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】R445.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1004-4949（2015）03-0490-01

90年代以來，由于電子計算機(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)、簡單、便宜、容易應(yīng)用等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于臨床，成為目前醫(yī)學(xué)彈性成像的一個研究熱點。

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，其基本原理為對某一組織施加一個內(nèi)部（包括自身的）或外部的、動態(tài)或靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的激勵：在彈性力學(xué)、生物力學(xué)等物理條件下，組織將產(chǎn)生一個響應(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，或者振動的幅度和速度較?。豪贸暢上窕虼殴舱癯上竦确椒?，結(jié)合數(shù)字信號處理或者數(shù)字圖像技術(shù)，可估計出組織內(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、低頻振動激勵的聲彈性成像、基于脈沖激勵和超快速超聲成像系統(tǒng)的

瞬時彈性成像或者脈沖彈性成像、聲輻射力激勵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、利用超聲激勵的聲發(fā)射技術(shù)的振動聲成像和簡諧運動成像等。

二諧波成像

諧波成像是一項超聲診斷新技術(shù)，是近年來非線性領(lǐng)域的一項重大突破，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，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，發(fā)生聲波的聲壓常較大。國內(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：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，因此近場偽像被消除：②有利于消除旁瓣偽像?；l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，所以其檢測低速血流速度的閾值為基波的1/2，即對低速血流的檢測更靈敏：④提高遠(yuǎn)場的圖像質(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.對比諧波成像

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

微泡造影劑在超聲聲場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，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。近十幾年隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動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、可精確測量結(jié)構(gòu)參數(shù)、可輔助治療等許多優(yōu)勢，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動以及人體呼吸心跳的影響也都會導(dǎo)致獲取的序列二維圖像之間存在可能會影響重建精度的差異，并且三維重建過程中運算量較大，如何能夠加快重建速度卻又不損失重建結(jié)果的真實度也是一個亟待解決的問題

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)一步提高計算機(jī)微處理器的運算速度后，可以使動態(tài)三維圖像準(zhǔn)實時顯示并能顯示體內(nèi)器官的實時剖切圖像（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)窺鏡相媲美的動態(tài)三維圖像。最近還出現(xiàn)了將彩色多普勒信號重建為動態(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、輪廓與起止點之外，尚可判斷其方向與流速并清晰分辨血流信號與其旁側(cè)的心壁和瓣膜。Acuson彩色多普勒血流儀就可顯示冠狀動脈的主干及其分支。除此之外，在動態(tài)三維超聲顯示的立體圖像上，通過計算機(jī)處理，可根據(jù)需要切割并除去淺層組織的回聲，有利于對欲實施手術(shù)病灶的細(xì)致分析，可用于模擬手術(shù)。

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