基于高帧率临床超声扫描仪的超分辨超声定位显微成像：一项人体可行性研究
医学物理
2021-05-26 v1 图像与视频处理
摘要
对非侵入性地体内探测深部组织微血管改变可为广泛谱疾病的临床诊断和评估提供关键信息。近来，超分辨超声定位显微成像（super-resolution ultrasound localization microscopy, ULM）的出现为毛细血管水平的微血管临床成像提供了新可能。目前，ULM在临床超声扫描仪上的临床应用受限于数据采集时间长以及与低成像帧率相关的跟踪性能下降等技术瓶颈。在此，我们提出一种基于高帧率（HFR）临床超声扫描仪的人体ULM，以短时间采集（<10秒）实现超分辨微血管成像。使用HFR临床扫描仪从人体不同组织（肝脏、肾脏、胰腺和乳腺肿瘤）采集超声微泡（MB）数据。通过利用HFR以及包括亚像素运动配准、MB信号分离和基于卡尔曼滤波的跟踪等先进处理技术，在人体较高MB浓度和有限数据采集时间的情形下，可稳健地定位并跟踪MB以成功实现ULM。单次屏气和自由手扫描所采数据展示了细微的形态学和血流动力学信息。与基于同一MB数据集生成的造影功率多普勒相比，ULM在血管中显示出5.7倍的分辨率提升，并提供了与多普勒角度无关的宽范围流速测量。本研究证明了基于支持HFR成像的临床扫描仪在各种人体组织中实现超快人体ULM的可行性，并显示出在涉及微血管异常和病变的众多临床应用中实现超分辨超声微血管成像的巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2009.13477,
title = {Super-Resolution Ultrasound Localization Microscopy Based on a High Frame-rate Clinical Ultrasound Scanner: An In-human Feasibility Study},
author = {Chengwu Huang and Wei Zhang and Ping Gong and U-Wai Lok and Shanshan Tang and Tinghui Yin and Xirui Zhang and Lei Zhu and Maodong Sang and Pengfei Song and Rongqin Zheng and Shigao Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13477},
year = {2021}
}
备注
41 pages, 5 figures, 4 supplemental figures