肝纤维化是走向肝硬化,甚至是肝癌的必由之路。肝纤维化的早期诊断和治疗具有非常重要的临床意义,对于轻度或明显肝纤维化患者,其有助于减轻、逆转甚至治愈肝纤维化；而对于肝硬化患者,及早进行抗纤维化治疗可以减慢疾病发展的速度,延长生命。目前,肝穿刺活检是肝纤维化程度评估的“金标准”。但是,该方法的诊断准确性容易受取样容积和位置的影响,且其是有创的,反复检测不易被患者接受。近年来,超声弹性成像技术发展迅速,该方法能检测反映软组织力学属性的信息,具有无创、容易重复检测等优点。超声弹性成像技术,如声辐射力脉冲成像、瞬态弹性成像,已经被应用于肝纤维化的临床研究,但这些技术在肝纤维化诊断准确性方面还有待于提高。本文主要针对基于声辐射力的超声弹性成像在肝纤维化评估中的若干关键技术问题进行研究。首先,以线弹线模型为假设前提,提出一种改进随机抽样一致的剪切波群速度估计方法。仿真与实验结果证明,该方法可以排除用于剪切波速度拟合的可疑异常数据点,提高剪切波的估计准确性。然后,为提高肝纤维化诊断的准确率,提出了以最大化ROC曲线下面积为准则的多模态特征联合的方法。在临床研究中,分别运用声辐射力脉冲成像、瞬态弹性成像和APRI指数等方法对乙肝患者进行检测评估,并将剪切波脉冲成像、瞬态弹性成像和APRI指数等多模态特征联合用于乙肝肝纤维化分期的诊断。研究表明,该多模态联合特征方法可以提高肝纤维化分期诊断的准确性。基于线弹性模型的弹性成像技术只考虑弹性信息,而软组织本质上具有粘弹性属性,因此,本文还将剪切波频散声振动成像技术应用于肝纤维化分期的评估。通过搭建系统实验平台,构造大鼠肝纤维化动物模型,并进行离体超声实验,将实验结果与动态力学分析、组织病理学测量的结果进行对比研究。除了Voigt模型之外,本文还引入了Maxwell和Zener粘弹性模型进行对比分析。通过实验数据分析,得到如下结论：(1) Maxwell粘弹性模型不太适合表征肝纤维化大鼠肝脏；(2)当运用Voigt模型时,相比剪切弹性,剪切粘性对肝纤维化分期诊断的作用不显著；(3) Zener模型的剪切弹性参数μ2对肝纤维分期的作用不大,而其它参数与Voigt模型参数的作用相当；(4)与动态力学分析的测量结果相比,剪切波频散声振动成像对粘弹性参数的估计结果更为准确。高频剪切波对粘性参数的准确估计非常重要。为了提高高频剪切波的检测能力,并研究其对粘弹性参数估计的影响,本文还介绍了基于正交频率脉冲激励的超声振动计方法。该方法通过构造具有特定频谱特性的正交频率波形,经稀疏采样之后激励组织振动,可以增强剪切波的高频分量。在离体实验中,以新鲜猪肝为研究对象,选择二进制编码和两种正交频率编码脉冲激励组织振动,然后分别运用激光振动计和超声对不同编码激励方式产生的剪切波进行检测。激光振动计实验证明了该方法可以有效增强剪切波的高频分量,而从超声实验结果上看,与二进制编码激励方式的结果相比,当只用100至400 Hz剪切波速度拟合求解时,三码片与六码片的正交频率脉冲激励所估计得到的剪切弹性和剪切粘性的相对偏差分别为2.3%和4.1%,13.6%和11.5%；而当将所有频率剪切波速度用于拟合求解时,三码片与六码片的正交频率脉冲激励所估计得到的剪切弹性和剪切粘性的相对偏差分别为10.6%和3.5%,5.4%和11.8%。实验结果表明,正交频率编码激励方式可以降低激励峰值声强,并提高系统对高频剪切波的检测能力；另一方面,高频剪切波对粘弹性估计值具有影响,但其影响方式还不确定,需要进一步研究。