1、超聲成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用1引言超聲成像以其使用安全、成像速度快、價(jià)格便宜和使用方便等優(yōu)勢(shì)在臨床診斷中被大量使用，是臨床診斷的重要工具之一1。隨著超聲在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的廣泛而深入的應(yīng)用，以及微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和探頭技術(shù)等工程技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了超聲診斷技術(shù)不斷發(fā)展。不僅儀器的圖像質(zhì)量明顯提高，而且診斷的模式和方法也更加豐富。國(guó)內(nèi)外很多研究人員從事著超聲的研究，使超聲技術(shù)從模擬技術(shù)擴(kuò)展到數(shù)字技術(shù)，即數(shù)字聲束形成技術(shù)2;從低幀率成像擴(kuò)展到高幀率成像3;從二維成像擴(kuò)展到三維成像4;從線性技術(shù)擴(kuò)展到非線性技術(shù)5,以適應(yīng)臨床不同的需求。本文著重對(duì)多普勒血流成像、三維成像技術(shù)和諧波成像技術(shù)

2、作一下介紹，并對(duì)各自在臨床方面的應(yīng)用進(jìn)行概括。2超聲多普勒成像技術(shù)超聲多普勒技術(shù)主要應(yīng)用于心臟和血管疾病的診斷。它是無(wú)損診斷血管疾病的一種重要手段，對(duì)超聲多普勒血流信號(hào)的分析處理可以為疾病診斷提供重要依據(jù)6。當(dāng)超聲源與人體內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的回波信號(hào)將產(chǎn)生多普勒頻移，由此確定其運(yùn)動(dòng)速度大小、方向以及在斷層上的分布。2.1 多普勒成像技術(shù)簡(jiǎn)介目前應(yīng)用于臨床的有一維連續(xù)多普勒、一維脈沖多普勒、彩色多普勒、能量多普勒和多普勒組織成像7。下面就多普勒組織成像技術(shù)及其應(yīng)用做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。多普勒組織成像技術(shù)7是將低速高振幅的心肌運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行彩色編碼顯示心臟運(yùn)動(dòng)信息的圖像診斷技術(shù)。該技術(shù)

3、能夠直觀的觀察心動(dòng)周期內(nèi)各時(shí)相的室壁運(yùn)動(dòng)方向，并定量分析心臟各節(jié)段的室壁運(yùn)動(dòng)速度。與傳統(tǒng)超聲目測(cè)分析室壁運(yùn)動(dòng)相比，能夠更為客觀地評(píng)價(jià)心臟的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。但多普勒組織成像無(wú)法克服多普勒聲束與室壁運(yùn)動(dòng)方向夾角所產(chǎn)生的影響網(wǎng)。2.2 超聲多普勒成像技術(shù)應(yīng)用關(guān)于超聲多普勒成像技術(shù)的臨床應(yīng)用的報(bào)道有很多學(xué)者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)二維及彩色多普勒超聲對(duì)甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別有一定的診斷價(jià)值90李斌采用彩色多普勒超聲對(duì)子宮頸部肌瘤的聲像圖特征及其相應(yīng)的生理、病理學(xué)基礎(chǔ)作了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析，得出彩色多普勒超聲對(duì)子宮頸部肌瘤有很高的診斷價(jià)值10。也有人針對(duì)彩色多普勒超聲和多層螺旋CT兩種檢查方式進(jìn)行比較110另外，超聲多普勒成像

4、技術(shù)也可用于心臟圖像的動(dòng)態(tài)三維圖像12。3三維超聲成像技術(shù)三維超聲成像的概念最初由Bau吊0GreewoocFfe1961年提出13。他們?cè)诓杉幌盗衅叫械娜梭w器官二維超聲截面的基礎(chǔ)上，用疊加的方式得到了器官的三維圖像。在這之后，很多人進(jìn)行了這方面的研究工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，三維超聲成像取得了明顯的進(jìn)展，一些實(shí)用的系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入臨床應(yīng)用。三維超聲成像技術(shù)原理簡(jiǎn)介三維超聲成像技術(shù)包括數(shù)據(jù)獲取、三維圖像重建和三維圖像的顯示14。三維超聲成像是在采集二維圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行重建而成。要獲得理想而準(zhǔn)確的三維圖像，需要清楚地了解二維圖像的位置及角度，還需盡快掃查以避免運(yùn)動(dòng)偽像。常用機(jī)械驅(qū)動(dòng)

5、掃查、自由掃查、一體化容積探頭掃查等方式獲取150獲取二維圖像數(shù)據(jù)后，便可形成三維立體數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)選擇一個(gè)參考切面對(duì)三維立體數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行任意方向的切割和觀察時(shí)，即可完成對(duì)感興趣結(jié)構(gòu)的三維重建與顯示。常用的重建方法為15:基于特征的三維圖像重構(gòu)法、基于體素的三維圖像重構(gòu)方法。顯示方式有：斷面成像、表面成像、透明成像。三維超聲成像的優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)二維超聲成像相比，三維超聲成像具有明顯的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面16:直接顯示臟器的三維解剖結(jié)構(gòu)；可對(duì)三維成像的結(jié)果進(jìn)行重新斷層分層，從而能從傳統(tǒng)成像方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行觀察；可對(duì)生理參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)病變位置精確定位。無(wú)可厚非，三維超聲成像還存在不足之

6、處16。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）成像速度慢；（2）空間分辨力低；（3）成像效果未達(dá)到臨床診斷要求。三維成像的應(yīng)用三維超聲在產(chǎn)科領(lǐng)域的應(yīng)用較早，技術(shù)也較成熟140不僅可以對(duì)胎兒體表結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面成像，還可利用透明成像對(duì)胎兒體內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，從而對(duì)胎兒整體形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。在心血管疾病診斷中，可用于多種心臟疾病以及血管內(nèi)疾病的檢查。隨著實(shí)時(shí)三維超聲成像的研究成功，三維超聲有望在心臟疾病檢查中發(fā)揮更大的作用。另外，三維成像對(duì)慢性膀胱炎癥、憩室、結(jié)石、凝血塊等膀胱疾病的診斷，也顯示出優(yōu)越性140當(dāng)然，它的臨床應(yīng)用還有很多，如在肝臟疾病、腎臟疾病以及眼科疾病等方面的治療中也取得不錯(cuò)的成效17,再次不

7、一一列舉。4諧波成像技術(shù)在諧波成像應(yīng)用于臨床之前，所有超聲成像系統(tǒng)都是按照線性超聲來(lái)設(shè)計(jì)的。非線性聲學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)表明，有限振幅聲波在傳播過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生非線性效應(yīng)，因此可以利用人體組織產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行成像180當(dāng)前應(yīng)用較廣的有造影諧波成像，組織諧波成像等。具有諧波成像和Doppler血流成像功能成為高端超聲成像儀的主要標(biāo)志。4.1組織諧波成像和造影諧波成像臨床上，由于肥胖、胃腸氣體干擾、腹壁較厚或疾病等原因，約有20%-30%此類(lèi)的病人被稱為超聲顯像困難病人180對(duì)于此類(lèi)病人需要較低頻率的超聲檢查以增加穿透力從而得到進(jìn)一步的診斷研究，組織諧波成像便能解決此問(wèn)題。組織諧波成像是利用超聲傳播過(guò)程中

8、由人體組織自身產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行成像19o組織諧波成像和造影諧波成像都是通過(guò)提取回波信號(hào)中的高次諧波分量進(jìn)行成像，但高次諧波產(chǎn)生的物理原理卻不相同。造影諧波成像的原理如下20:超聲造影劑內(nèi)存在大量的微氣泡，若通過(guò)靜脈注射造影劑，由于造影劑中的微氣泡與周?chē)旱穆曌杩共町愝^大，增強(qiáng)了超聲束的后向散射信號(hào)，從而提高超聲圖像的對(duì)比度，改善圖像質(zhì)量。這種利用造影劑反射回波的二次諧波成像的方式稱為造影劑諧波成像。4.3諧波成像應(yīng)用目前諧波成像技術(shù)在心臟和腹部疾病超聲圖像診斷方面的應(yīng)用較為廣泛。但諧波成像發(fā)射頻率較低，接受頻率較高，使得靶區(qū)圖像分辨力降低。因此，此項(xiàng)技術(shù)尚處在初級(jí)應(yīng)用階段。國(guó)內(nèi)對(duì)組織諧波成

9、像研究?jī)H限于臨床應(yīng)用研究，尚缺少對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在理論和實(shí)驗(yàn)方面的深入研究。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了組織諧波成像模型的理論研究，取得了一些成果。比如YadongLi研究了用于產(chǎn)生諧波B型超聲圖像的計(jì)算模型21o組織諧波成像已經(jīng)被證實(shí)具有較好的影像解析度，它比基波圖像有著更好的對(duì)比，造影劑二次諧波成像可以增強(qiáng)造影劑與周?chē)M織的對(duì)比度，使成像更為清晰。5展望從早期超聲診斷技術(shù)到目前的超聲多普勒成像技術(shù)、三維成像技術(shù)和諧波成像技術(shù)的發(fā)展歷程來(lái)看，超聲圖像診斷技術(shù)的發(fā)展目的是為了提高圖像質(zhì)量，準(zhǔn)確反映疾病信息。超聲成像技術(shù)在過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)都是醫(yī)學(xué)影像研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。隨著技術(shù)的發(fā)展、研究的深入，相信將會(huì)有更多新發(fā)

10、現(xiàn)和新技術(shù)用于超聲成像中。參考文獻(xiàn)：1王艷丹，高上凱.超聲成像新技術(shù)及其臨床應(yīng)用J.北京生物醫(yī)學(xué)工程，2006,25(5):553-556.2伍于添.超聲診斷方法和設(shè)備的前沿技術(shù)J.中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志，2004,20(6):470-475.3彭虎，韓雪梅，杜宏偉.高幀率超聲成像系統(tǒng)中一種高信噪比扇形成像模式的實(shí)現(xiàn)J.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2006,23(1):25-29.4B.SEDGMEN,C.McMAHON.Theimpactoftwo-dimensionalversusthree-dimensionalultrasoundexposureonmaternalfetalattachmentan

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