稍有動物學常識的人都知道蝙蝠的視力很差,然而它卻能在伸手不見五指的漆黑夜晚,捕食到飛舞的小昆蟲。這種黑暗中精準定位的神奇技能,其生物物理學基礎是蝙蝠擁有一套精妙的超聲回聲定位系統。仿照這一系統的工作原理,醫學專家與工程技術人員攜手研發出了劃時代的醫學影像設備——醫用超聲儀。有了它,醫生能在無創、無損的狀態下探知患者體內組織臟器的健康狀況。
雖然很多人對于醫用超聲仍存在“偏見”,認為它只是一種“成像模糊”的診斷方式,比不上CT、磁共振等價格昂貴的檢查項目。但事實上,醫用超聲的本領比一般人想象中的要廣得多、深得多。
一場由醫用超聲引發的家庭紛爭
素來身體健康的王老伯患上了炎癥性腸病,這是一種自身免疫性疾病。為了明確病變的性質和部位,醫生建議他做腸鏡檢查。然而想到關于腸鏡檢查的種種傳聞,王老伯就不寒而栗,遲遲下不了決心??吹剿绱遂t生建議他可以先做一個超聲檢查,既沒有痛苦又沒有創傷。帶著醫生給出的“折衷方案”,王老伯與家人商量。
聽了轉述之后,老伯的兒子馬上提出了反對意見,大學物理系畢業的他認為醫生純粹是在“騙錢”。理由很簡單,人體的胃腸道是空腔性臟器,其中可能存在氣體,而氣體具有很大的聲阻抗,超聲一旦遇到氣體就會被完全反射,無法穿透其后的組織。
他還在互聯網上搜索出了醫用超聲檢查適用范圍——“心臟、肝臟、脾臟、腎臟、婦科器官、前列腺、甲狀腺、乳腺等實質性臟器適合進行超聲檢查;骨骼以及肺、胃、腸等含氣的空腔性臟器不適用超聲檢查……帶著“專業自信”, 王老伯和兒子再次去看醫生。
經過醫生的耐心解釋,爺兒倆終于放下了心中的疑惑,爽快地答應接受腸道超聲檢查。
從物理學角度來看,小王關于超聲聲學特性和穿透能力的認識是正確的。超聲和我們日常聽到的聲音一樣,都是由介質振動產生的機械波,只不過超聲的波長較短,超越了人耳的可聞范圍。超聲在穿越不同介質的界面時,會發生反射、折射、散射等一系列現象。醫用超聲儀發射的超聲波束穿透人體組織,在不同組織的界面發生反射,各種不同強度的反射信號被探頭捕捉到,經過計算機的處理便在顯示器上形成灰階圖像。
人體不同組織的聲阻抗(對超聲的反射強度)不一樣,骨骼等致密組織以及肺、胃、腸中氣體的聲阻抗較大,會將超聲波束幾乎全部反射回去,與之相對應,便在顯示器上形成一片高亮度(白色)區域,其下方(后方)組織便無法看清?;谶@樣的基本事實,傳統的超聲醫學理論認為,骨骼、肺、胃、腸等組織臟器,不適合接受超聲檢查。
但凡事都不是絕對的,近年來醫用超聲逐漸突破傳統意義上的禁區,可用于檢查骨骼表面以及肺部外周型的病變。對于胃腸中含有的氣體,患者可以通過飲水或灌腸的方法將氣體“擠出”,便能通過超聲診斷腫瘤、潰瘍、炎癥性腸病等病變。
超聲診斷只能“毛估估”嗎
隨著年齡的增大,張女士對健康越來越重視,同時也越來越焦躁,因為家中已有兩位近親不幸罹患甲狀腺癌,而且確診前甚至沒有任何癥狀和不適。雖然年度體檢中有甲狀腺觸診的項目,但人手的分辨率顯然不能跟精密的醫學儀器相比,除非是較大的占位性病變,否則很難通過常規觸診發現。
然而,求助于醫學影像設備,張女士也是戚戚然。CT檢查雖然精確,卻會給受檢者帶來一定劑量的電離輻射?;ヂ摼W上說超聲檢查也適用于甲狀腺,而且無損、無創、無痛,但又聽人說超聲診斷的分辨率“很差”,微小病變根本“看不清楚”,只能是“毛估估”……
物理學知識告訴我們,以機械波(如超聲)、電磁波(如CT、磁共振)為介質穿透人體,進行醫學成像,圖像的分辨率與介質的波長呈負相關,波長越短,理論上圖像的分辨率就越高。
常規醫用超聲儀的頻率在1~10兆赫之間,對應的聲波波長為1.5~0.15毫米,理論分辨率為0.75~0.075毫米。在實際操作中,由于受儀器系統誤差、顯示器成像特性、操作者主觀因素等的影響,醫用超聲儀最小能發現直徑在1毫米左右的病變。能夠達到這樣的分辨率,說它是“毛估估”顯然太委屈了。而且醫用超聲儀能夠從多個角度反復觀察病灶,且得到的是動態圖像,因此其在疾病診斷上的價值不在CT和磁共振之下。
超聲造影、超聲彈性成像,讓惡性病變“自現形”
陳先生最近一直惴惴不安,因為在年度例行體檢做B超時,醫生發現他肝臟中有一個性質不明的病灶。雖說之后加做AFP、CEA等多項腫瘤標記物均陰性,但陳先生還是不放心。要明確病變的性質,必須做CT增強掃描,這就必須注射含碘的造影劑,而陳先生恰恰對碘過敏,屬于絕對禁忌人群。究竟該怎么辦?醫生建議做超聲造影檢查。超聲造影能明確病變的性質嗎?陳先生滿腹疑惑……
從前文的介紹可以了解到,超聲成像的物理基礎是不同組織之間的聲阻抗差異,從顯示器上看到的圖像灰度差異,勾勒出了組織、器官和病灶的邊界。一般說來,從病灶的外形就可以大致判斷出其性質,良性病灶的邊界比較平滑,而惡性病灶的邊界則較不規則,有時甚至呈蟹足樣。但是,某些惡性病灶“面善心毒”,平滑的邊界掩蓋了邪惡的本質,一旦漏診就有可能導致嚴重后果。對于這些可疑病灶,臨床使用較多的診斷方法是CT增強造影。但該方法雖然有助于確診,卻會給患者帶來電離輻射,含碘的造影劑還有可能導致過敏。如今,超聲檢查也可以使用造影劑。超聲造影利用的是“超聲空化效應”,將含有極微小氣泡的造影劑注入人體,當造影劑隨血液循環到達病灶時,超聲波束穿透局部產生大量散射,便可清晰顯示病灶的血液供應情況。通常情況下,惡性病灶的血液供應是十分豐富的,有助于醫生確定診斷。
除了造影,超聲還可以進行彈性成像。很多人都聽到過這樣的說法:“良性病灶較柔軟,惡性病灶較硬”。從醫學角度來看,這種說法有一定道理。所以,對于位置較為表淺的病灶,醫生可以通過觸診直接感知其硬度。若是針對深部病灶,超聲彈性成像就有了用武之地。超聲探頭釋放出脈沖振蕩波,病灶在其聲壓下產生彈性形變,系統通過計算聲壓與形變之間的關系,顯示病灶組織的硬度。由于是定量測量與計算,比主觀的觸診要精確得多。
超聲介入——醫用超聲前沿領域
傳統使用較多的是經腹超聲,也就是超聲的發射和接收探頭置于體外。當前醫用超聲的前沿領域是超聲介入。超聲介入分為兩種,一是腔內超聲診斷,如超聲內鏡、術中超聲等;二是超聲引導下的穿刺與消融治療。尤其是后者,在肝癌、甲狀腺癌治療等領域被廣泛應用。由于超聲是一種機械波,不會產生電離輻射,因此用于穿刺針和消融探頭的引導十分合適。目前,超聲引導下的肝癌、甲狀腺癌熱消融或化學消融,已在臨床廣泛開展,為眾多不宜手術的患者提供了一條新的治療途徑。
徐輝雄 主任醫師
上海市同濟大學附屬第十人民醫院主任醫師,教授,博士生導師,醫學博士。
中華醫學會超聲分會青年副主委,中華醫學會超聲分會腹部組委員,中國腫瘤微創治療技術創新戰略聯盟理事。在國內較早開展超聲造影、超聲介入和三維超聲項目,完成超聲造影逾5000例次、復雜肝癌消融逾2000例次,其余超聲介入逾萬例次。領銜十院超聲醫學團隊參與全國超聲造影指南的的制定,并參加首次全球超聲造影多中心研究工作,參與世界指南的制定。
門診時間:周三上午