三維超聲質(zhì)量管理目標(biāo)及工作原理淺析

李立新

(河北省遷安市中醫(yī)醫(yī)院設(shè)備科，河北 遷安 064400)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及超聲探測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲不僅能顯示器官的立體形態(tài)和動(dòng)態(tài)變化，還可以直接觀察血管分布和血流狀況，形成三維超聲成像。不僅臨床醫(yī)師需要掌握相關(guān)的診斷技術(shù)以及技巧，作為設(shè)備維護(hù)的工作人員也必須掌握相關(guān)使用質(zhì)量管理、工作原理的知識(shí)，以便更好地為臨床服務(wù)。

1 三維超聲使用的質(zhì)量目標(biāo)

1.1 檢查陽性率 計(jì)算方法:檢查陽性率=檢查陽性數(shù)/檢查總數(shù)×100%，質(zhì)量目標(biāo)≥70%。

1.2 報(bào)告單規(guī)范合格率 計(jì)算方法:報(bào)告單規(guī)范合格率=報(bào)告單規(guī)范合格數(shù)/抽查報(bào)告單總數(shù)×100%，質(zhì)量目標(biāo)≥95%。

1.3 完成指令性任務(wù) 計(jì)算方法:完成指令性任務(wù)=完成指令性任務(wù)數(shù)/指令性任務(wù)總數(shù)×100%，質(zhì)量目標(biāo):100%。

1.4 技術(shù)操作合格率 計(jì)算方法:技術(shù)操作合格率=合格技術(shù)操作數(shù)/技術(shù)操作總數(shù)×100%，質(zhì)量目標(biāo):100%。

1.5 技術(shù)考核合格率 計(jì)算方法:技術(shù)考核合格率=技術(shù)考核合格數(shù)/考核人員總數(shù)×100%，質(zhì)量目標(biāo):100%。

1.6 出具結(jié)果時(shí)間 超聲自檢查結(jié)束到出具結(jié)果的時(shí)間≤30 min。

1.7 患者滿意度 患者滿意度≥90%

1.8 漏診率 漏診率為0。

2 三維超聲的工作原理

2.1 靜態(tài)三維超聲圖像的建立 靜態(tài)結(jié)構(gòu)的三維成像可采用多種顯示模式，并可更具需要通過平移、旋轉(zhuǎn)、切割等方式顯示需要顯像的局部結(jié)構(gòu)。①表面成像模式:利用灰階差異的變化或灰階閾值法自動(dòng)顯示局部的表面輪廓，可廣泛地應(yīng)用于含液性結(jié)構(gòu)及被液體環(huán)繞結(jié)構(gòu)的三維成像，如膽囊、膀胱、胎兒面部等。由于組織結(jié)構(gòu)與液體灰階反差大，因此三維成像清晰。②透明成像模式:利用透明算法實(shí)現(xiàn)三維重建，淡化周圍組織結(jié)構(gòu)的灰階信息，使之呈透明狀態(tài)，從而著重顯示臨床需要探查區(qū)域的結(jié)構(gòu)，同時(shí)保留部分周圍組織的灰階信息，使重建結(jié)構(gòu)具有透明感和立體感，以顯示實(shí)質(zhì)性臟器內(nèi)部需探查區(qū)域的結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系。按照不同的計(jì)算方法，透明成像又可分為以下模式:最小回聲模式(僅接受容積數(shù)據(jù)庫(kù)中聲束方向上最小回聲信息，適合于觀察血管、擴(kuò)張的膽管等無回聲或低回聲病灶結(jié)構(gòu))、反轉(zhuǎn)模式(在最小回聲模式的基礎(chǔ)上，反轉(zhuǎn)低回聲與高回聲的顯示，類似于膠片的正片和負(fù)片，使低回聲或無回聲結(jié)構(gòu)的顯示更加清晰，測(cè)量更加準(zhǔn)確)、最大回聲模式(僅接受聲束方向的最大回聲信息，適合于觀察實(shí)質(zhì)性臟器內(nèi)強(qiáng)回聲結(jié)構(gòu)，如強(qiáng)回聲的肝癌或血管瘤、胎兒顱骨、脊柱、胸廓、四肢骨骼等骨性結(jié)構(gòu)、子宮腔內(nèi)高回聲的子宮內(nèi)膜層及宮內(nèi)節(jié)育器等)、X線模式(接受聲束方向上所有灰階信息總和的平均值，成像效果類似于X線平片)、混合模式(為以上4種模式的混合模式，有利于觀察病變組織與周圍結(jié)構(gòu)的空間毗鄰關(guān)系，如肝內(nèi)占位性病變與周圍血管之間的關(guān)系)。③多平面顯示:通?？色@得互相垂直的A、B、C 3個(gè)平面，A平面為直接掃查的縱切面，B平面、C平面為重建的橫切面和冠狀面，其中C平面為常規(guī)超聲無法掃查。3個(gè)平面可以任意平移和旋轉(zhuǎn)，對(duì)病灶及周圍結(jié)構(gòu)關(guān)系全面掃查，也可采取類似CT逐層掃描的斷層超聲成像方法，采集到全部三位超聲圖像數(shù)據(jù)后，自定義斷層成像的間隔寬度及數(shù)目后，同時(shí)獲得多個(gè)平行切面的超聲圖像。④彩色多普勒血流顯示:通過將彩色(能量)多普勒信號(hào)及組織信號(hào)符合使用，對(duì)組織結(jié)構(gòu)內(nèi)血管行三維成像，明確血管分布、走行、方向及與周圍組織的關(guān)系。

2.2 動(dòng)態(tài)三維超聲圖像的建立 動(dòng)態(tài)三維超聲圖像重建時(shí)采用總體顯示法，信息量增多，圖像質(zhì)量更好。如心臟超聲，成像時(shí)使用三維圖像重建系統(tǒng)將各個(gè)方向掃查時(shí)所獲得的數(shù)以千計(jì)的二維圖像數(shù)字化后予以儲(chǔ)存后，根據(jù)心電圖提取心動(dòng)周期中同一時(shí)相各方位上的二維圖像重建，并插補(bǔ)立體方位像素，形成單幀靜態(tài)三維圖像，再匯總各個(gè)時(shí)相點(diǎn)圖像信息，建立心臟某一掃查區(qū)域內(nèi)可以動(dòng)態(tài)連續(xù)顯示的三維錐體數(shù)據(jù)庫(kù)，但這時(shí)在儀器上僅顯示為幾個(gè)新組成的二維切面，需要利用平行切割或任意方向切割功能，根據(jù)需要觀察的方位選出基準(zhǔn)參考平面，調(diào)出基準(zhǔn)參考平面前后各層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，恰當(dāng)調(diào)節(jié)閾值、透明度、切面數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度等三維圖像重建參數(shù)，并以此累加，建立起多層次、多結(jié)構(gòu)、具有灰階的心臟立體圖像，按照各時(shí)相的先后順序依次顯示各幀三維圖像，即動(dòng)態(tài)三維超聲心動(dòng)圖。此外，二維圖像上的彩色多普勒血流信號(hào)也可按照原來的彩色編碼轉(zhuǎn)入三維成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)三維彩色多普勒血流顯示，直接觀察心內(nèi)分流與反流的位置、時(shí)相、輪廓、范圍、周徑、行程、長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)，并可準(zhǔn)確顯示間隔缺損、瓣膜關(guān)閉不全及狹窄處血流束的橫斷面面積及剖面形態(tài)。彩色組織多普勒?qǐng)D像也可轉(zhuǎn)入三維成像系統(tǒng)，顯示心肌活動(dòng)的規(guī)律、心肌興奮的起搏點(diǎn)、心電傳導(dǎo)的順序方向，即動(dòng)態(tài)三維組織多普勒顯示。

2.3 實(shí)時(shí)三維超聲圖像的建立 矩形探頭頂端的換能器由計(jì)算機(jī)以相控陣方式控制聲束的發(fā)射和接受，調(diào)節(jié)各脈沖發(fā)射延遲時(shí)間，可改變波陣面方向，從而改變聲束的傾斜角度及焦距深淺，實(shí)現(xiàn)聲束的自動(dòng)轉(zhuǎn)向。當(dāng)發(fā)射的聲束沿預(yù)定方向X軸前進(jìn)時(shí)，可形成一條掃描線(即一維顯示)，再沿Y軸進(jìn)行方位轉(zhuǎn)向形成二維圖像，再使二維圖像沿Z軸方向扇形移動(dòng)行立體仰角轉(zhuǎn)向，于是聲束在互相垂直的3個(gè)方向進(jìn)行掃描，形成覆蓋靶區(qū)各個(gè)部位立體結(jié)構(gòu)的金字塔形三維圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。以心臟為例，如果采用16∶1并行處理方式，使16條聲束并行掃描，則能夠在較大容積內(nèi)提供相當(dāng)于二維圖像掃描線密度的三維心臟圖像，同時(shí)發(fā)射聲束的脈沖重復(fù)頻率大幅度提高，三維圖像的幀頻也得到增加。根據(jù)實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖不同的掃描方式，可有多種圖像顯示模式，包括實(shí)時(shí)窄角成像(聲束掃描線在Y軸上行60°方位轉(zhuǎn)向、Z軸上行30°仰角轉(zhuǎn)向掃描，為真正的實(shí)時(shí)三維成像，快速清晰，圖像直觀，偽像較少，但圖象顯示范圍偏小)、全容積寬角成像(由緊鄰的4個(gè)15°×60°實(shí)時(shí)窄角圖像組合相加，形成Y軸和Z軸方向均為60°方位轉(zhuǎn)向，獲取的數(shù)據(jù)范圍大，能包含較大范圍的結(jié)構(gòu)，可觀測(cè)心搏量、心肌質(zhì)量、心壁動(dòng)態(tài)、心肌灌注造影等，缺點(diǎn)是圖像由先后4個(gè)心動(dòng)周期的實(shí)時(shí)三維圖像組合而成，患者心臟運(yùn)動(dòng)及呼吸劇烈、心律不齊時(shí)可出現(xiàn)銜接錯(cuò)位)、三維彩色多普勒血流窄角成像(在連續(xù)心動(dòng)周期中選取相間7個(gè)緊鄰的縱寬30°、厚度約4.3°的實(shí)時(shí)窄角數(shù)據(jù)庫(kù)，能在三維空間同時(shí)顯示彩色多普勒血流信號(hào)及周圍組織灰階信息，反應(yīng)心內(nèi)異常血流的位置、時(shí)相、方向、長(zhǎng)度、寬度、面積、流量、起止點(diǎn)和嚴(yán)重程度，并使用三維圖像處理軟件對(duì)反流和分流進(jìn)行精確定量，但成像范圍亦偏小，且可能出現(xiàn)銜接錯(cuò)位)、實(shí)時(shí)三平面成像(使用矩陣型換能器實(shí)時(shí)采集并顯示心臟相互交叉的3個(gè)切面，獲得同一周期同一時(shí)相不同切面上的心臟解剖信息，并在夾角之間插補(bǔ)數(shù)據(jù)，建立三維超聲圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。3個(gè)平面之間可以互相調(diào)整角度以獲得理想的結(jié)構(gòu)顯示，可以在較大范圍內(nèi)實(shí)時(shí)快速顯示心臟整體形態(tài)及心壁運(yùn)動(dòng)，尤其在心律失常情況下檢測(cè)心臟功能和室壁活動(dòng)，但因含有眾多插補(bǔ)信息，精確度有所下降)、立體三維成像(參照立體電影的原理，使用單個(gè)矩陣型換能器獲取單幅實(shí)時(shí)窄角或全容積寬角三維圖像，同時(shí)復(fù)制1個(gè)稍有視角差異的三維圖，模擬人眼視差疊加2個(gè)三維圖，形成立體視覺超聲圖像)等，每種顯示模式均可通過旋轉(zhuǎn)和切割圖像，多方位地實(shí)時(shí)觀察心臟結(jié)構(gòu)。

筆者認(rèn)為，只有熟悉和掌握了三維超聲相關(guān)使用質(zhì)量管理、工作原理，才能為臨床超聲科的使用提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)備維護(hù)、使用指導(dǎo)以及保障服務(wù)，才能更加深入了解超聲醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新進(jìn)展、發(fā)展方向、科技狀態(tài)及水平，并且結(jié)合臨床使用實(shí)際展開相關(guān)科研工作。