【摘要】：膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)腫惡性腫瘤中比較常見的一種,發(fā)病率占顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤的80%。它是一種高度血管型腫瘤,具有很強(qiáng)的侵襲性和浸潤性。研究證明,腫瘤在生長過程中與其新生血管的生成有重要聯(lián)系。目前臨床上也主要通過切除手術(shù)結(jié)合后期化療等方法來進(jìn)行治療。但是,由于膠質(zhì)瘤具有復(fù)雜的解剖學(xué)結(jié)構(gòu),以及其周圍豐富的功能型組織,如何最大程度切除腫瘤防止復(fù)發(fā),但同時又盡可能保存患者神經(jīng)功能,是目前臨床上切除術(shù)面臨的巨大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的手術(shù)引導(dǎo)方法,例如MRI,都只能區(qū)分出腫瘤的邊界,無法分辨出腫瘤內(nèi)外的血管網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)。所以在臨床上,為腫瘤切除術(shù)提供血流分布的影像學(xué)指導(dǎo)具有一定的臨床價值。超聲是一種實時而且安全的醫(yī)學(xué)影像方法。近年來提出的基于平面波的功率多普勒血流成像技術(shù),所有的超聲換能器陣元能同時接受和發(fā)送數(shù)據(jù),一次掃描即可獲得一幀全幅圖像,極大地提高了超聲成像的幀頻和對微小血流檢測的靈敏度。同時利用多個角度的平面波采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相干復(fù)合,可以彌補(bǔ)單角度平面波成像中圖像對比度和分辨率較低的缺點。本文提出了利用多角度平面波相干復(fù)合多普勒血流成像技術(shù)來獲得高分辨的血流圖,并對膠質(zhì)瘤模型大鼠的腫瘤血管分布進(jìn)行可視化分析。同時,通過將這種成像方法與MRI圖像和組織切片染色效果進(jìn)行比較,驗證了這種成像方法評估小動物腦腫瘤的可行性。為了更直觀的分析腫瘤血管的分布,本文還對腦血流的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重建。利用復(fù)合平面波功率多普勒成像方法可以獲得較好的的全腦血流圖,但是圖像分辨率始終受到了衍射極限的限制。近年提出的超分辨成像技術(shù)利用了超快超聲的高幀頻來捕捉注射到生物體內(nèi)的造影劑微泡。所以在此基礎(chǔ)之上,本文還嘗試用對腦血流進(jìn)行超分辨成像,利用微泡對超聲的反射信號強(qiáng)、空間相干性低和去相關(guān)性強(qiáng)的特點,定位微泡并多幀圖像疊加重建出血管結(jié)構(gòu),以此提高圖像分辨率。本文已經(jīng)在仿體和在體實驗中初步實現(xiàn)超分辨。有望后續(xù)可以更進(jìn)一步的得到腦膠質(zhì)瘤的的超分辨率圖,輔助分析腫瘤血管特性。
【圖文】：

著臨床超聲對成像幀頻要求的提高，超聲平面波成像技術(shù)(Tanter and Fink, 2014)Plane Wave Imaging, PWI）得到了迅速的發(fā)展。這種成像方法同時激勵所有陣元射和接收脈沖信號，，由于陣元之間的間距較小，聲場疊加之后波陣面近似為一個面。這種掃描方式一次發(fā)射就可以完成對整個感興趣區(qū)域（Regions of Interest,OI）的成像，所以成像速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)聚焦超聲。但是，成像速度快帶來的另個缺點就是圖像的分辨率和對比度都較低。如圖 1.1 所示，圖(a)是傳統(tǒng)聚焦超聲用 4 個聚焦深度和 512 個波束掃描得到的圖像；圖(b)是用一個角度平面掃描得的圖像。明顯地，圖(b)的分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如圖(a)。隨后 Fink 等人(Montaldo,Tanter,ercoff et al., 2009)提出的多角度平面波相干復(fù)合成像（MAPWI, Multi-Angle Planeave Imaging）技術(shù)，采用多個角度的平面波采集圖像，然后通過相干疊加來得到終的圖像，這種方法彌補(bǔ)了單平面波圖像質(zhì)量不好的缺點。如圖 1.1 所示，圖像分辨率相比于圖(b)得到了大大提高。

圖 1.2 大鼠腦超聲功能成像(Macé, Montaldo, Cohen et al., 2011) 1.2 Functional ultrasound imaging on the rat brain(Macé, Montaldo, Cohen et al., 20外，香港大學(xué)的研究團(tuán)隊利用超聲平面波技術(shù)對血流流動變化進(jìn)行彩色快速變化的血流可視化(Yiu and Yu, 2013)；丹麥等國家的超聲領(lǐng)域的研究利用還技術(shù)去分析血流的流速和方向等信息，獲得了血流向量圖(Ekns, Segers et al., 2013; Udesen, Gran, Hansen et al., 2008)。聲平面波成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于血流檢測的各個領(lǐng)域，這以技術(shù)的應(yīng)用多突出的進(jìn)展。但是目前國內(nèi)外上尚沒有將超聲平面波血流成像技術(shù)應(yīng)用腫瘤血管分布的成果。超分辨率的研究
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R739.4;TP391.41

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本文編號：2660924