拓寬視野成像新技術

薛艷華

【摘要】 三維超聲成像技術可以給出三維空間圖像信息，較準確地構成受檢體的空間結構；彌補了平面超聲成像技術的許多不足。三維超聲作為發展很快的醫學影像學科之一，已開始應用于醫學的許多領域，可以對心臟、膽囊、腎臟、血管、骨骼、胎兒等做醫學檢查、診斷。 本論文針對三維超聲成像技術進行了較為深入的研究和探討

【關鍵詞】 超聲； 拓寬視野成像； 全景超聲成像；

【中圖分類號】R445.1 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2015）03-0490-01

90年代以來，由于電子計算機容量和功能的提高，數字化技術的引入，以及各種信號處理、圖像處理和控制技術的應用，醫學超聲成像新技術、新設備、新方法層出不窮。這里就主要新技術的物理聲學基礎、臨床應用現狀及發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，它通過獲取有關組織彈性信息進行成像，彌補了X射線、超聲成像（Us）、磁共振成像（MRI）、計算機斷層掃描（CT）等傳統醫學成像模態不能直接提供組織彈性的不足，具有無創、簡單、便宜、容易應用等優點，被廣泛應用于臨床，成為目前醫學彈性成像的一個研究熱點。

彈性成像（elastography）一詞最初出自靜態/準靜態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部（包括自身的）或外部的、動態或靜態/準靜態的激勵：在彈性力學、生物力學等物理條件下，組織將產生一個響應。例如位移、應變與速度的分布：彈性模量較大即較硬的組織應變較小，或者振動的幅度和速度較?。豪贸暢上窕虼殴舱癯上竦确椒?，結合數字信號處理或者數字圖像技術，可估計出組織內部的位移、應變等參數，從而間接或直接反映其彈性模量等力學屬性的差異根據組織激勵方式的不同。

超聲彈性成像主要包括靜態準靜態壓縮的彈性成像、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射技術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，是近年來非線性領域的一項重大突破，這一技術的開發和應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，這一技術被認為是超聲技術發展過程中的又一里程碑。

近十年來，經周圍靜脈使用的超聲微泡造影劑的研制取得了快速的發展，而微泡造影劑與諧波技術的聯合應用更為超聲成像帶來新的進展。聲波在介質中傳播以及在反射和散射時，都具有非線性效應，導致產生諧波。濾去基波，利用諧波的信息去進行成像，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生的諧波進行成像。為了在自然組織中產生豐富的諧波信號，發生聲波的聲壓常較大。國內外的研究表明，組織諧波成像與傳統超聲相比有一定的優勢：提高心內膜顯示能力：提高肝硬化背景下的占位性病灶的檢出率：清晰顯示胰頭區的復雜解剖關系，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膜的顯示效果等。

組織諧波成像改善圖像質量的技術基礎為：①近場處諧波能量很少，不易產生偽像。常規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系，能量較高的基波產生相當大的諧波能量，而弱的基波幾乎不產生諧波頻率能量。因旁瓣能量比主波低得多，產生的二次諧波很低，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提高遠場的圖像質量。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，在某一深度范圍，諧波的能量明顯增強，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行成像。對比諧波成像的效果和質量與造影劑及相應的對比諧波成像技術有關。

微泡造影劑在超聲聲場中的行為與微氣泡的大小、外殼的機械特性及入射聲波的聲壓有關：當外加聲壓較弱時，主要呈現線性背向散射：隨著外加聲壓的增加，微泡產生豐富的二次諧波，其幅度接近基波，比人體組織的二次諧波強1000倍以上，利用這一特點可進行二次諧波成像：再提高聲壓，微泡破裂，氣體溢出，呈現瞬間高強度信號散射，稱為“受激聲波發射”。新型的穿微循環聲學造影劑（微泡直徑小于8μm，可以通過肺毛細血管進入體循環）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為高分子量、低溶解度、低擴散度的氟碳氣體，故性質更為穩定。

三三維成像

在醫學臨床影像診斷中，僅通過觀察二維切片圖像，很難準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系。本世紀七十年代由計算機控制的超聲CT技術開始興起，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和生物物理學的發展。近十幾年隨著計算機技術的飛速發展，推動了三維超聲成像技術的研究和應用。

與二維成像相比，三維超聲成像技術具有圖像顯示直觀、可精確測量結構參數、可輔助治療等許多優勢，但由于超聲圖像自身獲取技術上的固有缺陷，造成超聲圖像清晰度較差，較難對二維圖像進行必要的預處理，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果的真實度也是一個亟待解決的問題

四總結

今后三維超聲成像儀的發展有著十分廣闊的發展前景。在進一步提高計算機微處理器的運算速度后，可以使動態三維圖像準實時顯示并能顯示體內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量和改進操作方法的基礎上，還可獲得幾乎能與光學內窺鏡相媲美的動態三維圖像。最近還出現了將彩色多普勒信號重建為動態三維彩色多普勒血流圖的技術，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，在動態三維超聲顯示的立體圖像上，通過計算機處理，可根據需要切割并除去淺層組織的回聲，有利于對欲實施手術病灶的細致分析，可用于模擬手術。

參考文獻

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