超声技术在医学的发展及应用

超声技术在医学的发展及应用

摘要: 随着声学原理和电子计算机科学的迅速发展，医学超声影像学的新技术层出不穷，从B型、M型、彩色多普勒超声发展到三维、声学造影、血管内超声等多种技术，极大地拓展了超声影像学的临床应用范围，几乎包括对所有疾病的超声诊断、结构成像和运动成像，医学超声诊断技术已成为临床诊断中必不可少的甚至是首选的方法。

关键词:超声;影像学;临床应用

医学超声诊断技术产生于20世纪40年代，其发展主要依赖于声学原理、探头技术、电子电路、计算机技术、实验研究及临床应用的紧密配合。由于其操作无创伤及对患者无电离辐射损伤而深得医学界推崇。目前医学超声影像学的新技术层出不穷，诸如三维超声成像、谐波成像、腔内超声已广泛应用于疾病诊断、治疗和预后评估。现对医学超声的进展和临床应用作一综述。

1 医学超声技术的发展及其临床应用

1.1 二维超声成像 B型超声应用回声原理，即发射脉冲超声进入人体，然后接受各层组织界面的回声作为诊断依据。由于B超能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实质性、液性或含气性组织区分开来，故医生根据得到的一系列人体切面声像图进行诊断。它所构成的二维（2D）实时动态图像具有真实性强、直观性好、无损伤、操作方便等优点，目前应用最广泛。主要用于心脑血管疾病、腹部脏器损伤、肿瘤、儿科和妇产科疾病及其它疾病的诊断。如二维超声诊断感染性心内膜炎时可清楚地观察到心内膜赘生物的形状大小及部位，检查率达80%～100%，特异性达80%以上，还可以发现腱索断裂瓣周脓肿、心包积液等并发症［1］。但二维超声对含气空腔（胃、肠）和含气组织（肺）以及骨骼显示不清，还由于切面范围和扫查深度有限，对病变所在脏器或组织的毗邻结构显示不清。

1.2 三维超声成像三维（3D）超声成像的基本原理主要有立体几何构成法、表现轮廓提取法和体元模型法。3D超声成像的基本步骤是利用二维超声成像的探头，按一定的空间顺序采集一系列的2D图像存入3D重建工作站中，计算机对按照某一规律采集的2D图像进行空间定位，并对相邻切面之间的空隙进行像素补差平滑，形成一个3D立体数据库，即图像的后处理，然后勾划感兴趣区，通过计算机进行3D重建，将重建好之3D图像在计算机屏幕上显示出来。3D超声成像技术包括数据获取、三维图像重建和三维图像的显示。1961年Baum和Greewood最先提出3D超声的概念，但其后的30年发展比较缓慢。近十年来，随着计算机技术与超声影像技术的不断发展，3D超声成像技术已由实验研究阶段走向临床应用阶段［2］，可分为（1）静态3D:收集一定数量的2D图后作3D组图，然后作各种3D显示，其中又分脏器实质3D和血管流道3D。（2）动态

3D:在不同时间点取不同空间的多幅2D图输入存储，然后用心电统一时间点，将原不同时间中取得的图形作3D组图，依心电图时间序列组图后回放。目前在心脏、妇产科、小器官、

血管、泌尿生殖系统等各系统与部位都有广泛应用［3］。与2D超声相比，3D超声能够显示组织结构的立体解剖形态和空间关系，具有图像显示直观、能精确测量医学诊断参数等优点。

1.3 介入性超声介入性超声是在超声显像基础上，应用超声显像仪通过侵入性方法达到诊断和治疗的目的。可在实时超声引导下完成各种穿刺活检、X线造影、抽吸、插管、局部注射药物等［4］。伴随着各种导管、穿刺针、活检针及活检技术的不断改进和发展，介入性超声使超声导向细胞学诊断提高到组织病理学诊断的水平。由此，将介入性超声学推向了“影像和病理相结合，诊断与治疗相结合”的新阶段，为促进现代临床医学的发展，发挥了不可替代的重要作用。现主要应用的领域有超声引导下穿刺活检、经皮穿刺造影、经皮穿刺引流、手术中超声、腔内超声（经直肠、经阴道、经食管、血管内超声）等。1981年日本创用了超声内镜，目前临床开展的有膀胱镜、直肠镜、阴道镜、十二指肠镜、腹腔镜超声等的超声内镜检查。由于腔内超声避免了体表超声检查难以克服的气体或骨骼干扰、位置较深等缺陷，并且能使用更高频率（5-30MHz）的探头检查，所以图像质量更清晰，使诊断更为准确。余奇侠对103例腹腔脏器囊肿患者采用超声引导经皮穿刺针吸细胞学检查，超声引导经皮穿刺针吸细胞学检查对腹腔脏器囊肿的诊断率为95.2%，明显高于单纯超声扫描的诊断率85.44%;28例手术病理对照其诊断符合率为96.4% ［5］。

1.4 M型超声该技术在心脏形状和定位异常的情形下，采用M模式解剖成像取代探头成像产生更为准确的信息。自上世纪80年代起，M型超声心动图测量房室平面的移动作为一种简单指标评价左室功能，左侧的房室平面的移动与二维超声心动图、核素左室造影以及左室造影计算的左室射血分数之间已经显示很好的相关性，它被用于所有不同疾病患者左室功能的评价。而解剖M型超声是近几年发展起来的超声新技术，应用这一技术可克服传统M型超声取样线仅能在扇形角90度内取样的限制，可在360度内任意取样，对任意点、任意角度的M型超声心动图进行分析，从而极大地扩展了M型超声精确定量时间、空间分辨率的优势，引起国内外学者的广泛关注。解剖M型超声可应用于对心室收缩和舒张功能的分析研究、正常人心房功能的分析研究以及检测心房功能、房室旁道、肺动脉高压等方面。采用解剖M型超声后处理系统，李越等人观测21例合并有三尖瓣返流的肺动脉高压患者以及21例年龄和性别与病变组配对的正常人的肺动脉干运动曲线并测定肺动脉干前侧壁搏动幅度（PAWPA），同时用常规超声心动图测定肺动脉干内径、右心房内径、肺动脉瓣血流频谱上升支加速时间（ACTpv）、三尖瓣返流峰值流速，并根据后者推算肺动脉收缩压（PASP）。结果发现，肺动脉高压组的PAWPA低于正常组，肺动脉高压组PAWPA与PASP呈中度负相关、与ACTpv呈中度正相关。提示，解剖M型超声心动图可用于观测PAWPA，该参数有可能作为一个新的简便易行评估肺动脉高压的定性或半定量指标［6］。

1.5 彩色多谱勒血流显像彩色多普勒血流显像（CDFI），它的全称是实时二维彩色多普勒血流显像，它是使用多频道法获取断面不同深度的脉冲多普勒信号，用高速计算机进行相位检测、自相关处理、彩色灰阶编码，把平均血流速度以彩色显示，实现解剖断面和血流空间与时间分布的实时二维重叠显示。这是彩色多普勒血流显像技术发展的第一阶段，也