血管内超声弹性图：评价血管机械属性的有效工具

弹性显像是将组织在应力场中的应变情况以灰度或伪彩图像表示出来，亦即弹性图，并进而根据不同的应力-应变关系反映出组织的弹性特征。血管弹性图是一种显示管壁和斑块组织的生物力学特征的技术，用于评估斑块的易损性。建立在IVUS基础上的称为血管内超声弹性图（Intravascular Ultrasound Elastography，IVUSE），它是一种评价血管和斑块机械属性的技术，目前已成为检测易损斑块、预测斑块破裂、评价斑块发展趋势的有效工具。

IVUSE是采用高频超声信号记录在不同管腔压力下得到的径向应变，对管壁和斑块组织进行弹性分析，计算管壁和斑块组织的应变值而构建的。其构建原理是：当有外力施加作用时，僵硬的、顺应性低的物质发生的形变较小，而顺应性高的物质发生的形变较大。

依据构建原理的不同，IVUSE可分为两类：基于射频信号的IVUSE和基于图像处理的IVUSE。

（1）基于射频信号的IVUSE

由于在将射频信号转化为灰阶图像的过程中损失了部分信息，所以考虑到原始数据的高精度，理论上基于射频信号的IVUSE较之基于图像处理的IVUSE具有更高的分辨力和精度。但基于射频的IVUSE计算的是沿血管径向方向的组织变形，即径向应变，从本质上讲属于一维应变，而在实际情况下，组织的变形是三维的，包括径向、周向和纵向三个分量，所以IVUSE无法全面显示管壁和斑块组织的弹性信息，这种限制性是该技术难以克服的。此外，只有在组织运动方向与射频信号方向一致时才能获得可靠的应变估计。并且由于射频信号低信噪比的影响，很难获得对较短舒张末期区间中的较小应变的估计。同时并非所有的IVUS成像系统都允许对原始射频信号进行采集，因而限制了此类方法的临床应用。

（2）基于图像处理的IVUSE(www.xing528.com)

虽然对于射频信号和背向散射信号的高级分析有助于更好地了解组织特征，是测量血流动力学参数的更客观的方法，但是目前临床采用的多数血管内超声成像设备的标准输出是常规灰度图像，不允许采集原始射频信号，因而限制了RF方法的广泛应用。

基于图像处理的IVUSE无需获取IVUS设备的原始射频信号，而是通过对灰阶图像的处理和分析构建血管弹性图。这种方法可计算斑块横截面上任意方向上的正应变和剪应变，其构建的是二维弹性图，所以较基于射频的IVUSE能更全面地反映斑块组织的弹性特征。但是该方法的前提是必须确保在两个不同管腔压力下的相同位置处获得对应的一组血管壁横截面图像。由于心脏运动和动脉管腔内搏动的血流会导致超声导管在管腔内产生复杂运动，所以图像的获取较困难。

国内医学和工科的科研人员围绕该问题开展了一系列的研究工作。例如，复旦大学汪源源教授领导的项目组在结合血流多普勒信号和血管内压力测量的冠脉弹性参数和等效阻抗的计算^［105］方面开展了一系列的研究工作。山东大学齐鲁医院张运院士^{［106，107］}和西安交通大学万明习教授^［108］领导的项目组分别独立地对IVUS动脉血管壁弹性显像问题进行了深入研究。

未来的发展方向是降低方法的应用前提，在从IVUS灰阶图像序列中获取血管壁组织随血流施压变化产生的运动场的基础上，根据力学理论得到各帧血管壁横截面图像上各点的应力和应变值。