帯域幅の拡張を伴う超音波せん断エラストグラフィ（使用ウェブ）：軟部組織の2Dせん断相速度イメージングの新しい方法

超音波せん断波エラストグラフィ（SWE）は、軟部組織の機械的特性を評価するための非侵襲的アプローチです。SWEでは、周波数領域で測定された時間領域または位相速度で測定されたグループ速度のいずれかを報告できます。周波数ドメイン法は、特定の周波数の応答を提供する際に時間領域の方法で利点がありますが、時間ドメインメソッドは周波数帯域全体の波速度を平均します。現在の周波数ドメインは、完全な周波数帯域幅でSWE画像を再構築するのに苦労しています。これは、粘弾性組織の場合に特に重要です。粘弾性組織では、せん断波段階の速度分散を分析することにより、組織粘弾性がしばしば研究されます。癌性病変を特徴付けるために、グループ速度ベースの測定でかなりのバイアスが発生する可能性があることが示されています。ただし、より高い周波数で位相速度を使用すると、より正確な評価を提供できます。このホワイトペーパーでは、2次元（2D）せん断波段階速度イメージングに使用される拡張帯域幅（使用ウェブ）を備えた超音波せん断エラストグラフィと呼ばれる新しい方法を提案します。均質組織を模倣する肝臓線維症ファントム、カスタムメイドの粘弾性ファントム測定、円筒形の包含実験を伴うファントム、およびin vivo腎移植を伴う幻想的な腎移植からのデータに関する使用ウェブ法をテストしました。UseWebメソッドの結果を、広い周波数範囲、つまり最大200〜2000 Hzの局所位相速度イメージング（LPVI）アプローチと比較しました。実行されたテストでは、USEWEBアプローチは、特に粘弾性材料でLPVIと比較して、より小さな処理ウィンドウサイズのために、より広いプロセッシングウィンドウサイズで5％未満の変動係数を備えた2D相速度画像を提供することが明らかになりました。さらに、usewebは、粘弾性材料と弾性包有物を特徴付けるために使用できるLPVIと比較して、最大1800 Hzまでのはるかに高い周波数に対して正しい位相速度画像を生成できます。

Ultrasound shear wave elastography (SWE) is a noninvasive approach for evaluating mechanical properties of soft tissues. In SWE either group velocity measured in the time-domain or phase velocity measured in the frequency-domain can be reported. Frequency-domain methods have the advantage over time-domain methods in providing a response for a specific frequency, while time-domain methods average the wave velocity over the entire frequency band. Current frequency-domain approaches struggle to reconstruct SWE images over full frequency bandwidth. This is especially important in the case of viscoelastic tissues, where tissue viscoelasticity is often studied by analyzing the shear wave phase velocity dispersion. For characterizing cancerous lesions, it has been shown that considerable biases can occur with group velocity-based measurements. However, using phase velocities at higher frequencies can provide more accurate evaluations. In this paper, we propose a new method called Ultrasound Shear Elastography with Expanded Bandwidth (USEWEB) used for two-dimensional (2D) shear wave phase velocity imaging. We tested the USEWEB method on data from homogeneous tissue-mimicking liver fibrosis phantoms, custom-made viscoelastic phantom measurements, phantoms with cylindrical inclusions experiments, and in vivo renal transplants scanned with a clinical scanner. We compared results from the USEWEB method with a Local Phase Velocity Imaging (LPVI) approach over a wide frequency range, i.e., up to 200-2000 Hz. Tests carried out revealed that the USEWEB approach provides 2D phase velocity images with a coefficient of variation below 5% over a wider frequency band for smaller processing window size in comparison to LPVI, especially in viscoelastic materials. In addition, USEWEB can produce correct phase velocity images for much higher frequencies, up to 1800 Hz, compared to LPVI, which can be used to characterize viscoelastic materials and elastic inclusions.