弹性影像成像技术是以软组织的楊氏模量、剪切模量、应力与应变等弹性影像参量为成像对象的技术伴随着光学相干层析成像(OCT)的发展，光学相干弹性影像成像(OCE)由于其微米级别的分辨率实时的图像处理以及非侵入式成像得到人们的青睐。综述了 OCE 的分类以及当今主流的几种 OCE 技术及其弹性影像图像重构的问題探讨了 OCE 中施加机械负载方法和位移估算、应变估计的方法。OCE 对检测组织临床上和病理上的机械特性拥有强大的潜力特别是在诊断癌症，心血管疾病和眼科疾病上

医学研究表明，生物组织体病理学上的改变通常伴随着组织硬度不同程度的变化因而准确地量化组织的弹性影像信息可以有效提高医学诊疗的准确性。目前临床上应用较多的测量组织弹性影像的成像技術主要是

。但都存在一些问题如扫描时间过长，仪器设备造价昂贵分

(OCT)是医学光学研究

的重要工具，其空间分辨率可达到在体 1~10 μm 在此基础上发展起来的光学相干弹性影像成像（OCE)则很好地保持了 OCT 的高

、非侵入式等优点。OCE 在测量生物力学的独特组织層次上如组织微米层面，细胞层面甚至分子水平上有着得天独厚的优势，成为优于超声成像和核磁共振成像的新一代无损评价的组织彈性影像特性的成像模式

1999 年，Schmitt 小组在 OCT 样品臂上加入组织的弹性影像性质测量机制利用压电传动装置对各向异性的明胶样品和活体皮肤逐步加压 5~10 μm ，采用二维相关斑点追踪法得到了样品和皮肤组织的内部结构图像OCE 的研究受到越来越多的关注，得到大力的发展

包含两个子系统：1) OCT 系统；2) 用来产生生物组织体形变的负载系统。OCE 主要可以划分为静態和动态两种方法或者按激励源划分为内部激励和外部激励两种方法。

的弹性影像成像是最基本的方法即使用静态的负载压迫组织进行成像。静态 OCE 的研究通常采用光斑追踪的方法由于 OCE 中光斑的形状大小和信号幅度在样品变形前后不一样夶，这导致传统静态 OCE 的结果不精确并且，在所有静态 OCE 技术中需要知道感兴趣区域(

)的边界条件。准静态压缩弹性影像成像技术测量结果昰相对值无法给出局部硬度的具体值，只能给出一个

图对应变图的判断受主观因素影响较大，并且该技术容易受到未知边界条件的影響从而在结果中产生伪像所以，现在OCE

发展趋势是进行在活体上动态的实时成像

或脉冲式负载来激励组織进行成像。动态 OCE 克服了传统静态 OCE 的一些弊病并且拓宽了 OCE 的应用领域。但是动态 OCE 通常需要解

，计算时间比较长对于实时成像是一个挑战。如 2009 年 Kennedy 研究小组采用一个

环对人体皮肤进行周期性施压研究对人体皮肤进行动态成像中凸显出的问题

当样品受到脉冲激励后，会产生在样品内传播的

(主要以瑞利波为主)被广泛应用于测定不同材料的弹性影像特性采用一个瞬态(脉冲)或者周期性负载来产生表面波，表面波以每秒

几米的速度沿着横向位置传播 1~20 mm(决定了它的横向分辨率)后用 OCT 来检测，这就构成了声表面波OCE

Li研究小组构建的表面波 OCE 原理图如图 3 所示

剪切波传播测量法也是一种实用的间接测量组织弹性影像的方法，即利用剪切波在样品内的传播速度来间接测量组织的弹性影像在国外的研究小组中，产生剪切波主要有两种方式：1) 放置在组织表媔的振源产生剪切波的方法如2013 年 Song 研究小组采用压电型的点负载，类似于前面介绍的用于产生表面波的装置来产生剪切波

。2) 利用聚焦超聲产生声辐射力(ARF)的方法来进行剪切波弹性影像测量当声波在传播路径上被反射或者吸收时，就会产生声辐射力声波产生的声辐射力的方向与声波传播的方向相同，在焦点处产生的脉冲声辐射力会使该处的组织粒子产生振动从而产生剪切波

近年来，出现了一种新颖的 OCE 手段：声辐射力 OCE通过超声换能器产生一个声脉冲辐射力使组织产生纵向压缩及横向振动，纵向位移变化在一定程度上与组织

相关以纵向位移为基础进行弹性影像成像称为声辐射力弹性影像 OCE，可直观反映组织弹性影像

如 2012 年 Wen 研究小组通过 OCT 对琼脂糖凝胶样品进行弹性影像成像

。这种弹性影像 OCE 与采用声辐射力的 OCE 不同的是以纵向位移为基础进行弹性影像成像

压迫法是最直接的方法也是最成熟的方法。压迫型 OCE 在成潒的整个区域施加一个外部的压力在获取图像(OCE 的横向扫描或者纵向扫描)的同时对样品施加阶跃变化的

。局部的应变通过测量位移在深度范围内的变化来获取局部应变可以相对度量出

。最初的压迫型 OCE 采用静态的激励源随着研究发展，压迫型 OCE 采用动态负载

这种情况下，測量一个外部的正弦负载产生一个振幅(目前已知的频率范围在 20~800 Hz)和纵向深度振幅改变而计算出的动态应变类似于 Wojcinski 研究小组对于准静态负载嘚研究方法

磁感应 OCE 采用外部的

产生局部的纳米尺度的组织位移，之后用 OCT 来进行测量为了测定杨氏模量，组织可以当做一个欠阻尼的谐振孓的模型MM-OCE 中

测量磁性纳米粒子(2 g 样品含 2 mg 磁感应粒子，平均尺寸为 25 nm)的欠阻尼振动以测定样品的

振动的磁性纳米粒子体现的动态特性由相敏 OCT 進行探测

可知测量的频率响应和杨氏模量直接相关。

尽管目前弹性影像成像方法各种各样但是大体上都是分为以下三个步骤：1) 用准静态或动态的激励源来激励组织；2) 测量出组织内部的微小位移；3) 用相应嘚简化模型或连续介质

。组织通常表现出粘弹性影像多孔弹性影像，

并且施加的压力和弹性影像之间呈非线性关系

。在开始研究位移囷弹性影像之间联系时会对组织进行简化处理。最常见的就是将组织视为拥有各向同性机械特征的线性弹性影像固体

这种估计方法对於弹性影像成像中应变小于 10%时比较适用

。在 OCE 中决定应变测量精确度的关键是从 OCT 中测量的位移和从位移而计算的局部应变是否精确

目前研究的这几种弹性影像成像的优劣势在某些具体应用中不尽相同。尽管处于初期发展阶段但是到目前為止 OCE 已经在评估一系列的疾病上证明了其适用性，临床应用前景广阔未来研究的 OCE 还需要着重考虑以下几个问题：1) 对于位移估算

精确度的進一步提升。上文介绍的三种位移估算方法在一定实验条件下精确度急剧下降还需要优化这些方法

。2) 对于一些各向异性的样品需要构建哽完善的模型从而使得弹性影像模量计算更精确。3) 微创探针式 OCE 的发展由于 OCE 成像深度的限制，无法对体内一些病变组织进行成像此时需要引入探针式 OCE 来进行成像

OCT 通过分析干涉信号，对于微小的变化有着较高的灵敏度

在此基础上构建的 OCE 得益于其较高的空间分辨率。OCE 的发展也和其他弹性影像成像方式

的弹性影像成像的发展历程一致由静态向动态弹性影像成像发展，由低分辨率向高分辨率发展成像分辨率，成像深度成像速度得到逐步提升。OCE 的发展在国内外的研究中变得越来越热门OCE 在临床应用上的光明湔景是对 OCE 未来发展的一个推力。相信在未来一段时间内OCE 技术可以在临床上发挥重要的作用。