頸動脈三維超聲的研究進展

361000福建省廈門市第二醫院B超室

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血管三維超聲（3-DUS）是指通過對血管進行沿X軸線性掃描（一維顯示）、按相控陣方式沿Y軸進行方位轉向（形成二維圖像），再使二維圖像沿Z軸進行立體仰角轉向，形成1個覆蓋靶區各區域立體結構的金字塔形三維圖像數據庫。目前實時三維成像的掃描方式主要有４種：窄角瓜瓣實時三維掃描、寬角金字塔樣顯示、彩色多普勒樣顯示、三平面取圖法。

三維超聲圖像的采集

機械驅動掃查：①平行掃查法：探頭由電動馬達驅動，以預定的速度和預定的間隔采集圖像。②旋轉掃查法：將探頭固定于某一透聲窗，探頭圍繞某一軸心旋轉獲取圖像。③扇形掃查法：探頭固定于某一位置，由機械驅動呈扇形運動獲取圖像，其掃查間隔角度可調。

自由臂掃查法：此種掃查法利用聲或磁遙控裝置來確定探頭的位置與角度，其中利用磁遙控裝置的方法稱為磁場空間定位自由掃查。后者由電磁場發生器、磁傳感器和微處理器3部分組成，該方法操作方便、掃查范圍和角度可調，適于做１次性大范圍復合形式的掃查取樣。三維探頭法：Kretz 530D三維探頭將晶片包容于1個探頭內，其內另有1個機械裝置，可驅動晶片做等距離扇形或環形掃查。

三維電子相控陣方法：目前已有制造商利用該系統成功獲取了實時的三維超聲圖像。

3-DUR在頸動脈顯像中的應用

1982年Greenleaf、1983年Blankenhom 及1988年Selzer等人分別報道，通過將頸動脈一系列平行的切面圖重建為數字化的三維圖像。獲得的三維重建結果能清晰地顯示斑塊，并能加上血流的脈沖多普勒指標。由于他們利用的是機械驅動掃查法進行圖像采集，而且因為是在每一個二維切面圖上人工標記邊界，使這種方法較費時，限制了其臨床應用。1992年Rosenfield等分別用3種方法對頸動脈進行三維重建，即矢狀三維法、圓柱三維法、內徑投影法，均獲得了滿意的結果。矢狀三維法可提供動脈壁的生理、病理情況；圓柱三維法可直觀內膜的切面情況；內徑投影法用于探測擴張的動脈時，能提高評價血管切面面積的能力。1994年Delcker等對頸動脈進行三維重建，結果顯示三維重建時檢查者與檢查者之間的重復性好，而且分析了三種界定斑塊范圍的方法(人工跟蹤法、界限程序法、分水界法)，證明這三種方法之間差異性小，并且重復性好。1998年Palombo等對斑塊模型加以三維重建，證明三維重建測得的容積與斑塊實際容積密切相關，而且測量也有良好的重復性。證明了頸動脈三維超聲重建在評估動脈粥樣硬化斑塊容積方面有良好的準確性和重復性。國內三維超聲起步較晚，于20世紀80年代末興起，大多集中在心臟方面，專門對頸動脈進行三維超聲重建的研究較少。2001年田家瑋等采用自行研制的血管三維超聲系統對模擬頸動脈粥樣硬化斑塊進行三維重建及定量測量。2002年邢晉放等應用三維彩色多普勒成像系統探討頸動脈粥樣硬化的三維超聲成像特征及其臨床價值。2004年張鵬飛等采用飛利浦Sonos7500型超聲診斷儀在頸動脈模式下掃描模體以明確實時三維超聲用于定量頸動脈斑塊體積的可行性和準確性。2006年吳明曉等應用自由臂式三維成像系統探討三維能量多普勒成像在頸動脈狹窄中的應用價值。頸動脈三維超聲重建的主要優點是：①準確確定動脈粥樣硬化斑塊的大小及其他特征；②動態觀察動脈粥樣硬化斑塊的進程和轉歸；③觀察斑塊處異常血流情況；④評價正常及異常動脈的緊張度；⑤評價動脈粥樣硬化和高血壓的療效；⑥評價手術效果。

3-DUS與其他影像學方法的比較

與血管造影的比較:動脈造影是有創檢查，有動脈栓塞、出血、局部動脈瘤形成和造影劑不良反應等并發癥。對于早期動脈粥樣硬化，血管造影因僅顯示血管腔而降低了其有效性；因只能產生二維圖像，可能錯誤評估斑塊體積和管腔狹窄程度，而影響治療方案的選擇。3-DUS 避免了血管造影的各種并發癥，不引起血管內膜損傷，并可顯示周圍組織結構，其精確性和可重復性在某種程度上優于血管造影。

與CT 和MR 的比較：CT 和MR的二維圖像采集速度通常很慢，且在固定的方向平行掃描。而超聲能在任意方向高速（10～60/秒）掃描，為二維超聲圖像轉化為三維和四維圖像提供了可能。MRA能顯示動脈管腔，但可能丟失與血液湍流有關的信號，使評估動脈狹窄的能力受限。同時MRA和CTA 因其空間分辨率受限而影響其對小血管疾病的檢出。3-DUS的獨特優點表現在：①采樣時間短，病人1次屏氣期間即可完成，避免臟器移動導致的誤差；②無需靜脈注射造影劑即可顯示血管結構，無電離輻射及創口。

與血管內超聲的比較：血管內超聲需應用血管內換能器，但不能產生血管外結構影像不能顯示容量信息，而3-DUS避免了這些不足。

與血管鏡的比較：光纖血管鏡可改善分辨率，但需要完全阻斷血流，而3-DUS在體外操作。

存在的問題與展望

3-DUS的質量與二維圖像采集質量息息相關，由于三維重建不能重建二維圖像所不能顯示的結構，因此應盡可能使二維圖像達到最佳水平；三維超聲測容積取決于所用探頭的物理性能(如探頭大小、形狀，聲波的頻率)；目前所用的探頭需要1個特殊的裝置來進行圖像采集；任何超聲都避免不了同一種缺點，即不能通過氣體或骨骼，因為這些組織有較強的聲阻抗。然而，這些問題并未嚴重影響三維超聲的發展潛力，三維超聲能提高正常及異常結構的識別能力。三維超聲傾向于作為常規超聲檢查的附加檢查，用來獲取特殊的解剖和（或）生理信息，并能進行精確的體積測量。

參考文獻

1 周京敏，沈學東，蔡乃繩，等.心臟疾病的動態三維超聲重建方法.中國超聲醫學雜志，1996，12(7):52-54.

2 周玉清，張青萍，李開艷，等.靜態結構三維成像中磁場空間定位自由掃查與機械驅動掃查的比較.中國超聲醫學雜志，1997，13(12):1-5.

3 李英杰，于維漢，劉貞錚，等.三維超聲心動圖-正常人的左室三維重現及左室壁段的識別.哈爾濱醫科大學學報，1987，2:9-13.