拓宽视野成像新技术

薛艳华

【摘要】 三维超声成像技术可以给出三维空间图像信息，较准确地构成受检体的空间结构；弥补了平面超声成像技术的许多不足。三维超声作为发展很快的医学影像学科之一，已开始应用于医学的许多领域，可以对心脏、胆囊、肾脏、血管、骨骼、胎儿等做医学检查、诊断。 本论文针对三维超声成像技术进行了较为深入的研究和探讨

【关键词】 超声； 拓宽视野成像； 全景超声成像；

【中图分类号】R445.1 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）03-0490-01

90年代以来，由于电子计算机容量和功能的提高，数字化技术的引入，以及各种信号处理、图像处理和控制技术的应用，医学超声成像新技术、新设备、新方法层出不穷。这里就主要新技術的物理声学基础、临床应用现状及发展前景等问题作一简要阐述。

一超声弹性成像

超声弹性成像作为一种新的超声成像方法，它通过获取有关组织弹性信息进行成像，弥补了X射线、超声成像（Us）、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等传统医学成像模态不能直接提供组织弹性的不足，具有无创、简单、便宜、容易应用等优点，被广泛应用于临床，成为目前医学弹性成像的一个研究热点。

弹性成像（elastography）一词最初出自静态/准静态压缩的超声弹性成像，狭义的弹性成像就仅指这种成像方式，其基本原理为对某一组织施加一个内部（包括自身的）或外部的、动态或静态/准静态的激励：在弹性力学、生物力学等物理条件下，组织将产生一个响应。例如位移、应变与速度的分布：弹性模量较大即较硬的组织应变较小，或者振动的幅度和速度较小：利用超声成像或磁共振成像等方法，结合数字信号处理或者数字图像技术，可估计出组织内部的位移、应变等参数，从而间接或直接反映其弹性模量等力学属性的差异根据组织激励方式的不同。

超声弹性成像主要包括静态准静态压缩的弹性成像、血管弹性成像、心肌弹性成像、低频振动激励的声弹性成像、基于脉冲激励和超快速超声成像系统的

瞬时弹性成像或者脉冲弹性成像、声辐射力激励的声辐射力脉冲成像、辐射力成像、剪切波弹性成像和超音剪切成像、利用超声激励的声发射技术的振动声成像和简谐运动成像等。

二谐波成像

谐波成像是一项超声诊断新技术，是近年来非线性领域的一项重大突破，这一技术的开发和应用使许多疾病的诊断范围和诊断水平得到拓展。在二维及彩色多普勒超声检查中应用谐波成像极大地提高了信噪比，更清晰地显示被检脏器的图像和血流状态，这一技术被认为是超声技术发展过程中的又一里程碑。

近十年来，经周围静脉使用的超声微泡造影剂的研制取得了快速的发展，而微泡造影剂与谐波技术的联合应用更为超声成像带来新的进展。声波在介质中传播以及在反射和散射时，都具有非线性效应，导致产生谐波。滤去基波，利用谐波的信息去进行成像，称为谐波成像。谐波成像主要分为两大类：组织谐波成像和对比谐波成像。

1.组织谐波成像

组织谐波成像是利用声波在组织中产生的谐波进行成像。为了在自然组织中产生丰富的谐波信号，发生声波的声压常较大。国内外的研究表明，组织谐波成像与传统超声相比有一定的优势：提高心内膜显示能力：提高肝硬化背景下的占位性病灶的检出率：清晰显示胰头区的复杂解剖关系，改善肥胖患者盆腔脏器的显示效果：改善肥胖、肋间隙狭窄、胸廓畸形、肺气肿及高龄患者心肌与心内膜的显示效果等。

组织谐波成像改善图像质量的技术基础为：①近场处谐波能量很少，不易产生伪像。常规超声图像的大部分伪像来源于胸壁和腹壁的反射和散射，这些伪像含有极少的谐波频率，因此近场伪像被消除：②有利于消除旁瓣伪像。基波频率能量和谐波频率能量呈非线性关系，能量较高的基波产生相当大的谐波能量，而弱的基波几乎不产生谐波频率能量。因旁瓣能量比主波低得多，产生的二次谐波很低，不足以形成图像，因此消除了旁瓣的干扰：③谐波波长较短，可以提高轴向分辨力。频带较窄，提供较佳的侧向分辨力。频率比基波高1倍，所以其检测低速血流速度的阈值为基波的1/2，即对低速血流的检测更灵敏：④提高远场的图像质量。组织谐波成像一般使用穿透力高的低基波频率，且由于谐波非线性效应，在某一深度范围，谐波的能量明显增强，有力地提高该深度范围的声噪比，明显提高了超声图像的质量。

2.对比谐波成像

对比谐波成像是利用超声造影剂的谐波进行成像。对比谐波成像的效果和质量与造影剂及相应的对比谐波成像技术有关。

微泡造影剂在超声声场中的行为与微气泡的大小、外壳的机械特性及入射声波的声压有关：当外加声压较弱时，主要呈现线性背向散射：随着外加声压的增加，微泡产生丰富的二次谐波，其幅度接近基波，比人体组织的二次谐波强1000倍以上，利用这一特点可进行二次谐波成像：再提高声压，微泡破裂，气体溢出，呈现瞬间高强度信号散射，称为“受激声波发射”。新型的穿微循环声学造影剂（微泡直径小于8μm，可以通过肺毛细血管进入体循环）可分为两代：第一代包括利声显（Levovist）、Albunex、Echovist：第二代包括Optison、SonoVue、Definity、Sonazoid、Imagent、PESDA、Aerosomes、Quanfism等。与微泡内所含气体为空气的第一代造影剂不同，第二代造影剂所含气体绝大多数为高分子量、低溶解度、低扩散度的氟碳气体，故性质更为稳定。

三三维成像

在医学临床影像诊断中，仅通过观察二维切片图像，很难准确确定病变体的空间位置、大小、几何形状和与周围生物组织的关系。本世纪七十年代由计算机控制的超声CT技术开始兴起，将超声诊断水平提高到一个新的高度，并有助于分子生物学和生物物理学的发展。近十几年随着计算机技术的飞速发展，推动了三维超声成像技术的研究和应用。

与二维成像相比，三维超声成像技术具有图像显示直观、可精确测量结构参数、可辅助治疗等许多优势，但由于超声图像自身获取技术上的固有缺陷，造成超声图像清晰度较差，较难对二维图像进行必要的预处理，而在超声图像获取过程中组织器官自身的运动以及人体呼吸心跳的影响也都会导致获取的序列二维图像之间存在可能会影响重建精度的差异，并且三维重建过程中运算量较大，如何能够加快重建速度却又不损失重建结果的真实度也是一个亟待解决的问题

四总结

今后三维超声成像仪的发展有着十分广阔的发展前景。在进一步提高计算机微处理器的运算速度后，可以使动态三维图像准实时显示并能显示体内器官的实时剖切图像（四维超声成像）。另外，如果在提高成像装置质量和改进操作方法的基础上，还可获得几乎能与光学内窥镜相媲美的动态三维图像。最近还出现了将彩色多普勒信号重建为动态三维彩色多普勒血流图的技术，除能观察血流部位、途径、范围、轮廓与起止点之外，尚可判断其方向与流速并清晰分辨血流信号与其旁侧的心壁和瓣膜。Acuson彩色多普勒血流仪就可显示冠状动脉的主干及其分支。除此之外，在动态三维超声显示的立体图像上，通过计算机处理，可根据需要切割并除去浅层组织的回声，有利于对欲实施手术病灶的细致分析，可用于模拟手术。

参考文献

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