腹部及小器官血管超声三维重建的初步探讨
作者：赵玉华 陈兰芳 姚炜 张玉萍 张宏
单位：赵玉华 姚炜(200433 上海,第二军医大学长海医院超声科)；陈兰芳 张玉萍 张宏(北京武警总医院超声科)
关键词：
中华超声影像学杂志000826
本研究在彩色多普勒能量图的基础上，应用三维超声重建方法，探讨腹部脏器及小器官血管树的图像特征及其临床应用价值,现报告如下。
资 料 与 方 法
一、病例选择
1998年9月，随机选择正常腹部脏器与小器官54例,包括肝、脾、肾、子宫、甲状腺、乳腺、前列腺、眼球及胎盘和胎儿。各种病变20例，包括肝癌、脂肪肝、肝硬化、脾功能亢进、白血病所致的肝脾肿大、肾囊肿、肾癌、移植肾、甲状腺机能亢进、子宫肌瘤、前列腺增生、乳腺囊肿及腹部肿块等。共74例患者,其中男35例,女39例,年龄14～79岁,平均(37.6±18.0)岁。
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二、仪器和方法
(一)仪器:ATL公司HDI 5000型超声仪，设置有二维彩色多普勒血流图、彩色多普勒能量图、能量二次谐波、三维血管能量造影。探头频率为C 5.0～2.0 MHz及L 12.0～5.0 MHz。
(二)彩色多普勒、能量图三维成像操作程序
1.二维彩色多普勒超声检查：选正常脏器或病灶区血管最大长度、分支最多切面，多普勒超声确定血流性质。取样区高分辨局部放大。二维图像不满意者,用能量二次谐波增强穿透力或提高分辨力。
2.三维超声血管能量造影：启动彩色能量图, 于取样区血管显示最佳时进行三维扫描。
3.三维取样扫描方法：声束与血管树主干及分支的长轴成矢状切面，探头以血管树主干为中心，在50°角内均匀扫查；或从血管树末稍朝向主干连续扫查。小器官探头按血管树解剖的走向均匀扫查。扫描时需屏气以减少界面的晃动。用光盘存储或录像进行记录。
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(三)三维图像重建：回放记录进行三维重建，选定重建的幅数，叠加图像后，自动显示实时动态三维图像。可按需变换三维重建图像的幅数、背景颜色，标记图像内容,再次叠加。并可实时动态观察三维图像叠加过程与血管树特征。
结 果
一、正常脏器三维图像的表现
1.血管树及其分支显示充分：三维图像从不同角度显示正常肝、肾、脾血管树分支，较彩色多普勒血流显像和能量图增多、完整、清楚,由浅入深有层次感(图1A)。并可见二维图像难以显露的微小血管,如肾弓形动脉,门静脉的四级分支。
2.血管的立体空间结构清楚：三维动态图像以血管树主干为中心,主干到末梢连续成像,从不同方位分别出现单或多个血管树的分支,如门脉树右前叶、右后叶下段支相互对应,较二维彩超更有立体感。血管树局部放大可清晰显示具体的细节,如肾脏的叶动脉，三维血管造影呈鱼刺样对称的排列。肝内门静脉与肝静脉两种血管、肾、脾动静脉的2、3、4级分支, 三维图像可动态显示从主干到大支，再到小分支逐渐增多；两种血管树的分支呈相互交叉或平行的空间结构。相邻脏器如肝、脾与两肾的血管树同时动态转动,层次深度不同,衬托出脏器相邻,肝脾覆盖肾脏上极的立体解剖关系(图1B)。
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3.增强小器官血管树的显示：正常小器官血管细小，走行弯曲，二维图像仅部分可见；三维重建后形成相对完整的血管结构。如乳腺血管外侧来自腋动脉，内侧为乳内动脉的小分支，血流朝向乳头，妊娠晚期血管增粗,血流更加丰富(图2)。正常甲状腺、眼底视网膜中央动脉的血管树均较二维彩色多普勒超声清楚。
4.血管三维动态造影：三维重建是图像叠加的过程，似X线血管造影时造影剂充盈血管的表现。三维成像由动脉主干开始,依次到分支至末稍的过程似动脉相,从末稍逐级增粗到主干似静脉相，为血管三维动态造影(图3)。妊娠子宫见子宫动脉及胎盘内的血流自基底部穿过胎盘进入脐带。
二、病变脏器三维图像的表现
1.多血管型肿瘤：实质性脏器的多血管型肿瘤，三维图像显示恶性肿瘤如肝癌血管增多、粗细不等、杂乱，血流丰富,供血动脉增粗并朝向肿瘤病灶,其周围有粗大的动静脉血流包绕。少血管型癌瘤仅供血动脉增粗或血流包绕，肿瘤本身回声模糊。
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2.功能亢进性、血流旺盛病变：脾功能亢进、甲状腺机能亢进三维图像显示血管树主干粗大，分支和末稍小支增多如网状。而甲亢伴腺瘤局部血管充盈缺损(图4)。妊娠胎盘内外血管树随妊娠时间而增加，妊娠晚期子宫、胎盘血管树多于早期。
3.血管树移位、狭窄、中断：占位病灶侵犯血管时, 三维图像显示血管树移位,走向异常,或狭窄变细,分支中断。腹膜后肿瘤使肠系膜上动脉向前移位、抬高、压迫，并加宽血管与腹主动脉的间距。门静脉内多发性癌栓三维图像显示血流细狭或血流间断。
4.少血管和无血管型病变三维图像血管无特征性或减少：转移性肾脏肿瘤三维图像血管较少，因呼吸运动界面改变，形成病灶大小的相对轮廓。肝囊肿仅见周围组织的血管；脂肪肝的血管分支减少，似枯树枝。
图1 肝内血管树三维图像 A:左侧为门静脉、肝动脉、肝静脉彩色多普勒超声表现;右侧为三维图像，示管树分支明显增多。B:左为三维重建中;右为三维重建后,肝、肾血管树同时显示,立体空间关系清楚
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图2 正常乳腺血管 左：乳房外侧腋动脉与内侧乳内动脉血管三维图像同时显示;右：妊娠时乳腺血管三维图像，血管的内径增粗,分支增多,血流丰富
图3 三维图像重建过程 肝脏图像叠加，先见门静脉与肝静脉主干(左),然后分支增多(中),三维重建完成血管树丰满(右)
图4 甲状腺机能亢进合并腺瘤 左:多普勒彩色血流图显示腺瘤内无血管;右:三维重建后血管分支显著增多,腺瘤区呈充盈缺损
讨 论
血管能量图三维图像重建以脏器血管解剖为基础，血流动力的能量显示为条件。通过对正常与病变腹部及小器官血管能量图三维重建方法、图像表现的研究,认为本法可增强、补充二维图像不易看到的血管，对多血管脏器、多血管病变的超声诊断有一定临床价值。
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一、三维血管能量图成像操作方法简便
在常规血管能量图显示的基础上，于50°角内连续均匀扫查，三维电影回放，完成图像重建，成像迅速,容易掌握。三维重建图像的叠加过程中可实时监测，仔细观察血管树的整体结构有无弥慢性增多、增粗、走向异常，局部有无杂乱、移位、狭窄或中断,并能随意变换图像重建的幅数、色彩及能量图背景或加注标记。
二、三维血管能量图以血管树的空间动态显示为特征
通过不同方位、多角度连续扫描而叠加的图像，显示正常脏器单一血管分支明显多于二维图像；多支或两脏器血管树的三维图像，显示血管的分支前后、上下、高低及深浅不同，增加层次感，立体空间关系清楚，并能反映出脏器的形态，有助于定位。
三、改善提高小器官血管树的图像
甲状腺、乳腺、前列腺的血管细小，常规彩色血流图仅能部分或间断显示；三维重建叠加后甲状腺上下动脉、乳腺内外侧血管及分支等均能较完整地显示。
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四、病变脏器血管能量图三维成像
随病理病因的不同，各病变脏器表现各异。因其对超声图像分析与鉴别诊断有较大辅助价值，故结合病史与临床表现将提高超声诊断水平。病变脏器三维血管能量图表现可归纳如下：
1.实质性脏器恶性多血管型及浸润进展中肿瘤，病灶部位血管明显增多、杂乱。
2.功能亢进血流旺盛疾病，血管弥慢性增多似网状，如甲状腺机能亢进、脾功能亢进。病变的病理性质不同三维血管重建的表现各有特征。如肝硬化门脉高压，肿大脾脏的血管树脾门部增粗最明显，向脾实质内逐渐扩展；而白血病所致脾脏肿大，血管树分支增多，但脾门与脾实质内均无明显增粗，两病表现不同。
3.多血管脏器或多血管病变，三维血管重建出现血管稀少、变细、狭窄、萎缩，提示内部血液循环障碍，血流受阻。如脂肪肝三维图像示血管减少似枯树枝样，与其病理变化肝静脉变细相符合。血管增多合并良性少血管病变时在增多似网状中出现局部血管缺损。
4.少血管、含液性占位病变无血管树；病灶较大侵犯血管时，三维图像显示脏器原有的血管树受压、变细、移位,走向与空间结构失常，或分支中断。
5.病灶较小或二维能量图血管显示不佳者，三维图像血管显示亦差。
(收稿日期：1999-01-04), http://www.100md.com
单位：赵玉华 姚炜(200433 上海,第二军医大学长海医院超声科)；陈兰芳 张玉萍 张宏(北京武警总医院超声科)
关键词：
中华超声影像学杂志000826
本研究在彩色多普勒能量图的基础上，应用三维超声重建方法，探讨腹部脏器及小器官血管树的图像特征及其临床应用价值,现报告如下。
资 料 与 方 法
一、病例选择
1998年9月，随机选择正常腹部脏器与小器官54例,包括肝、脾、肾、子宫、甲状腺、乳腺、前列腺、眼球及胎盘和胎儿。各种病变20例，包括肝癌、脂肪肝、肝硬化、脾功能亢进、白血病所致的肝脾肿大、肾囊肿、肾癌、移植肾、甲状腺机能亢进、子宫肌瘤、前列腺增生、乳腺囊肿及腹部肿块等。共74例患者,其中男35例,女39例,年龄14～79岁,平均(37.6±18.0)岁。
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二、仪器和方法
(一)仪器:ATL公司HDI 5000型超声仪，设置有二维彩色多普勒血流图、彩色多普勒能量图、能量二次谐波、三维血管能量造影。探头频率为C 5.0～2.0 MHz及L 12.0～5.0 MHz。
(二)彩色多普勒、能量图三维成像操作程序
1.二维彩色多普勒超声检查：选正常脏器或病灶区血管最大长度、分支最多切面，多普勒超声确定血流性质。取样区高分辨局部放大。二维图像不满意者,用能量二次谐波增强穿透力或提高分辨力。
2.三维超声血管能量造影：启动彩色能量图, 于取样区血管显示最佳时进行三维扫描。
3.三维取样扫描方法：声束与血管树主干及分支的长轴成矢状切面，探头以血管树主干为中心，在50°角内均匀扫查；或从血管树末稍朝向主干连续扫查。小器官探头按血管树解剖的走向均匀扫查。扫描时需屏气以减少界面的晃动。用光盘存储或录像进行记录。
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(三)三维图像重建：回放记录进行三维重建，选定重建的幅数，叠加图像后，自动显示实时动态三维图像。可按需变换三维重建图像的幅数、背景颜色，标记图像内容,再次叠加。并可实时动态观察三维图像叠加过程与血管树特征。
结 果
一、正常脏器三维图像的表现
1.血管树及其分支显示充分：三维图像从不同角度显示正常肝、肾、脾血管树分支，较彩色多普勒血流显像和能量图增多、完整、清楚,由浅入深有层次感(图1A)。并可见二维图像难以显露的微小血管,如肾弓形动脉,门静脉的四级分支。
2.血管的立体空间结构清楚：三维动态图像以血管树主干为中心,主干到末梢连续成像,从不同方位分别出现单或多个血管树的分支,如门脉树右前叶、右后叶下段支相互对应,较二维彩超更有立体感。血管树局部放大可清晰显示具体的细节,如肾脏的叶动脉，三维血管造影呈鱼刺样对称的排列。肝内门静脉与肝静脉两种血管、肾、脾动静脉的2、3、4级分支, 三维图像可动态显示从主干到大支，再到小分支逐渐增多；两种血管树的分支呈相互交叉或平行的空间结构。相邻脏器如肝、脾与两肾的血管树同时动态转动,层次深度不同,衬托出脏器相邻,肝脾覆盖肾脏上极的立体解剖关系(图1B)。
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3.增强小器官血管树的显示：正常小器官血管细小，走行弯曲，二维图像仅部分可见；三维重建后形成相对完整的血管结构。如乳腺血管外侧来自腋动脉，内侧为乳内动脉的小分支，血流朝向乳头，妊娠晚期血管增粗,血流更加丰富(图2)。正常甲状腺、眼底视网膜中央动脉的血管树均较二维彩色多普勒超声清楚。
4.血管三维动态造影：三维重建是图像叠加的过程，似X线血管造影时造影剂充盈血管的表现。三维成像由动脉主干开始,依次到分支至末稍的过程似动脉相,从末稍逐级增粗到主干似静脉相，为血管三维动态造影(图3)。妊娠子宫见子宫动脉及胎盘内的血流自基底部穿过胎盘进入脐带。
二、病变脏器三维图像的表现
1.多血管型肿瘤：实质性脏器的多血管型肿瘤，三维图像显示恶性肿瘤如肝癌血管增多、粗细不等、杂乱，血流丰富,供血动脉增粗并朝向肿瘤病灶,其周围有粗大的动静脉血流包绕。少血管型癌瘤仅供血动脉增粗或血流包绕，肿瘤本身回声模糊。
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2.功能亢进性、血流旺盛病变：脾功能亢进、甲状腺机能亢进三维图像显示血管树主干粗大，分支和末稍小支增多如网状。而甲亢伴腺瘤局部血管充盈缺损(图4)。妊娠胎盘内外血管树随妊娠时间而增加，妊娠晚期子宫、胎盘血管树多于早期。
3.血管树移位、狭窄、中断：占位病灶侵犯血管时, 三维图像显示血管树移位,走向异常,或狭窄变细,分支中断。腹膜后肿瘤使肠系膜上动脉向前移位、抬高、压迫，并加宽血管与腹主动脉的间距。门静脉内多发性癌栓三维图像显示血流细狭或血流间断。
4.少血管和无血管型病变三维图像血管无特征性或减少：转移性肾脏肿瘤三维图像血管较少，因呼吸运动界面改变，形成病灶大小的相对轮廓。肝囊肿仅见周围组织的血管；脂肪肝的血管分支减少，似枯树枝。
图1 肝内血管树三维图像 A:左侧为门静脉、肝动脉、肝静脉彩色多普勒超声表现;右侧为三维图像，示管树分支明显增多。B:左为三维重建中;右为三维重建后,肝、肾血管树同时显示,立体空间关系清楚
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图2 正常乳腺血管 左：乳房外侧腋动脉与内侧乳内动脉血管三维图像同时显示;右：妊娠时乳腺血管三维图像，血管的内径增粗,分支增多,血流丰富
图3 三维图像重建过程 肝脏图像叠加，先见门静脉与肝静脉主干(左),然后分支增多(中),三维重建完成血管树丰满(右)
图4 甲状腺机能亢进合并腺瘤 左:多普勒彩色血流图显示腺瘤内无血管;右:三维重建后血管分支显著增多,腺瘤区呈充盈缺损
讨 论
血管能量图三维图像重建以脏器血管解剖为基础，血流动力的能量显示为条件。通过对正常与病变腹部及小器官血管能量图三维重建方法、图像表现的研究,认为本法可增强、补充二维图像不易看到的血管，对多血管脏器、多血管病变的超声诊断有一定临床价值。
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一、三维血管能量图成像操作方法简便
在常规血管能量图显示的基础上，于50°角内连续均匀扫查，三维电影回放，完成图像重建，成像迅速,容易掌握。三维重建图像的叠加过程中可实时监测，仔细观察血管树的整体结构有无弥慢性增多、增粗、走向异常，局部有无杂乱、移位、狭窄或中断,并能随意变换图像重建的幅数、色彩及能量图背景或加注标记。
二、三维血管能量图以血管树的空间动态显示为特征
通过不同方位、多角度连续扫描而叠加的图像，显示正常脏器单一血管分支明显多于二维图像；多支或两脏器血管树的三维图像，显示血管的分支前后、上下、高低及深浅不同，增加层次感，立体空间关系清楚，并能反映出脏器的形态，有助于定位。
三、改善提高小器官血管树的图像
甲状腺、乳腺、前列腺的血管细小，常规彩色血流图仅能部分或间断显示；三维重建叠加后甲状腺上下动脉、乳腺内外侧血管及分支等均能较完整地显示。
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四、病变脏器血管能量图三维成像
随病理病因的不同，各病变脏器表现各异。因其对超声图像分析与鉴别诊断有较大辅助价值，故结合病史与临床表现将提高超声诊断水平。病变脏器三维血管能量图表现可归纳如下：
1.实质性脏器恶性多血管型及浸润进展中肿瘤，病灶部位血管明显增多、杂乱。
2.功能亢进血流旺盛疾病，血管弥慢性增多似网状，如甲状腺机能亢进、脾功能亢进。病变的病理性质不同三维血管重建的表现各有特征。如肝硬化门脉高压，肿大脾脏的血管树脾门部增粗最明显，向脾实质内逐渐扩展；而白血病所致脾脏肿大，血管树分支增多，但脾门与脾实质内均无明显增粗，两病表现不同。
3.多血管脏器或多血管病变，三维血管重建出现血管稀少、变细、狭窄、萎缩，提示内部血液循环障碍，血流受阻。如脂肪肝三维图像示血管减少似枯树枝样，与其病理变化肝静脉变细相符合。血管增多合并良性少血管病变时在增多似网状中出现局部血管缺损。
4.少血管、含液性占位病变无血管树；病灶较大侵犯血管时，三维图像显示脏器原有的血管树受压、变细、移位,走向与空间结构失常，或分支中断。
5.病灶较小或二维能量图血管显示不佳者，三维图像血管显示亦差。
(收稿日期：1999-01-04), http://www.100md.com