết các carcinomas cho thấy giá trị BSC tần số trung bình thấp hơn so với fibroadenomas. Giá trị ESD trung bình một mình không phân biệt được loại khối u, nhưng fibroadenomas có sự biến đổi lớn hơn về ESD trong ROI so với các carcinomas xâm lấn ống dẫn. Nghiên cứu này chứng tỏ tiềm năng sử dụng các tham số suy giảm và QUS liên quan đến BSC như là các mô tả định lượng.

Dữ liệu đã được công bố trước đây về mối phụ thuộc của tốc độ lan truyền vào nhiệt độ trong các mô thường chỉ trải rộng trong các khoảng nhiệt độ lên tới 60°C. Tuy nhiên, với việc sử dụng ngày càng nhiều các liệu pháp xâm lấn nhiệt, thông tin về sự biến đổi của tham số này trong các khoảng nhiệt độ cao hơn là rất cần thiết. Các phép đo tốc độ lan truyền siêu âm và suy giảm trong mô ngoài cơ thể (in vitro) ở các nhiệt độ riêng lẻ từ 25 đến 95°C đã được thực hiện trên gan, cơ bắp, thận và tuyến tiền liệt của chó với các tần số trung tâm 3 và 5 MHz. Mục tiêu là cung cấp thông tin cho việc hiệu chuẩn các thuật toán giám sát nhiệt độ trong quá trình điều trị xâm lấn. Các đường cong tốc độ lan truyền so với nhiệt độ cho các mô này có thể được chia thành ba vùng. Trong khoảng 25–40°C, tốc độ âm thanh tăng nhanh với nhiệt độ. Nó tăng vừa phải với nhiệt độ trong khoảng 40–70°C, và sau đó giảm khi nhiệt độ tăng từ 70–95°C. Hành vi của hệ số suy giảm với nhiệt độ là khác nhau giữa các mô. Đối với gan, hệ số suy giảm gần như không đổi theo nhiệt độ. Đối với thận, hệ số suy giảm tăng khoảng tuyến tính với nhiệt độ, trong khi đối với mô cơ bắp và mô tuyến tiền liệt, các đường cong suy giảm so với nhiệt độ phẳng trong khoảng 25–50°C, tăng chậm ở nhiệt độ trung bình (50–70°C), và ổn định tại các nhiệt độ cao hơn (70–90°C). Các phép đo cũng được thực hiện trên một mẫu nước đã được chưng cất và khử khí, và kết quả gần khớp với các giá trị trong tài liệu.

Đốt sóng RF hướng dẫn bằng siêu âm qua da là một phương pháp điều trị hiệu quả cho bệnh nhân có khối u gan không thể phẫu thuật do các biến chứng khác. Tuy nhiên, các vùng đã được đốt không được phân biệt rõ ràng với các vùng bình thường chưa được điều trị khi sử dụng siêu âm thông thường do các thuộc tính mô âm tương tự nhau. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu các thống kê điều khiển mối quan hệ giữa việc tăng nhiệt độ và bản đồ nhiệt độ tương ứng thu được từ độ dốc của các dịch chuyển âm thanh thu được từ tín hiệu sóng RF siêu âm liên tiếp. Một mối quan hệ được suy ra từ dữ liệu thực nghiệm về tốc độ âm và sự biến thiên mở rộng mô được đo trên mẫu gan chó ở các nhiệt độ tăng khác nhau được sử dụng để tạo ra dữ liệu mô phỏng sóng RF siêu âm. Bộ dữ liệu mô phỏng sau đó được sử dụng để ước tính thống kê độ chính xác và độ chính xác của các phân phối nhiệt độ thu được. Kết quả cho thấy rằng sự gia tăng nhiệt độ giữa 37 và 67°C có thể được ước tính với độ lệch chuẩn ± 3 °C. Kết quả của chúng tôi cũng chỉ ra rằng hệ số tương quan giữa các tín hiệu sóng RF liên tiếp nên lớn hơn 0.85 để có được ước lượng nhiệt độ chính xác.