拓寬視野成像新技術(shù)

薛艷華

【摘要】 三維超聲成像技術(shù)可以給出三維空間圖像信息，較準(zhǔn)確地構(gòu)成受檢體的空間結(jié)構(gòu)；彌補(bǔ)了平面超聲成像技術(shù)的許多不足。三維超聲作為發(fā)展很快的醫(yī)學(xué)影像學(xué)科之一，已開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的許多領(lǐng)域，可以對(duì)心臟、膽囊、腎臟、血管、骨骼、胎兒等做醫(yī)學(xué)檢查、診斷。 本論文針對(duì)三維超聲成像技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究和探討

【關(guān)鍵詞】 超聲； 拓寬視野成像； 全景超聲成像；

【中圖分類號(hào)】R445.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1004-4949（2015）03-0490-01

90年代以來，由于電子計(jì)算機(jī)容量和功能的提高，數(shù)字化技術(shù)的引入，以及各種信號(hào)處理、圖像處理和控制技術(shù)的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)超聲成像新技術(shù)、新設(shè)備、新方法層出不窮。這里就主要新技術(shù)的物理聲學(xué)基礎(chǔ)、臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景等問題作一簡(jiǎn)要闡述。

一超聲彈性成像

超聲彈性成像作為一種新的超聲成像方法，它通過獲取有關(guān)組織彈性信息進(jìn)行成像，彌補(bǔ)了X射線、超聲成像（Us）、磁共振成像（MRI）、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）等傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)成像模態(tài)不能直接提供組織彈性的不足，具有無創(chuàng)、簡(jiǎn)單、便宜、容易應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于臨床，成為目前醫(yī)學(xué)彈性成像的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

彈性成像（elastography）一詞最初出自靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)壓縮的超聲彈性成像，狹義的彈性成像就僅指這種成像方式，其基本原理為對(duì)某一組織施加一個(gè)內(nèi)部（包括自身的）或外部的、動(dòng)態(tài)或靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的激勵(lì)：在彈性力學(xué)、生物力學(xué)等物理?xiàng)l件下，組織將產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)。例如位移、應(yīng)變與速度的分布：彈性模量較大即較硬的組織應(yīng)變較小，或者振動(dòng)的幅度和速度較小：利用超聲成像或磁共振成像等方法，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理或者數(shù)字圖像技術(shù)，可估計(jì)出組織內(nèi)部的位移、應(yīng)變等參數(shù)，從而間接或直接反映其彈性模量等力學(xué)屬性的差異根據(jù)組織激勵(lì)方式的不同。

超聲彈性成像主要包括靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮的彈性成像、血管彈性成像、心肌彈性成像、低頻振動(dòng)激勵(lì)的聲彈性成像、基于脈沖激勵(lì)和超快速超聲成像系統(tǒng)的

瞬時(shí)彈性成像或者脈沖彈性成像、聲輻射力激勵(lì)的聲輻射力脈沖成像、輻射力成像、剪切波彈性成像和超音剪切成像、利用超聲激勵(lì)的聲發(fā)射技術(shù)的振動(dòng)聲成像和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)成像等。

二諧波成像

諧波成像是一項(xiàng)超聲診斷新技術(shù)，是近年來非線性領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，這一技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用使許多疾病的診斷范圍和診斷水平得到拓展。在二維及彩色多普勒超聲檢查中應(yīng)用諧波成像極大地提高了信噪比，更清晰地顯示被檢臟器的圖像和血流狀態(tài)，這一技術(shù)被認(rèn)為是超聲技術(shù)發(fā)展過程中的又一里程碑。

近十年來，經(jīng)周圍靜脈使用的超聲微泡造影劑的研制取得了快速的發(fā)展，而微泡造影劑與諧波技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用更為超聲成像帶來新的進(jìn)展。聲波在介質(zhì)中傳播以及在反射和散射時(shí)，都具有非線性效應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生諧波。濾去基波，利用諧波的信息去進(jìn)行成像，稱為諧波成像。諧波成像主要分為兩大類：組織諧波成像和對(duì)比諧波成像。

1.組織諧波成像

組織諧波成像是利用聲波在組織中產(chǎn)生的諧波進(jìn)行成像。為了在自然組織中產(chǎn)生豐富的諧波信號(hào)，發(fā)生聲波的聲壓常較大。國(guó)內(nèi)外的研究表明，組織諧波成像與傳統(tǒng)超聲相比有一定的優(yōu)勢(shì)：提高心內(nèi)膜顯示能力：提高肝硬化背景下的占位性病灶的檢出率：清晰顯示胰頭區(qū)的復(fù)雜解剖關(guān)系，改善肥胖患者盆腔臟器的顯示效果：改善肥胖、肋間隙狹窄、胸廓畸形、肺氣腫及高齡患者心肌與心內(nèi)膜的顯示效果等。

組織諧波成像改善圖像質(zhì)量的技術(shù)基礎(chǔ)為：①近場(chǎng)處諧波能量很少，不易產(chǎn)生偽像。常規(guī)超聲圖像的大部分偽像來源于胸壁和腹壁的反射和散射，這些偽像含有極少的諧波頻率，因此近場(chǎng)偽像被消除：②有利于消除旁瓣偽像。基波頻率能量和諧波頻率能量呈非線性關(guān)系，能量較高的基波產(chǎn)生相當(dāng)大的諧波能量，而弱的基波幾乎不產(chǎn)生諧波頻率能量。因旁瓣能量比主波低得多，產(chǎn)生的二次諧波很低，不足以形成圖像，因此消除了旁瓣的干擾：③諧波波長(zhǎng)較短，可以提高軸向分辨力。頻帶較窄，提供較佳的側(cè)向分辨力。頻率比基波高1倍，所以其檢測(cè)低速血流速度的閾值為基波的1/2，即對(duì)低速血流的檢測(cè)更靈敏：④提高遠(yuǎn)場(chǎng)的圖像質(zhì)量。組織諧波成像一般使用穿透力高的低基波頻率，且由于諧波非線性效應(yīng)，在某一深度范圍，諧波的能量明顯增強(qiáng)，有力地提高該深度范圍的聲噪比，明顯提高了超聲圖像的質(zhì)量。

2.對(duì)比諧波成像

對(duì)比諧波成像是利用超聲造影劑的諧波進(jìn)行成像。對(duì)比諧波成像的效果和質(zhì)量與造影劑及相應(yīng)的對(duì)比諧波成像技術(shù)有關(guān)。

微泡造影劑在超聲聲場(chǎng)中的行為與微氣泡的大小、外殼的機(jī)械特性及入射聲波的聲壓有關(guān)：當(dāng)外加聲壓較弱時(shí)，主要呈現(xiàn)線性背向散射：隨著外加聲壓的增加，微泡產(chǎn)生豐富的二次諧波，其幅度接近基波，比人體組織的二次諧波強(qiáng)1000倍以上，利用這一特點(diǎn)可進(jìn)行二次諧波成像：再提高聲壓，微泡破裂，氣體溢出，呈現(xiàn)瞬間高強(qiáng)度信號(hào)散射，稱為“受激聲波發(fā)射”。新型的穿微循環(huán)聲學(xué)造影劑（微泡直徑小于8μm，可以通過肺毛細(xì)血管進(jìn)入體循環(huán)）可分為兩代：第一代包括利聲顯（Levovist）、Albunex、Echovist：第二代包括Optison、SonoVue、Definity、Sonazoid、Imagent、PESDA、Aerosomes、Quanfism等。與微泡內(nèi)所含氣體為空氣的第一代造影劑不同，第二代造影劑所含氣體絕大多數(shù)為高分子量、低溶解度、低擴(kuò)散度的氟碳?xì)怏w，故性質(zhì)更為穩(wěn)定。

三三維成像

在醫(yī)學(xué)臨床影像診斷中，僅通過觀察二維切片圖像，很難準(zhǔn)確確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀和與周圍生物組織的關(guān)系。本世紀(jì)七十年代由計(jì)算機(jī)控制的超聲CT技術(shù)開始興起，將超聲診斷水平提高到一個(gè)新的高度，并有助于分子生物學(xué)和生物物理學(xué)的發(fā)展。近十幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了三維超聲成像技術(shù)的研究和應(yīng)用。

與二維成像相比，三維超聲成像技術(shù)具有圖像顯示直觀、可精確測(cè)量結(jié)構(gòu)參數(shù)、可輔助治療等許多優(yōu)勢(shì)，但由于超聲圖像自身獲取技術(shù)上的固有缺陷，造成超聲圖像清晰度較差，較難對(duì)二維圖像進(jìn)行必要的預(yù)處理，而在超聲圖像獲取過程中組織器官自身的運(yùn)動(dòng)以及人體呼吸心跳的影響也都會(huì)導(dǎo)致獲取的序列二維圖像之間存在可能會(huì)影響重建精度的差異，并且三維重建過程中運(yùn)算量較大，如何能夠加快重建速度卻又不損失重建結(jié)果的真實(shí)度也是一個(gè)亟待解決的問題

四總結(jié)

今后三維超聲成像儀的發(fā)展有著十分廣闊的發(fā)展前景。在進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)微處理器的運(yùn)算速度后，可以使動(dòng)態(tài)三維圖像準(zhǔn)實(shí)時(shí)顯示并能顯示體內(nèi)器官的實(shí)時(shí)剖切圖像（四維超聲成像）。另外，如果在提高成像裝置質(zhì)量和改進(jìn)操作方法的基礎(chǔ)上，還可獲得幾乎能與光學(xué)內(nèi)窺鏡相媲美的動(dòng)態(tài)三維圖像。最近還出現(xiàn)了將彩色多普勒信號(hào)重建為動(dòng)態(tài)三維彩色多普勒血流圖的技術(shù)，除能觀察血流部位、途徑、范圍、輪廓與起止點(diǎn)之外，尚可判斷其方向與流速并清晰分辨血流信號(hào)與其旁側(cè)的心壁和瓣膜。Acuson彩色多普勒血流儀就可顯示冠狀動(dòng)脈的主干及其分支。除此之外，在動(dòng)態(tài)三維超聲顯示的立體圖像上，通過計(jì)算機(jī)處理，可根據(jù)需要切割并除去淺層組織的回聲，有利于對(duì)欲實(shí)施手術(shù)病灶的細(xì)致分析，可用于模擬手術(shù)。

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