冰冻挑战(Ice Bucket Challenge)在互联网上的热潮,使得人们逐渐关注到一个罕见的疾病:肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS)。肌萎缩性脊髓侧索硬化症,俗称“渐冻人症”,是一种渐进性的神经退行性疾病。它影响着脊髓和大脑中与运动有关联的神经细胞,造成运动神经元的死亡,从而导致肌肉退化和萎缩。ALS发病率约为十万分之二到十万分之五,是一种罕见病;一旦确诊,患者的预期寿命在3至5年之间。目前肌骨超声检查也逐渐用于肌萎缩性脊髓侧索硬化症的早期诊断,其主要利用肌肉组织的回波强度和厚度的改变来评估,但是这些指标很容易受系统设置和扫查面等方面的影响,且肌骨超声难以准确评估肌肉的力学属性。研究表明,超声剪切波弹性成像是一种从影像学的角度来评价生物组织力学属性的方法,能定量评估肌肉在不同状态下的力学信息,辅助诊断肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者,使其尽早接受相关治疗。超声剪切波弹性成像方法的基本原理是换能器发射几百微秒的长脉冲于组织中,以此产生声辐射力,声辐射力激励组织产生微米数量级的剪切波位移,用组织运动跟踪算法来计算位移,然后用剪切波估计算法计算剪切波速度。本研究的主要目的是探索和开发不同的剪切波弹性成像算法在早期诊断肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者中的应用前景。本研究的主要内容包括:(1)利用仿真数据来初步探讨平面波高帧率成像和声辐射力剪切波弹性成像。(2)通过对前沿超声剪切波弹性成像方法的研究,基于Verasonics Vantage 256超声开放平台和Philips L7-4线阵探头完成多种剪切波弹性成像算法的开发,分别实现未聚焦超声激励、聚焦超声激励、未聚焦梳状超声激励、聚焦梳状超声激励方法,这四种方法都是用平面波高帧率成像来追踪快速传播的剪切波。通过弹性仿体实验,验证了上述四种算法的可行性,对四种方法所得的结果进行了定量比较,选定适用于临床的方法。(3)进行了临床预实验,进一步验证和优化相关算法,结果表明:所得剪切波速度值与文献所述一致。和深圳市第二人民医院超声科的临床专家合作,进行了健康志愿者(人数:7,平均年龄:26.28±6.55,身体质量指数:20.72±1.62)和ALS患者(人数:3,平均年龄:54.33±17.61,身体质量指数:19.56±4.29)相关临床实验数据采集,结果表明:以剪切波速度为单一参数并不能区分肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者和健康志愿者。