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一支工程和医学研究人员已经找到了一种使用超声波监测肺部流体水平的方法，提供了一种非侵入性的方式来跟踪治疗肺部肺水肿 - 液体的进展 - 这通常发生在充血性心力衰竭的患者中。已经在大鼠中证明的方法，也具有诊断瘢痕或纤维化在肺部的承担承担承担的承担。
“Historically, it has been difficult to use ultrasound to collect quantitative information on the lung, because ultrasound waves don’t travel through air– and the lung is full of air,” says Marie Muller, an assistant professor of mechanical engineering at North Carolina State University and co-author of a paper on the work. “However, we’ve been able to use the reflective nature of air pockets in the lung to calculate the amount of fluid in the lung.”
当超声波穿过身体时，每个波的能量中的大部分都通过组织。但其中一些能量被反映为回声。通过监视这些回波，超声扫描仪能够创建波浪通过的组织的图像。所有这些都发生在微秒。
但是，当超声波击中空气时，所有的能量都反映出来 - 这就是为什么肺的超声图像往往是一个大，灰色的斑点，对医疗保健提供者具有很少的有用信息。虽然有一些技术允许用户确定患者是否具有肺水肿，但这些技术仍然无法判断出多少流体。
这是穆勒的团队进来的地方。
当超声波撞击肺中的空气口袋或肺泡时，它们散落。那些散落的波浪击中了其他气口，进一步散射。这种反弹的过程意味着它需要超声波的回声更长时间地反弹回超声波机器 - 尽管它仍然以微秒为单位。这就是为什么肺看起来像超声波扫描仪的灰色blob。
但没有两个超声波采取相同的路径 - 它们可以在穿过肺部时在不同的方向上反弹。所以他们的回声采取不同的时间返回扫描仪。通过查看所有回声以及那些回声随着时间的推移而改变，穆勒和她的合作者能够计算空气口袋之间的空间充满流体的程度。
为了测试他们的方法，研究人员使用大鼠和大鼠肺组织进行两组实验。
在第一组实验中，研究人员使用已注射盐水溶液的大鼠肺组织来模仿填充的肺组织。新方法允许研究人员量化肺中的液体量到一个毫升。
在第二组实验中，研究人员发现了大鼠流体充气和健康肺之间的显着差异。具体而言，研究人员正在计算两个“散射事件”之间的平均距离 - 或者在两个空气口袋之间行驶的超声波有多远。
对于流体填充的肺，平均距离为1,040微米，而健康肺部的平均距离仅为332微米。
“这很重要，因为一个人可能会追踪这种平均距离值，以确定肺水肿治疗如何工作的方式，”穆尔说。
该技术利用传统的超声扫描设备，尽管研究人员使用的算法需要将其纳入超声软件。
“总的来说，成本可能与现有的超声监测应用相当，”Muller说。
研究人员目前正在开发两项试验：在人类和兽医诊所中的一个临床研究。
本文，“用超声波多次散射表征肺部牙科，“发表在期刊上超声波医学与生物学。本文的铅作者是kaustav mohanty，博士学位。在NC状态的学生。本文由John Blackwell和北卡罗来纳大学托马斯博士在Chapel Hill的手术部进行共同撰写。
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编辑注：研究摘要跟随。
“使用超声波多次散射表征肺实质”“
作者：北卡罗来纳州立大学的Kaustav Mohanty和Marie Muller;John Blackwell和Thomas Egan，北卡罗来纳大学教堂山
发表：3月16日，超声波医学与生物学
迪伊：10.1016 / J.UltrasMedbio.2017.01.011
抽象的：这里描述的研究的目的是展示超声波的应用，以定量表征肺实质的微观结构，以预测肺水肿的程度。肺实质是一种高度复杂的和扩散培养基，其超声技术仍然存在定性。这里呈现的方法是基于超声波多次散射，并利用肺部结构中超声波传播的复杂性。实验设置由线性换能器阵列组成，具有8-MHz中央频率，其与肺表面接触。通过分离近场中的不相干和相干强度并测量随时间的不连贯的扩散光环的共轭和相干强度，估计肺实质的扩散常数D和转运意味着自由路径L *随着时间的推移而测量不连贯的扩散光环的生长。在体内健康和水肺大鼠肺中获得的L *值之间观察到显着差异。在对照大鼠肺中，L *被发现为332μm（±48.8μm），而在水肺肺中，它为1040μm（±90μm）。L *和D测量的再现性在体内测试，并在与三聚氰胺海绵制成的幻像中，具有不同的空气体积级分。二维有限差分时间域数值模拟在具有不同程度的肺塌陷程度的兔肺组织学图像上进行。在模拟中的空气体积分数和L *之间观察到显着的相关性（R = -0.9542，P <0.0117）和海绵幻像（R = -0.9932，P <0.0068）实验。 Ex vivo measurements of a rat lung in which edema was simulated by adding phosphate-buffered saline revealed a linear relationship between the fluid volume fraction and L*. These results illustrate the potential of methods based on ultrasound multiple scattering for the quantitative characterization of the lung parenchyma.
