超聲造影根底TheBasisOfUltrasoundContrastwanjunqing

Email:wanjunqing@163第一章超聲造影的開展背景及造影劑第二節(jié)超聲造影劑的分類一、根據(jù)物理形態(tài)分類1、含有自由氣泡的液體，如二氧化碳、過氧化氫等。2、含有包膜氣泡的液體，如Albunex、SonoVue、Levovist等。3、含懸浮顆粒的膠狀體，如IDE。4、乳劑，如PFOB。5、水溶液，如Oralex，此類多為口服造影劑。二、根據(jù)造影劑所能到達(dá)的靶目標(biāo)分類1、右心造影劑：即早期使用的自由微泡的造影劑；2、左心造影劑：指可以通過肺循環(huán)的超聲造影劑，能經(jīng)外周靜脈注射后實(shí)現(xiàn)左心及外周器官顯影成像，如SonoVue、Levovist等。三、根據(jù)造影劑所含氣體成分的不同分類1、包膜類造影劑：〔1〕第一代造影劑，即空氣型微泡造影劑，以Albunex、Levovist為代表；〔2〕第二代造影劑，即氟化氣體型造影劑，以SonoVue、Optison為代表；2、靶向性造影劑：該類造影劑的出現(xiàn)將超越超聲造影劑僅提供血流和組織灌注學(xué)信息的局限性，并有可能成為第三代超聲造影劑。四、根據(jù)超聲造影劑在體內(nèi)代謝方式不同分類1、血管造影劑〔vascularagents〕：造影劑經(jīng)外周靜脈注入后經(jīng)肺循環(huán)進(jìn)入左心系統(tǒng)。造影劑不滲出到血管外，始終在血液循環(huán)系統(tǒng)中流動(dòng)，最后微泡破裂后，其內(nèi)氣體經(jīng)肺排出。SonoVue、Levovist屬此類。2、組織特異性造影劑〔tissue-specificagents〕：其微泡直徑一般小于血管造影劑，使用方法同血管造影劑。不同處是其在組織中的代謝與分布不同，能被機(jī)體特定的組織和器官所攝取，從而改變靶器官或組織的聲學(xué)特性。PFOB、Sonovist屬此類。3、口服造影劑〔oralagents〕：主要用于上腹部胃腸造影，意大利Brocca公司生產(chǎn)的SonoRx即屬此類。五、根據(jù)造影劑微泡粒子大小及其變形性分類1、自由流體示蹤劑〔free-flowingtracer〕：如SonoVue、Levovist等，其微粒小于紅細(xì)胞，可自由通過微循環(huán)，其血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)與紅細(xì)胞相似，可以通過這些自由流動(dòng)于血管內(nèi)的微泡回聲信號(hào)的檢測，得到血流灌注信息。2、沉積示蹤劑〔如Echogen〕：微泡體積較大，在通過肺循環(huán)時(shí)被嵌在微小動(dòng)脈上，局部微泡嵌頓數(shù)量與局部血流量呈直線相關(guān)，因此微泡數(shù)量〔圖像上表現(xiàn)為視頻強(qiáng)度〕可反映局部血流量。可經(jīng)左房、左室、主動(dòng)脈根部或冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射可產(chǎn)生極好的心肌顯像效果。但由于其不能通過肺循環(huán)這個(gè)特點(diǎn)的限制，這類造影劑目前已較少使用。第三節(jié)微泡造影劑的相關(guān)物理特性一、微泡存活時(shí)間我們先來看超聲微泡造影劑存活時(shí)間的計(jì)算公式：T＝〔R×ρ〕/〔2D×Cs〕式中：T－超聲造影劑的微泡存活時(shí)間，R－微泡半徑，ρ－微泡內(nèi)所含氣體的密度，D－微泡內(nèi)所含氣體的彌散度，Cs－微泡內(nèi)所含氣體的血液飽和度常數(shù)。由式中可以看出，造影劑微泡氣泡的半徑和所含氣體密度越大，在血液循環(huán)中的持續(xù)時(shí)間越長，微氣泡內(nèi)所含氣體的彌散度、飽和度越大，持續(xù)時(shí)間越短。所以，我們可以通過以下方法來延長造影劑微氣泡在血液中的持續(xù)時(shí)間：〔一〕通過微泡外膜或修飾微泡外表物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)使用外膜或可以改變微泡外表張力的物質(zhì)，不僅可以防止微泡內(nèi)氣體彌散入血液中，而且可增加微泡內(nèi)壓力，從而增強(qiáng)微泡的耐受力。〔二〕用高分子量、高密度、低彌散性及低飽和度的氣體使用低彌散度及低血液飽和度的氣體可以使的微泡存活時(shí)間明顯延長。低彌散性可使氣體保存于微泡內(nèi)，低血液飽和度可使氣體血液濃度很快到達(dá)飽和，從而也到達(dá)微泡內(nèi)氣體不彌散到血液中的目的。二、微泡可自由通過微循環(huán)并具有似紅細(xì)胞的血液示蹤劑的特性三、微泡粒子的直徑理想的微泡直徑由兩個(gè)因素相互制約決定。一方面，微泡直徑需要足夠小，使其能自由通過肺循環(huán)而不被肺毛細(xì)血管網(wǎng)所濾掉。另一方面，微泡直徑越大，那么其產(chǎn)生的背向散射信號(hào)越大，造影效果越好。理想的微泡直徑約為4μm。四、超聲造影劑的其他特性1、微泡的脆性〔易碎性〕2、微泡過強(qiáng)的反射可能會(huì)引起聲衰減應(yīng)用價(jià)值的造影增強(qiáng)信號(hào)。

〔3〕小血管的多普勒檢查：肝臟及乳腺病變的血管網(wǎng)顯示，以提高病變特征顯示的特異性。

3、建議用劑量

〔1〕B模式夏的心腔顯影：2.0ml。

〔2〕血管多普勒顯影：2.4ml。

〔3〕如果確實(shí)需要，可按推薦用劑量重復(fù)二次。每次注射完畢后，應(yīng)尾隨快速注射5ml生理鹽水〔快速推注〕。

4、禁忌癥

〔1〕對(duì)六氟化硫或SonoVue內(nèi)任何成分引起變態(tài)反響者禁用。

〔2〕近期內(nèi)有急性冠心病病癥或臨床確定的不穩(wěn)定性缺血性心臟病患者禁止使用，這些疾病主要包括：進(jìn)展或正在發(fā)作的心肌梗死、7d內(nèi)有典型心絞痛發(fā)作者、在造影前7d有明顯加重的心臟病病癥、最近行冠脈介入治療者、不穩(wěn)定的因素存在〔如最近心電圖顯示有加重傾向、實(shí)驗(yàn)室結(jié)果不正?！场⒓毙孕牧λソ?、Ⅲ或Ⅳ級(jí)心力衰竭、嚴(yán)重的心律失常者。

〔3〕有以下情況者禁忌使用SonoVue：心臟血流右向左風(fēng)流者、嚴(yán)重的肺動(dòng)脈高壓患者〔肺動(dòng)脈壓高于90mmHg〕、不能控制的原發(fā)性高血壓患者、急性呼吸窘迫綜合征〔ARDS〕患者。對(duì)于懷孕及哺乳期婦女的平安性尚未確立，因而懷孕及哺乳期婦女禁忌使用。第二章超聲增強(qiáng)造影的根本原理第一節(jié)根本原理第二節(jié)造影相關(guān)的幾個(gè)根本概念基頻〔fundamentalfrequency)：指振動(dòng)系統(tǒng)〔聲源〕的最低固有頻率。基波：指其振動(dòng)頻率為基頻的機(jī)械波。諧波〔harmanic〕：是指振動(dòng)頻率等于基頻整數(shù)〔n〕倍的正弦波。二次諧波：指振動(dòng)頻率為基頻2倍的正弦波。第三節(jié)諧波非線性成像些偽像基頻波能量強(qiáng)，而諧波能量卻極少，當(dāng)采用諧波成像時(shí)，那么可將近場的大局部偽像消除?！?〕基頻波聲束副瓣會(huì)產(chǎn)生明顯的副瓣偽像，而二次諧波聲束副瓣能量與中心聲束能量相比呈反比降低，即二次諧波信號(hào)強(qiáng)度放大與基頻波的信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，二次諧波的副瓣仍比基頻波的副瓣低很多。在二次諧波成像時(shí)，能明顯地消除聲束副瓣偽像并使主瓣變細(xì)。2、消除近場混響基頻波聲束在表淺組織內(nèi)表層與肋骨產(chǎn)生混響，常常造成圖像出現(xiàn)模糊霧狀改變。此時(shí)，淺層尚未形成明顯的諧波能量，這些混響由基頻波頻率的能量形成；當(dāng)聲束穿過表淺層進(jìn)入組織后，諧波信號(hào)能量明顯增強(qiáng)。在接收時(shí)，消除基頻波后，二次諧波成像使紊亂何模糊影像得以消除，得到更加清晰的圖像。三、諧波成像的分類諧波成像造影諧波成像〔contrastharmonicimage,CHI〕組織諧波成像〔tissueharmanicimage,THI〕1、超聲造影諧波成像諧波來源：a、聲束非線性而產(chǎn)生的諧波成分，是聲波在組織中傳播而產(chǎn)生的。

b、基頻波與諧波作用于超聲顯影劑微泡產(chǎn)生反射與散射信號(hào)而產(chǎn)生。2、組織諧波成像諧波來源：a、聲束非線性而產(chǎn)生的諧波即2f0

b、基頻波與非線性界面作用反射而產(chǎn)生的頻率為2f0的諧波信號(hào)四、造影影像模式1、諧波影像〔Harmonicimaging〕利用微泡的非線性特性來增加微泡與組織的比照度。常規(guī)諧波影像是發(fā)射基波頻率f0，接受回聲時(shí)，用慮波器移除基波f0，接受二次諧波2f0形成影像。這種成像方法有效地將諧波信號(hào)與基波信號(hào)別離開，但限制了寬頻的使用。如果基波是寬頻信號(hào)與諧波信號(hào)有重疊，慮波器不能將基波與諧波完全分開，因此在諧波成像時(shí)，是使用較窄的發(fā)射頻率。諧波影像傳統(tǒng)上是使用高機(jī)械指數(shù)，需要觸發(fā)影像〔或叫延遲〕，以便有充分的時(shí)間使微泡重新填充。最初認(rèn)為諧波影像可以完全區(qū)分造影劑和組織，是基于組織完全是線性回聲的假設(shè)，然而組織確實(shí)能產(chǎn)生非線性能量。由組織單獨(dú)產(chǎn)生諧波影像是有益的，可降低影像的混沌、改善分辨率。即使沒有造影劑，組織的影像也是存在的，因此純粹的將組織和造影劑的回波別離是不可能的。3、脈沖反相諧波影像PulseInversionHarmonicimaging〔PIH〕諧波影像使用相對(duì)窄的頻寬，以防基波和諧波相重疊。PIH通過減影慮出基波信號(hào)，從而防止了頻寬的限制[9]。因此即使當(dāng)基波和諧波重疊時(shí)，PIH也可以別離由諧波產(chǎn)生的微泡回波中的基波成份。寬頻發(fā)射和接收改善了分辨率，提高了對(duì)造影劑的敏感度。在脈沖反相諧波成像時(shí)，發(fā)射兩個(gè)脈沖沿著各自的方向行進(jìn)，代替了常規(guī)諧波和基波的單信號(hào)脈沖成像。第一個(gè)是正常的脈沖，第二個(gè)是第一個(gè)脈沖的反相，因此第一個(gè)脈沖的正壓等于第二個(gè)脈沖的負(fù)壓。任何線性目標(biāo)對(duì)這正壓和負(fù)壓的應(yīng)答相同，回聲同時(shí)反射回探頭，但方向相反。因此相互疊加時(shí)，所有靜態(tài)線性目標(biāo)產(chǎn)生的聲束將被抵消。如圖。圖示兩個(gè)相反脈沖連續(xù)微泡回波疊加，基波回波相抵消圖示

脈沖反相諧波影像信號(hào)的形成過程

圖示二維PPI影像由于組織的運(yùn)動(dòng)造成組織回聲不完全抵消

圖：血管瘤超聲造影檢查A常規(guī)超聲檢查，B脈沖反相諧波影像

4、能量脈沖反相諧波影像PowerPulseInversionHarmonicimaging〔PPIH〕為獲得比PIH敏感度更高的影像，使用交互極性的附加脈沖，既改善組織和造影劑的比照分辨，又降低對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感度。為了除去運(yùn)動(dòng)偽像，增加敏感度，使用長序列反相脈沖，即發(fā)射三個(gè)脈沖〔P1+、P2－、P3+〕，－或＋代表正、反相。如果組織的運(yùn)動(dòng)是相當(dāng)一致的，在脈沖重復(fù)頻率上使用P1+與P2－之間及P2與P3+之間組織運(yùn)動(dòng)相差10μsec。尋找P1+和P3+只需很短的時(shí)間，兩個(gè)波形幾乎同樣，只有20μsec的相位差。將這兩個(gè)波形相疊加，得到兩倍振幅的類似波。但頻移只有原始波的一半，這是基于數(shù)學(xué)小角度(φ)近似值sin(θ)+sin(θ+φ)≈2sin(θ+φ/2)，形成一個(gè)新的波形，與P2－有10μsec的相位差。兩倍P2－疊加在這個(gè)波形上，組織運(yùn)動(dòng)成份就抵消了，如下圖，最后的結(jié)果是P1++2P2－-+P3+。通過反相發(fā)射脈沖，回波的諧波成份沒有反轉(zhuǎn)，所有的脈沖信號(hào)疊加，是原脈沖信號(hào)的四倍?？梢允褂酶嗟拿}沖，進(jìn)一步增加敏感度，減少運(yùn)動(dòng)偽像。PPIH采用低機(jī)械指數(shù)，組織諧波幾乎為零，以偽彩覆蓋在常規(guī)灰階影像上，造影前幾乎沒有信號(hào)。當(dāng)微泡到達(dá)時(shí)，覆蓋影像顯示微泡信號(hào)，而背景是基波組織影像。需要觀察組織背景影像時(shí)，可以除去覆蓋的彩色層。圖示通過多脈沖求和的能量脈沖反相影像消除組織運(yùn)動(dòng)偽像、增加了敏感度圖CPS－SonoVue超聲造影A–D。右肝巨大實(shí)性病灶，為代謝性疾病(糖原病)。等回聲非均勻病灶(A)彩色多普勒周邊看見明顯血管包膜。注射造影劑14s從周邊包膜向心性明顯增強(qiáng)，中心由于壞死缺乏增強(qiáng)(門靜脈相為持續(xù)性等回聲增強(qiáng)(C)。延遲相也為持續(xù)性等回聲增強(qiáng)(D)。最后診斷為肝細(xì)胞腺瘤。CCI影像圖：肝右葉中分化HCC。a基波超聲影像顯示為局灶性低回聲。b動(dòng)脈相28s顯示為均勻回聲增強(qiáng)病灶。c門靜脈相早期60s顯示為等回聲病灶。d門靜脈相晚期180s顯示為低回聲病灶。

8、造影微血管灌注成像ContrastMicro-Imaging(CMITM)CMITM功能模塊：可在極低的聲壓范圍內(nèi)實(shí)時(shí)捕獲信息進(jìn)行成像(0.01≤MI≤0.08)，使亞厘米病灶及其內(nèi)的低速血流得以清晰顯現(xiàn)。CMITM的出現(xiàn)使得肝臟以及全身其它臟器微小腫瘤的