Mechanics of ultrasound elastography

Abstract

Ultrasound elastography enables in vivo measurement of the mechanical properties of living soft tissues in a non-destructive and non-invasive manner and has attracted considerable interest for clinical use in recent years. Continuum mechanics plays an essential role in understanding and improving ultrasound-based elastography methods and is the main focus of this review. In particular, the mechanics theories involved in both static and dynamic elastography methods are surveyed. They may help understand the challenges in and opportunities for the practical applications of various ultrasound elastography methods to characterize the linear elastic, viscoelastic, anisotropic elastic and hyperelastic properties of both bulk and thin-walled soft materials, especially the in vivo characterization of biological soft tissues.

Imaging in myopia: potential biomarkers, current challenges and future developments

“…Several studies have proposed measurements of ocular rigidity based on non-invasive measurements,99 100 but none of these techniques have been used in patients with myopia. In the recent years there is a focus towards elastography approaches to study the biomechanical properties of ocular tissues either with OCT101 or with ultrasound 102. The principle of elastography is that an internal or an external force induces motion of tissue that is detected using imaging devices; thus, most in vivo work was directed towards the biomechanical properties of the cornea 103 104.…”

Technical Note: In vivo Young's modulus mapping of pancreatic ductal adenocarcinoma during HIFU ablation using harmonic motion elastography (HME)

“…Shear wave imaging for stiffness estimation is widespread . However, the HME method is distinct from other shear wave methodologies in the fact that it uses oscillatory force that can separate motion from breathing and body movement as well as engage viscosity estimation …”

Ultrasound Elastography for Assessing Acute Pancreatitis

“…В литературе первая информация о возможности использования метода эластографии в медицине появилась в начале 1990-х годов и понимание основных принципов эластометрии привело к внедрению технологии в клиническую практику [4,26,50,60]. Как показывают исследования многих авторов, оценка биоупругости дает важную диагностическую информацию о жесткости мягких тканей.…”

“…Литературные источники сообщают, что существует корреляция между степенью деформации и жесткостью ткани: чем меньше смещение ткани, тем больше жесткость ткани и наоборот [6,41]. По мнению [50] точное отслеживание механических ответов исследуемых мягких тканей, генерируемых различными раздражителями, является основой инструментального метода эластографии. При этом по данным [6,50] для метода важен выбор определенной силы, способной сместить ткань и отследить ее смещение, процесс смещения ткани может генерироваться несколькими способами: ручным давлением, квазистатическим сжатием или импульсом радиационной волны.…”

“…По мнению [50] точное отслеживание механических ответов исследуемых мягких тканей, генерируемых различными раздражителями, является основой инструментального метода эластографии. При этом по данным [6,50] для метода важен выбор определенной силы, способной сместить ткань и отследить ее смещение, процесс смещения ткани может генерироваться несколькими способами: ручным давлением, квазистатическим сжатием или импульсом радиационной волны. Степень смещения оценивают с помощью ультразвукового отражения [6,50,41,77].…”