超声诊断的未来方向
作者：柴艳芬 崔书章
单位：天津医科大学总医院急救中心，天津 300052
关键词：
中国医学影像技术000943 [中图分类号]R445.1 [文献标识码] A
[文章编号] 1003-3289(2000)09-0800-02
近50年来，超声检查作为一种影像学诊断方法以其用途广、价格低、携带方便和高效可靠的性能成为医学中不可缺少的检查手段。随着成像技术和多普勒的发展和改进以及超声对比剂的出现，超声的应用价值进一步提高。
超声诊断的基础是组织对声波的反射。现代检查方法和显示的振幅及超声反射波的频率已达到很高的清晰度和灵敏度，软组织成像更为优越，并能实时显示组织运动和血流特征。随着计算机技术的发展，灰阶成像的基本功能和多普勒将会发挥更大的作用。
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通过对组织间复杂声波的探测，使超声检查具有其他技术无法代替的发展潜力。未来超声有望在以下方面获得发展：①提高检测信号：超声对比剂、谐波成像；②改进图像显示：三维超声；③新方法：双折射成像、灌注成像、复合记录和弹性摄影；④设备：缩微成像、电声摄影；⑤治疗和介入：高强聚焦(集束)超声治疗、导引和基因治疗；⑥应用：腔内手术和内镜检查。
1 对比剂
对比剂能增加体内的声波强度，改善超声成像。目前已经生产和正在研制的对比剂如：静脉池对比剂和肠道对比剂。
静脉池对比剂依靠微气泡增加反向散射来增强回声。能够通过肺循环和毛细血管床，以保持气泡完整性使其增强作用的持续时间长达数分钟。氟化碳或其他对抗溶解的气体以及应用被膜包裹气泡提高对破坏的抵抗力可达到此目的。惰性气体具有安全和便于临床示踪的特点，常被选择作为生产微气泡的原料。静脉注射对比剂后，能使光谱和多普勒信号增强，改善肾脏显影情况并加快检查速度。在肝脏情况较差(如肝硬化)时，注射对比剂能使显像更加清晰准确。给予对比剂后还能够获得完整的经颅多普勒信号。
, 百拇医药
微气泡超声对比剂特殊的用途在于寻找病灶。由网状内皮系统清除的对比剂能增强肝脏显影，而不增加肿瘤显影的强度。附着于病理组织的对比剂正在生产之中，例如有些药物可以附着到栓子上。亲病变的药物微气泡可加载化疗药物，当气泡到达病变部位后，高能超声束破坏气泡可使药物释放到局部，比传统的给药方法效果更好。
超声仪器的改进使对比剂发挥了更大的效能，谐波成像即是一种有前途的方法。由于气泡的非线性共振，其发射谐波频率，此时超声仪器接收不同频率的声波而不发生传递。谐波的应用较对比的效果更好、持续时间更长。此外，由于气泡在不同的压力下行动各异，可以进行无创性压力测定。可见微气泡对比剂在改善超声成像方面有广泛潜在的价值。
2 手术中或内镜中的应用
术中超声为制定手术决策提供一种精确的工具。腹腔镜超声探针是提供重要信息的另一种有效工具。内镜超声是一种正在兴起的技术，可以用于发现各期胃肠道肿瘤、指导活检和介入治疗。小型灵巧化的设计使超声仪器更易操作而作为常规诊治手段。最初为血管超声设计的小型传感器，现已用于输尿管、试管和肛门等结构的成像。未来设计将借助这些微型探针获取更好的成像效果。
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3 三维超声
三维超声是一项新技术，可观察解剖和病理情况，增加医生对病人解剖学的理解。计算机技术的发展使容积数据的获取、分析和显示在数秒钟内完成，为快速诊断和治疗提供机会。三维超声有如下优点：①通过一个平面成像的标准解剖学定位同时获取冠状面、矢状面和轴面图像的容积数据。②完整的容积描述能够在单显成像上观察到连续的曲线结构，肝脏血管、胎儿脊柱和脸。③容积数据可用于指导介入操作、确定探针和导管的放置。④容积数据存档便于日后复习和评价以及现场或网上教学。
三维超声多用于胎儿、心脏和妇科领域，其他方面的应用包括血管成像、前列腺容积测定、SEED放置的评价、引导介入针和导管操作、新生儿头部测量、了解乳房肿块的血液供应情况等。经食管和经胸超声检查可了解心脏瓣膜的几何形状和运动情况，设计手术操作程序。
三维超声发展包括：①改进整个扫描系统的性能使扫描仪和传感器小型化；②改进用户界面，以便更容易测量容积数据和了解病人解剖学；③与心动和呼吸周期相结合的生理性门电路可排除运动伪影、观察动态过程；④容积成像与超声对比剂结合，增强血管解剖学成像；⑤快速获取容积数据、分析和互动显示；⑥实现实时容积成像。
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4 双折射成像
反向散射波幅的双折射是超声的一种特性。用这种特性能识别的组织有肾脏皮质、心肌、脑室周围区域以及大部分肌肉和肌腱。双折射的临床价值仅在于认识到其存在及评价对成像的影响，但从未被当作一种诊断方法或超声对比增强剂。双折射在反向散射上能够被放大，随着对角度依赖反向散射差异的测定发生明显改变。利用这些大的动态范围能区别正常双折射组织和异常的各向同性组织如肌腱撕裂，或测定病变的粗糙表面如骨关节炎。反向散射超声具有显著的角度依赖敏感性，粗糙度可小至5μm，即使使用标准的诊断频率(5MHz)探头也能发现骨关节炎早期的结构改变。软骨表面难于显影。在心肌、肾脏皮质和肌腱方面的应用有待于开发。
5 灌注成像
血管成像的最终目标是血流灌注。灌注是指每块组织的血容量除以血流过组织的平均时间。目前均采用光谱或多普勒方法估计灌注情况，很少能准确测定。评价平均通过时间的新技术包括基础的多普勒技术、小斑点分离技术，二者均可借助或不借助对比剂完成。气泡超声对比剂的特殊优点是总在血管内，能利用谐波成像排除组织活动的伪影。通过超声束准确改变气泡在体内的分布，熟练进行外处理。应用强聚焦外超声源产生极短的浓缩团块，这免除先前组织反应产生单个团块的混淆作用，使平均通过时间易于控制。可用超级多普勒(Power Doppler)或灰阶超声对比剂成像技术完成体内血容量测定。这些成像技术在体内产生灌注影像预示一种全新类型的超声诊断能力。
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6 序列复合记录成像
从不同时间检查获取的复合记录超声数据，能更连续和敏感地发现组织改变，提高检查和成像质量。这能为治疗开辟新的扫描和评价可疑区域或肿块生长的能力。应用三维超声成像记录软件——Miamifuse使多种方式获取的数据融合得到初步发展。他开始用于超声成像很少需要预处理或特殊的影像条件，这个软件以测量统计最大化为基础适时提供共享信息。这项技术能实现实质组织的剪切、弯曲和减少扫描区域重叠。
超声检查能从数个成像设置的记录中获益还表现在其他方面，例如不同探头位置的图像互相关联，在复合扫描时计算总和能改善对比与噪音(小斑点)的比率。多方向观察较单一方向能更好地表现血流。复合记录技术通过共享信息可与波束结合修正象差，实现大孔径高分辨率。复合记录成像还可单独与图像-图像底片区结合，三维成像扫描改善图像质量和空间保真度，这在缓慢扫描期间表现呼吸运动很有吸引力。
7 其他方面的进展
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7.1 谐波成像 最初与对比剂同时使用，用于增强血管内血液和对比剂结合的血液和周围组织的对比。非线性过程的软组织发出的二次谐波能够被成功地显影。近期研究显示，至少在某些认为有困难的病人，二次谐波能改善检查结果。这种成像不受人为因素影响，可改善结构的显影。
7.2 弹性检查 是显示弹性和坚硬组织的一种方法，为与触诊检查肿块相似的影像学检查。利用交叉相关技术确定具有不同压缩系数组织运动上的差异。比较探头轻压组织前后超声数据。临近组织机械性质差异可用传统的二维超声、横断面和灰阶方法成像。这种新的检查方法，可以显示传统灰阶超声不能显影的正常和异常组织间的差异。
7.3 图像融合 寻求相同方式和不同方式的联合成像，以提供可靠的诊断信息和/或提高单个方式的应用价值。
7.4 仿真检查 同其他成像方式一样，超声信息在扫描和解释环节之间传递能更及时有效地利用设备。如果能自动获取图像并在病人和主治医师之间通过电子信息交流，有可能实现对家庭扫描。这种仿真检查是本文最具开创性的建议，很可能是超声发展的未来方向。
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7.5 治疗 尽管医用超声主要用于诊断，但在介入和治疗方面的价值增加。除了用于指导活检外，超声可以在立体器官行基因导向治疗。超声能量还可作为激活和释放治疗药物到靶组织的一种有效方法。高聚焦超声束(high focused US)能够释放大量的热能到人体内小的靶位，不损害介入的结构。高强超声(high intensity focused US)通过热凝固方法导致局部组织破坏，用于破坏前列腺或肝脏肿瘤，是特异或姑息治疗原发或转移癌的一种相对无创的经皮方法。
可以肯定，在不远的将来，超声作为一种动态成像技术，以无创和良好的价格-效益比为改善病人的治疗提供更广泛的机会。
收稿日期：2000-03-12, http://www.100md.com
单位：天津医科大学总医院急救中心，天津 300052
关键词：
中国医学影像技术000943 [中图分类号]R445.1 [文献标识码] A
[文章编号] 1003-3289(2000)09-0800-02
近50年来，超声检查作为一种影像学诊断方法以其用途广、价格低、携带方便和高效可靠的性能成为医学中不可缺少的检查手段。随着成像技术和多普勒的发展和改进以及超声对比剂的出现，超声的应用价值进一步提高。
超声诊断的基础是组织对声波的反射。现代检查方法和显示的振幅及超声反射波的频率已达到很高的清晰度和灵敏度，软组织成像更为优越，并能实时显示组织运动和血流特征。随着计算机技术的发展，灰阶成像的基本功能和多普勒将会发挥更大的作用。
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通过对组织间复杂声波的探测，使超声检查具有其他技术无法代替的发展潜力。未来超声有望在以下方面获得发展：①提高检测信号：超声对比剂、谐波成像；②改进图像显示：三维超声；③新方法：双折射成像、灌注成像、复合记录和弹性摄影；④设备：缩微成像、电声摄影；⑤治疗和介入：高强聚焦(集束)超声治疗、导引和基因治疗；⑥应用：腔内手术和内镜检查。
1 对比剂
对比剂能增加体内的声波强度，改善超声成像。目前已经生产和正在研制的对比剂如：静脉池对比剂和肠道对比剂。
静脉池对比剂依靠微气泡增加反向散射来增强回声。能够通过肺循环和毛细血管床，以保持气泡完整性使其增强作用的持续时间长达数分钟。氟化碳或其他对抗溶解的气体以及应用被膜包裹气泡提高对破坏的抵抗力可达到此目的。惰性气体具有安全和便于临床示踪的特点，常被选择作为生产微气泡的原料。静脉注射对比剂后，能使光谱和多普勒信号增强，改善肾脏显影情况并加快检查速度。在肝脏情况较差(如肝硬化)时，注射对比剂能使显像更加清晰准确。给予对比剂后还能够获得完整的经颅多普勒信号。
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微气泡超声对比剂特殊的用途在于寻找病灶。由网状内皮系统清除的对比剂能增强肝脏显影，而不增加肿瘤显影的强度。附着于病理组织的对比剂正在生产之中，例如有些药物可以附着到栓子上。亲病变的药物微气泡可加载化疗药物，当气泡到达病变部位后，高能超声束破坏气泡可使药物释放到局部，比传统的给药方法效果更好。
超声仪器的改进使对比剂发挥了更大的效能，谐波成像即是一种有前途的方法。由于气泡的非线性共振，其发射谐波频率，此时超声仪器接收不同频率的声波而不发生传递。谐波的应用较对比的效果更好、持续时间更长。此外，由于气泡在不同的压力下行动各异，可以进行无创性压力测定。可见微气泡对比剂在改善超声成像方面有广泛潜在的价值。
2 手术中或内镜中的应用
术中超声为制定手术决策提供一种精确的工具。腹腔镜超声探针是提供重要信息的另一种有效工具。内镜超声是一种正在兴起的技术，可以用于发现各期胃肠道肿瘤、指导活检和介入治疗。小型灵巧化的设计使超声仪器更易操作而作为常规诊治手段。最初为血管超声设计的小型传感器，现已用于输尿管、试管和肛门等结构的成像。未来设计将借助这些微型探针获取更好的成像效果。
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3 三维超声
三维超声是一项新技术，可观察解剖和病理情况，增加医生对病人解剖学的理解。计算机技术的发展使容积数据的获取、分析和显示在数秒钟内完成，为快速诊断和治疗提供机会。三维超声有如下优点：①通过一个平面成像的标准解剖学定位同时获取冠状面、矢状面和轴面图像的容积数据。②完整的容积描述能够在单显成像上观察到连续的曲线结构，肝脏血管、胎儿脊柱和脸。③容积数据可用于指导介入操作、确定探针和导管的放置。④容积数据存档便于日后复习和评价以及现场或网上教学。
三维超声多用于胎儿、心脏和妇科领域，其他方面的应用包括血管成像、前列腺容积测定、SEED放置的评价、引导介入针和导管操作、新生儿头部测量、了解乳房肿块的血液供应情况等。经食管和经胸超声检查可了解心脏瓣膜的几何形状和运动情况，设计手术操作程序。
三维超声发展包括：①改进整个扫描系统的性能使扫描仪和传感器小型化；②改进用户界面，以便更容易测量容积数据和了解病人解剖学；③与心动和呼吸周期相结合的生理性门电路可排除运动伪影、观察动态过程；④容积成像与超声对比剂结合，增强血管解剖学成像；⑤快速获取容积数据、分析和互动显示；⑥实现实时容积成像。
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4 双折射成像
反向散射波幅的双折射是超声的一种特性。用这种特性能识别的组织有肾脏皮质、心肌、脑室周围区域以及大部分肌肉和肌腱。双折射的临床价值仅在于认识到其存在及评价对成像的影响，但从未被当作一种诊断方法或超声对比增强剂。双折射在反向散射上能够被放大，随着对角度依赖反向散射差异的测定发生明显改变。利用这些大的动态范围能区别正常双折射组织和异常的各向同性组织如肌腱撕裂，或测定病变的粗糙表面如骨关节炎。反向散射超声具有显著的角度依赖敏感性，粗糙度可小至5μm，即使使用标准的诊断频率(5MHz)探头也能发现骨关节炎早期的结构改变。软骨表面难于显影。在心肌、肾脏皮质和肌腱方面的应用有待于开发。
5 灌注成像
血管成像的最终目标是血流灌注。灌注是指每块组织的血容量除以血流过组织的平均时间。目前均采用光谱或多普勒方法估计灌注情况，很少能准确测定。评价平均通过时间的新技术包括基础的多普勒技术、小斑点分离技术，二者均可借助或不借助对比剂完成。气泡超声对比剂的特殊优点是总在血管内，能利用谐波成像排除组织活动的伪影。通过超声束准确改变气泡在体内的分布，熟练进行外处理。应用强聚焦外超声源产生极短的浓缩团块，这免除先前组织反应产生单个团块的混淆作用，使平均通过时间易于控制。可用超级多普勒(Power Doppler)或灰阶超声对比剂成像技术完成体内血容量测定。这些成像技术在体内产生灌注影像预示一种全新类型的超声诊断能力。
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6 序列复合记录成像
从不同时间检查获取的复合记录超声数据，能更连续和敏感地发现组织改变，提高检查和成像质量。这能为治疗开辟新的扫描和评价可疑区域或肿块生长的能力。应用三维超声成像记录软件——Miamifuse使多种方式获取的数据融合得到初步发展。他开始用于超声成像很少需要预处理或特殊的影像条件，这个软件以测量统计最大化为基础适时提供共享信息。这项技术能实现实质组织的剪切、弯曲和减少扫描区域重叠。
超声检查能从数个成像设置的记录中获益还表现在其他方面，例如不同探头位置的图像互相关联，在复合扫描时计算总和能改善对比与噪音(小斑点)的比率。多方向观察较单一方向能更好地表现血流。复合记录技术通过共享信息可与波束结合修正象差，实现大孔径高分辨率。复合记录成像还可单独与图像-图像底片区结合，三维成像扫描改善图像质量和空间保真度，这在缓慢扫描期间表现呼吸运动很有吸引力。
7 其他方面的进展
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7.1 谐波成像 最初与对比剂同时使用，用于增强血管内血液和对比剂结合的血液和周围组织的对比。非线性过程的软组织发出的二次谐波能够被成功地显影。近期研究显示，至少在某些认为有困难的病人，二次谐波能改善检查结果。这种成像不受人为因素影响，可改善结构的显影。
7.2 弹性检查 是显示弹性和坚硬组织的一种方法，为与触诊检查肿块相似的影像学检查。利用交叉相关技术确定具有不同压缩系数组织运动上的差异。比较探头轻压组织前后超声数据。临近组织机械性质差异可用传统的二维超声、横断面和灰阶方法成像。这种新的检查方法，可以显示传统灰阶超声不能显影的正常和异常组织间的差异。
7.3 图像融合 寻求相同方式和不同方式的联合成像，以提供可靠的诊断信息和/或提高单个方式的应用价值。
7.4 仿真检查 同其他成像方式一样，超声信息在扫描和解释环节之间传递能更及时有效地利用设备。如果能自动获取图像并在病人和主治医师之间通过电子信息交流，有可能实现对家庭扫描。这种仿真检查是本文最具开创性的建议，很可能是超声发展的未来方向。
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7.5 治疗 尽管医用超声主要用于诊断，但在介入和治疗方面的价值增加。除了用于指导活检外，超声可以在立体器官行基因导向治疗。超声能量还可作为激活和释放治疗药物到靶组织的一种有效方法。高聚焦超声束(high focused US)能够释放大量的热能到人体内小的靶位，不损害介入的结构。高强超声(high intensity focused US)通过热凝固方法导致局部组织破坏，用于破坏前列腺或肝脏肿瘤，是特异或姑息治疗原发或转移癌的一种相对无创的经皮方法。
可以肯定，在不远的将来，超声作为一种动态成像技术，以无创和良好的价格-效益比为改善病人的治疗提供更广泛的机会。
收稿日期：2000-03-12, http://www.100md.com