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  • 超聲成像新技術(shù)的物理聲學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用

    作者:佚名 來(lái)源:本站整理 時(shí)間:2011-10-19 22:26 閱讀:3044 [投稿]
    上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái),由于電子計(jì)算機(jī)容量和功能的提高,數(shù)字化技術(shù)的引入,以及各種信號(hào)處理、圖像處理和控制技術(shù)的應(yīng)用,醫(yī)學(xué)超聲成像新技術(shù)、新設(shè)備、新方法層出不窮。本文就腹部超聲診斷中常用的主要新技術(shù)的物理 ..
    (3)常用測(cè)量指標(biāo)[9]:背向散射積分技術(shù)的聲學(xué)參數(shù)為背向散射積分值,包括:①圖像峰-峰強(qiáng)度(peak to peak intensity,PPI);②圖像平均強(qiáng)度(average image intensity,AII);③圖像強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation of image intensity,SDI)。PPI即取樣容積內(nèi)最強(qiáng)與最弱射頻信號(hào)強(qiáng)度之差,AII與SDI即為取樣容積內(nèi)所有射頻信號(hào)強(qiáng)度的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差,單位均為分貝(dB),最常用者為AII。在心臟研究中常用的指標(biāo)有:①心肌背向散射積分值(IBS)。由于個(gè)體差異,現(xiàn)多采用標(biāo)化(校正)背向散射積分值(IBS%),以舒張末期心包的IBS值為100%,檢測(cè)區(qū)IBS值與其相比即為IBS%;②心動(dòng)周期心肌背向散射變化幅度(cyclic variation of integrated back scatter,CVIB)為心動(dòng)周期中心肌IBS變化差值,是反映心肌運(yùn)動(dòng)的活性指標(biāo);③跨壁背向散射積分梯度(transmural gradient of IBS,TGIBS),為心內(nèi)外膜下1/2處心肌IBS值之比。
    (4)測(cè)量方法:具有IBS分析功能的超聲診斷儀均具有聯(lián)機(jī)自動(dòng)測(cè)量及顯示功能。HP 5500在AQ設(shè)置下,對(duì)二維圖像的感興趣區(qū)取樣后啟動(dòng)Sample-data鍵,儀器將在2.48s內(nèi)自動(dòng)測(cè)值62次,并以三種方式顯示測(cè)量結(jié)果:①實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析圖:標(biāo)記在測(cè)量的時(shí)間相位;②測(cè)值表:以表格形式顯示測(cè)量結(jié)果;③坐標(biāo)圖:以坐標(biāo)形式顯示測(cè)量結(jié)果,可聯(lián)機(jī)或脫機(jī)分析。
    (5)應(yīng)用:背向散射積分技術(shù)在腹部臟器的應(yīng)用研究較少且不深入,顧再榮等[10]用該技術(shù)研究尿毒癥,顯示尿毒癥患者腎實(shí)質(zhì)IBS%明顯高于正常人,晚期尿毒癥患者腎實(shí)質(zhì)IBS%顯著升高,因此認(rèn)為背向散射積分值能反應(yīng)腎實(shí)質(zhì)病變。筆者在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究中發(fā)現(xiàn),急性腎小管壞死性急性腎功能衰竭時(shí)腎皮質(zhì)IBS明顯升高,腎髓質(zhì)IBS改變不明顯;各種慢性腎病晚期腎實(shí)質(zhì)(包括皮質(zhì)和髓質(zhì))IBS明顯升高,而腎臟病變?cè)缙谀I實(shí)質(zhì)IBS無(wú)明顯改變。由于該技術(shù)在腹部臟器病變?cè)\斷中的研究較少,其臨床應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步探討。
    2.2 聲參量成像 此技術(shù)臨床應(yīng)用尚不普及,有的還處于理論階段,因此本節(jié)僅簡(jiǎn)單講述其物理聲學(xué)基礎(chǔ)。
    (1)組織特性成像:組織特性成像(tissue statistic imaging,TSI)[1]目前主要是對(duì)組織的彈性參數(shù)(coefficient elasticity)及其分布進(jìn)行測(cè)量和成像。其原理是利用特殊設(shè)計(jì)的聲源(如聚焦調(diào)制或雙束相交等)產(chǎn)生的低頻間斷性輻射力對(duì)待測(cè)組織進(jìn)行激勵(lì)(impulse),測(cè)量其動(dòng)態(tài)位移,據(jù)此計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)變,知道了應(yīng)力和應(yīng)變,就可求出其彈性參數(shù),最后將組織的這種彈性參數(shù)以彩色或灰階編碼顯示為聲彈性圖(sonoelastogram)。最近已有關(guān)于軟組織切變模量分布及其成像的研究報(bào)道。這一新技術(shù)在組織定征、病變鑒別及器官老化診斷等方面,可能具重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。 
    (2)非線性聲參量B/A成像:B/A是描繪聲波非線性效應(yīng)的聲學(xué)參量之一,是聲波通過(guò)介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生非線性效應(yīng)大小的一個(gè)量度,將B/A參量作為成像特性量進(jìn)行的成像即B/A聲參量成像[1]。研究發(fā)現(xiàn),此參量與其他線性聲參量相比,對(duì)組織特性的變化特別敏感,已有研究表明,軟組織中密度和聲速等參量的差異小5%,而B(niǎo)/A參量的差異則可達(dá)50%,而且造影劑中微泡的共振還導(dǎo)致非線性參量B/A值的急劇增加,可比正常組織的B/A值高出數(shù)百倍。因此,將B/A聲參量成像與超聲造影技術(shù)結(jié)合,可望為超聲組織定征和早期非占位性癌變的診斷開(kāi)辟新的途徑。但是,由于B/A參量不能在一般B超上用脈沖回波法直接測(cè)得,必須采用特殊發(fā)射波型,專門(mén)的信號(hào)提取和處理技術(shù),并對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行換算和反演,才能重建出B/A值隨位置分布的斷面圖像,即B/A參量的超聲層析(CT)成像技術(shù)。目前該技術(shù)在理論及方法學(xué)上已較為成熟,但關(guān)于成像裝置、重建軟件的設(shè)計(jì)以及實(shí)時(shí)成像與顯示等問(wèn)題尚有待解決。
    (3)聲速及聲衰減參量成像:聲速及聲衰減參量成像是以超聲波在介質(zhì)中的傳播速度或超聲波通過(guò)介質(zhì)時(shí)的聲衰減量為成像特性量進(jìn)行成像的技術(shù)[11,12]。最近問(wèn)世的新型設(shè)備UBIS 3000骨掃描儀能同時(shí)測(cè)量超聲波在骨中的傳播速度和聲衰減量,并具有骨質(zhì)測(cè)定成像系統(tǒng),克服了以往無(wú)圖像而造成取樣的盲目性。國(guó)內(nèi)外已有利用該技術(shù)診斷臨床病例的報(bào)道[13]。聲速及聲衰減參量成像也有助于超聲組織定征和早期非占位性癌變的診斷。
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