医学超声影像技术的新进展

屈指西风

医学超声影像技术的新进展

　　医学超声成像技术和x—ct、mr及核医学成像(pet、spect)一起被公认为现代四大医学影像技术，四足鼎立，成为现代医学影像技术中不可替代的支柱。和其他成像相比，具有实时性好、无损伤、无痛苦，以及低成本等独特的优点。

　　近几年来，医学超声成像系统向更高层次发展，其目标主要是：(1)利用更多的声学参数作为载体，以获取体内更多的生理、病理信息；(2)提高图像质理，使图形清晰；(3)显示更为细微的组织结构。

　　从工程技术角度看，医学超声成像在彩色血流测量技术、数字化波束形成技术、谐波成像技术、三维超声等方面的发展特别引人注目，下面将介绍这些技术的发展情况。多普勒彩色血流成像、多普勒图谱显示和彩色多普勒血流图(cfm)都是基于多普勒效应，用于实现对血流参数的测量。血流参数测量的发展经历了从连续波多普勒(cwd)血流测量，到脉冲波多普勒(pwd)血流测量，到彩色多普勒血流图的过程。第一台具有cfm功能的超声诊断仪的问世，促进了医学影像诊断设备的迅猛发展，它标志着诊断超声学从形态学过渡到血动力学，使超声诊断设备不仅能获得人体脏器的解剖信息，而且能获得功能信息，极大地扩大了超声影像设备的临床应用范围。彩色多普勒血流成像系统(通常称为彩超)是一种能同时显示b型图像和多普勒血流数据(血流方向，流速，流速分散)的双重超声扫描系统。

　　cfm已成为当代中、高档超声诊断仪必不可少的功能，由于它的直观性，它在临床的许多方面得到广泛的应用。

　　由于cfm是基于多普勒效应的血流测量方法，这种方法必须检测回波信号的频移，对电路要求十分严格，同时测量精度受到声波方向和血流方向间的夹角θ的影响，并且难于测量低速血流。

　　为克服cfm的缺点，美国atl公司推出彩色多普勒能量成像(记为cde，或记为cpa)，cde或cpa是检测血流中血球后散射能量的大小，不区分流向，和θ角无关。cpa提高了血流检测的灵敏度，特别适用于显示细小血管的低速血流，但不能显示血流方向。

　　美国acuson公司提出一种多普勒组织成像，组织运动速度很小，可与流速较大的血流分开。组织运动可按速度、加速度、方差和能量等参数来成像。

　　值得注意的是，近年来出现了非多普勒测量方法的cfm，其中最有前景的有斑点逐帧跟踪法和时域互相关法。hp公司和philips公司已成功地利用互相关法开发出它们的cvi(彩色速度成像)系统。cvi同传统的cfm(自相关法)相比，具有测量精度高，不受夹角影响，帧频高，分辨力高，不产生混迭等优点。

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系列图片继续前两个的内容。

vsd一例：

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右冠窦瘤破裂：

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vsd术后残余分流：

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mv前叶脱垂：

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主动脉少量反流：

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分子影像学，是医学影像学与分子生物学等学科相结合而诞生的新兴学科，是在真实、完整的人或动物体内通过图像直接显示细胞或分子水平的生理和病理过程，代表了未来医学影像学的发展方向，被美国医学会评为未来最具有发展潜力的十个医学科学前沿领域之一。

提及分子影像学的优势，概括说，其一，分子影像技术可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程变成直观的图像，使人们能更好地在分子水平上理解疾病的发生机制及特征；其二，能够发现疾病早期的分子变异及病理改变过程；其三，可在活体上早期、连续观察药物或基因治疗的机理和效果。
超声分子影像学是近几年超声医学在分子影像学方面的研究热点。它是利用超声微泡造影剂介导来发现疾病早期在细胞和分子水平的变化，有利于人们更早、更准确地诊断疾病。通过此种方式也可以在患病早期进行基因治疗、药物治疗等，以期在根本上治愈疾病。

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左室功能对于判定心脏病患者的预后具有重要的决定性意义。无论何种方法评估心功能，都只能通过特定时间点（检查时）的信息估计预后，如果能够在不同时间点多次反复进行心功能评估，则能更有说服力地确定病情的变化（改善/恶化）及预后，因此亟需一种准确、无创、简便、经济的方法来进行心功能评估。超声心动图因其安全、无创、准确、方便已逐渐成为临床上评估心功能的首选方法。常规超声心动图不仅能提供收缩功能指标（射血分数、室壁运动积分指数等）和舒张功能指标（多普勒），当与运动或药物负荷结合时，还能判定心肌存活性和评测收缩力储备。但左室局部心肌运动异常的早期发现对于多种心脏病理病变的诊断具有重要意义。目前研究的检查技术包括心血管造影，磁共振成像、ct、核医学成像和二维/m型超声心动图。心血管造影因其侵入性限制了其临床应用；磁共振成像、ct和和核医学成像时间分辨力较低不足以监测到心脏运动的瞬间变化，非移动性也限制了其临床广泛应用。
相比较而言二维/m型超声心动图因其时间分辨力高，非侵入和可移动性目前已成为左室局部心肌功能评价的首选方法。目前常规的二维灰阶超声在评估左室心肌局部功能时主要通过短轴观目测，或利用m型测量其增厚或缩短率来完成的。对于心肌短轴方向局部功能的定量评估目前应用的常规m型超声心动图（观察心肌增厚/缩短）仅仅对一小部分节段适用（胸骨旁切面与声束垂直的心肌节段），解剖m型超声的出现弥补了这一局限性（可使m型取样线切割到以前探及不到的心肌节段），但这一技术目前的图像分辨率即使应用谐波技术仍不足以达到令人满意的效果。对于心肌长轴方向局部功能的定量评估目前是利用房室瓣环处m型测量的位移完成的，但这种方法仅仅能评估心肌整体的伸长/缩短，对于具体的局部心肌节段的长轴功能无能为力。加之因其不能总是提供清晰的内膜边界，学习曲线较长，因而在评估左室心肌局部功能异常时仍存在着主观性，半定量，不同检查者间/同一检查者不同检查次间差异较大。
近10年来超声技术发展迅猛，不断推陈出新，为左室心肌局部功能的准确评估提供了可能，其中组织多普勒技术尤为突出。1989年isaaz等[19]利用频谱多普勒检测左室后壁局部心肌的运动速度，开创了心肌组织多普勒技术的先河。早期的频谱式组织多普勒仅能实时显示一个采样点的局部心肌运动信息。随着彩色多普勒和计算机技术的发展，目前商用的组织多普勒技术的时间和空间分辨力明显提高，具有脱机后处理功能，组织多普勒对多个点同时进行局部运动信息的分析和比较，不仅能提供局部心肌的运动速度（最大和平均速度，速度阶差，速度积分），运动位移，还可以提供局部心肌的应变和应变率。

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心室功能的评价是超声心动图最值得推荐的无创方法。
目前左心室整体收缩功能的测定指标包括：
1.收缩末期和舒张末期心室腔大小（lvedd、lvesd）
2.室壁厚度（thickness）
3.室壁重量（mass）
4.心室容积（volume）
5.缩短分数（fs）
6.射血分数（ef）
lvedd、lvesd、thickness、mass和fs可以通过m-型超声和2d超声测量得出，而volume和ef通常由二维超声方法得出比较准确，因为2d超声优于m-型超声的地方在于其不受心室立体形状的影响，直接测定以上数据，所以目前大多数的超声实验室都采用2d超声方法进行测量。

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超声心动图对于左心室局部收缩运动的评价也非常有价值，这是因为其具有高度的时空变化的特点，能够测定局部室壁的增厚和位移情况。

用造影的方法评价左心室局部收缩运动目前还是处于选用阶段，并非必须使用，但其能给临床诊断提供有用的数据资料。

大多数的收缩功能异常是由于缺血性心脏病、高血压、瓣膜病等引起，超声心动图可以测定解剖和功能的异常，对于病因通常提供诊断依据而不是直接诊断。