见,前所未见 魔镜成像(SMI)——血管成像的新技术

见，前所未见魔镜成像（SMI）——血管成像的新技术
Superb Micro-vascular Imaging
见，前所未见
魔镜成像（SMI）——血管成像的新技术Superb Micro-vascular Imaging
超声是一种简易无创的成像技术。

作为首要的诊断方式，已广泛用于临床检查，能够帮助医生快速做出诊断和制定治疗计划，尤其适用于血管，能够以可视和频谱方式，准确清晰地显示血流动力学数据。

但在不使用造影剂情况下，检测细小低流速血流时，仍面临来自临床的挑战。

东芝的Aplio TM500超声系统在评估血管和血流动力学方面，提供了完备的手段，包括彩色多普勒、能量多普勒、高级动态血流和脉冲多普勒，结合设备的造影成像功能，能提供用于血管诊断的优异的工具包。

为了扩展超声设备对血流的可视显示范围，东芝的Aplio500现在配置了一种全新的功能，可专用于极低速血流的成像。

该技术称为魔镜成像（SMI），是一种创新的超声多普勒技术。

SMI是独特的超声多普勒技术，应用一种独特的算法，在不使用造影剂的情况下，可以实现低流速细小血管的清晰显示。

SMI具有以下优势：
1.低速血流的可视化
2.高分辨率
3.极少的运动伪像
4.高帧频
在应对日常诊断所面临的挑战方面，SMI已证明其临床价值。

SMI能够评估肿瘤血管的密度和形态，有助于病变的诊断和鉴别。

SMI也可用于评估化疗的治疗效果以及评估炎症性疾病，如溃疡性结肠炎和克隆氏病。

另外，与超声造影剂结合应用，SMI可以呈现更敏感的细小血流，能够在造影剂的首次灌注后，得到持续的微血流的动态图像。

背景
超声是无创、无辐射的诊断技术，已广泛应用于医疗保健从初诊到复查的各个阶段，。

近年来，超声已成为用于明确诊断、治疗计划制订和良恶性肿瘤病人治疗评估的一线影像设备。

为了达到最佳的治疗效果，要求影像诊断在早期就能检测出恶性肿瘤，然而，传统彩色多普勒技术在显示细小血管和低速血流方面，存在技术限制。

超声造影增强技术(CEUS)能够提高血流的检测能力，突破一些限制。

然而使用造影剂有很多缺点，首先CEUS不是在任何场所都能轻松实现，受到造影剂使用的限制，同时会增加患者的经济负担。

为了解决这些问题，帮助医生看到以前从未看到的信息，东芝研发了魔镜成像（SMI），一种创新的血管
成像技术，能够不使用造影剂就实现
更细小血管和更低速血流的清晰显
示。

SMI技术可以在东芝高端彩超
Aplio500上应用，也可在东芝其他系
统上应用。

几十年来，东芝不断提高对血管
的显示能力，提高显示分辨率，扩展
血流流速的检测范围。

2001年，东
芝推出了一项高分辨率的多普勒成
像技术——高级动态血流（ADF），
能够以惊人的准确度显示细小血管
和复杂的血流。

尽管ADF性能优异，
但对更低速的血流，在成像帧频以及
伪像的处理方面仍存在不足。

为了突
破这些限制，东芝以Aplio彩超独特
的多普勒技术（包括ADF）、高密度
波束形成器架构以及实时应用平台
为基础，研发了魔镜技术（SMI）。

SMI的推出，是东芝对多普勒技术的
重新定义，能够以高帧频、高分辨率、
少运动伪像等特点检测到低速血流。

SMI原理
SMI技术采用一个强大、智能的
算法，将血流信号从叠加在一起的组
织运动伪像中有效分离，保留最细微
的低流速血流信息，呈现出无与伦比
的细节和清晰度。

1.多普勒信号
血流和组织运动（伪像）均会产生超
声多普勒信号，伪像信号更强，叠
加在低速血流信号上面（图1）。

2.传统多普勒成像和SMI
传统多普勒成像采用一个壁滤波器来消除噪声和运动伪像，结果导致低速血流信息的丢失（图2）。

SMI分析噪声的运动特性，采用全新的自适应算法识别和消除组织的运动，呈现真实的血流信息。

传统多普勒技术以能够高分辨率显示血流为主要目标，SMI已超越这个目标，能够显示更低速的血流（图3）。

低速血流检测的主要问题在于周围的组织结构产生多余的多普勒信号（运动伪像）。

传统多普勒技术不能区分出运动伪像中真实的血流信号。

应用SMI，我们分析这些运动伪像的特性，成功提取出与临床相关的信息（图4，5，6 ）。

SMI模式
SMI有两种模式：单色（灰阶）模式和彩色模式。

•彩色模式（cSMI）同时显示B模式和彩色信息。

•灰阶模式（mSMI）更侧重于血管，通过消除背景信息来提高灵敏度。

潜在的临床应用
我们将讨论SMI技术的一些临床应用，包括肿瘤疾病和炎性疾病。

肿瘤
在评估肿瘤血管的密度及形态方面，SMI已显示出重要的临床价值。

SMI 与超声造影（CEUS）结合应用，能够获得更多信息。

肝细胞性肝癌
该病例为肝细胞性肝癌，灰阶模式显示在肝表面附近有一个可疑病
图1. 多普勒信号
图2.传统多普勒成像和SMI
图3.传统技术和SMI
图4即使在病人不屏气情况下，显示1cm
范围正常肾皮质内丰富的血流
图 5 SMI显示的正常胰腺的微细血管结
构，而常规彩色多普勒技术不能显示
图6正常肝脏，可以看到肝表面下的微小
血管
灶。

用传统ADF模式，速度范围设为9cm/s时，可以看到一些血管，但不能确定肿瘤血管的分布。

当速度范围设为3cm/s时，图像被运动伪像严重干扰。

激活mSMI 功能，立刻可以看到网篮状的肿瘤内部血管，网篮状血管是HCC的有力征象（图7）。

空肠间质瘤肝转移（GIST）
利用传统的彩色多普勒，我们可以看到一些肿瘤内流速较高内径较大的血管。

使用cSMI 和mSMI，都可以显示肿瘤中更细小的血管和更多的细节，因此与传统多普勒比较，SMI能够更好地观察肿瘤血管的结构和密度（图8）。

使用超声造影（CEUS），我们能够看到遍布在肿瘤中的微细血管，但随着时间推移，增强效果逐渐消退。

cSMI能够进一步增强效果，显示更多的血管。

如采用更高的频率，可以显示肿瘤内细小血管的更多细节。

膀胱癌
灰阶和3D图像清楚显示出两个小肿瘤和一个憩室，在高频探头上应用cSMI 和mSMI，在不使用超声造影剂情况下，可以发现肿瘤内血管呈树枝样分布（图9）。

胃癌
该硬性胃癌表现为低回声，有较少的彩色血流信号。

使用SMI技术增强CEUS的显示，我们能够看到新生血管和血流模式。

由于人体内的血流是动态的，时刻都在变化，SMI 能够显示出血流的变化，甚至能够显示出一个硬性肿瘤内血流的变化。

能敏感追踪收缩期和舒张期血流，并清晰展示（图10）。

颈部淋巴结
（恶性淋巴瘤）
浅表病灶的血流显示，是SMI 杰出应用之一。

该病例为恶性淋巴结，SMI显示了肿瘤内丰富的血流。

我们可以确定该淋巴结正常的血管结构已被破坏，因为没有血流从淋巴结门流出。

在这种情况下，mSMI比cSMI 更敏感，显示了更多的微细血管（图
图7肝癌
图8来自空肠胃肠道间质瘤的肝转移
11）。

皮肤病变
恶性黑色素瘤
检测表浅的皮肤病变是SMI最佳应用方向之一。

该病例是指尖的一个5mm的恶性黑色素瘤。

即使是如此小的肿瘤，使用cSMI 也能显示丰富的肿瘤血管（图12）。

鳞状细胞癌
使用高频探头和mSMI 技术，可以显示面部鳞状细胞癌内丰富的微小肿瘤血管（图13）。

回肠间质瘤
在显示肿瘤内微小血管方面，SMI为我们提供了更多选择，是以前传统CDI很难或根本做不到的。

mSMI显示微细血管，结合CEUS，能够观察肿瘤血管的灌注。

CEUS后，cSMI实时显示以前没有看到的、新生的血管图像（图14）。

图11颈部淋巴结（恶性淋巴瘤）
图9膀胱癌
图10胃癌
图12恶性黑色素瘤图13鳞状细胞癌
炎症
SMI对微细血流的检测和显示，
特别适用于人体多个部位的疾病评
估。

类风湿关节炎
（桡腕关节）
使用传统的能量多普勒，我们能
够在增厚的滑膜内看到少量血管。

cSMI和mSMI均显示出更多血管，
是典型的炎症血管模式。

SMI明显优
于传统的PDI，具有改变RA疾病活
动期的评估标准的潜力（图15）。

溃疡性结肠炎
胃肠道是SMI另一个很好的临
床应用。

二维图像上胃肠道壁各段在
厚度上相似，因此很难确定哪一段更
活跃。

SMI显示横结肠壁内稀疏的血
管结构，但在乙状结肠壁有致密和丰
富的血管结构（在低回声的粘膜层充
血），粘膜层丰富的血流表明，与横
结肠比较，乙状结肠有严重的炎症。

内窥镜图像确认乙状结肠有严重的
炎症，验证了SMI的结果（图16）。

克隆氏病
回肠的横视图显示在回肠的纵
向溃疡周围充血（血流增加）。

当炎
症蔓延到整个肠段，我们可以看到整
段肠壁充血（图17）。

克隆氏病的主要并发症之一是
皮下脓肿，灰阶显示了脓肿腔内的细
节，其内部存在低回声层，使用cSMI，
可以明确看到脓肿腔周围有大量的
炎性血管（图18）。

图14回肠的胃肠道间质瘤
图15类风湿关节炎（桡腕关节）
图16 左：横结肠右：乙状结肠
图17克隆氏病
其他临床用途
SMI 对更低速的血流极度敏感，在诊断缺血或坏死方面，已被证实是有效的。

坏死性淋巴结病变
我们可以看到正常淋巴结的分支状结构，检测到一个缺血坏死区域。

即使是直径为3mm 的微小淋巴结，使用cSMI ，怀疑有坏死的存在，使用mSMI ，证实了我们的怀疑（图19）。

脾脏裂伤
该病例是一个6岁的男孩，怀疑脾脏受到损伤。

在灰阶模式，我们可以看到脾脏内一个低回声区，mSMI 显示该低回声区无血流，是由一个血肿和受损伤的脾实质组成（图20）。

睾丸扭转
该病例是一个6岁的男孩，左侧睾丸疼痛。

mSMI 可以让我们通过右侧睾丸观察到血管结构，如单独使用常规彩色多普勒很难观察到。

左侧睾丸中没有可见的血流显示，可以做出左睾丸的睾丸扭转诊断（图21）。

NOMI （非闭塞性肠系膜缺血） 诊断NOMI ，使用任何成像设备都是挑战。

对正常肠段使用SMI ，我们可以清楚看到肠壁丰富的血供，因此能够做出诊断。

NOMI 很难做出临 床诊断，NOMI 临床定义为肠壁中缺 血，即使使用CEUS ，也检测不到血流。

虽然结合使用mSMI 和CEUS 进行诊断也具有挑战，但已能对正常 肠结构提供最佳的显示（图22）。

图18克隆氏病造成的皮下脓肿
图19坏死性淋巴结肿大 图20脾裂伤
图21睾丸扭转
图20 脾脏破裂
总结
SMI 在低速血流成像方面有明 显的优势，能够显示细小血管，运动伪像少，增加CEUS 的灵敏度以及实现高帧频成像。

SMI 实现了低速血流卓越的检测，即使不使用造影剂也能开展研究。

对于癌症、肿瘤、类风湿关节炎以及其他的疾病患者，在早期诊断及治疗计划制订方面，该技术很有价值。

在使用造影剂进行研究时，利用SMI 能够进一步增加灵敏度和提高诊断的准确性。

结论
毫无疑问，SMI 是非常有用的工具，在不使用造影剂情况下，能够对以前我们不能进行评估的细小血管提供有价值的信息，尤其是生理改变过程。

在不久的将来，SMI 将成为各种疾病诊断和评估的一个必不可少的工具，而无须考虑是哪个脏器。

图22 NOMI （非闭塞性肠系膜缺血）。