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编号:10272628
自然组织谐波成像改善二维图像质量的临床研究
http://www.100md.com 《中国超声医学杂志》 1999年第12期
     作者:袁霞萍 刘望彭 康春松 邢晋放 李天亮 陈武 杨永生

    单位:030001 太原市山西医科大学第一医院超声室

    关键词:自然组织谐波成像;基波成像;心内膜显示;左室收缩功能;超声心动图

    中国超声医学杂志991209 摘 要 目的:通过与常规超声即基波成像(FI)的对比观察,研究自然组织谐波成像(NTHI)改善二维图像质量,尤其在提高心内膜边界显示方面的价值;探讨NTHI改善心内膜显示后对左室收缩功能测量的准确性。方法:①对30例各种心脏病患者进行超声心动图检查,选用LAX、SAX、A4C、A2C 4种标准切面,对每个节段心内膜清晰度进行半定量分析(0~3分);并且对四种标准切面的整体图像质量进行评价;②对27例TDE患者分别计算FI和NTHI的EDV、ESV和EF,并与静息心肌灌注显像(RMPI)的测值进行相关分析。结果:①FI与NTHI各种评分(0~3分)的心内膜节段数不同,其中达3分者,NTHI为267个节段(40.5%),FI仅有104个(15.8%)(P<0.005);30例患者660个心肌节段的心内膜清晰度平均计分,FI和NTHI分别为1.39±0.95分,2.22±0.86分(P<0.001),同时,NTHI各切面整体图像质量明显优于FI(P<0.01);②27例TDE患者NTHI的EDV、ESV、EF与RMPI测值高度相关,明显高于FI(P<0.05)。结论:①NTHI可提高二维图像的分辨力和对比度,明显增强心内膜边界识别能力,改善图像质量;②由于NTHI明显提高心内膜显示,使其对左室收缩功能测量的准确性高于FI,而且操作简便,为心脏疾病特别是冠心病的超声诊断提供客观、准确的依据。
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    Clinical Study of Native Tissue Harmonic Imaging on Improving Two-Dimensional Image Quality

    Yuan Xiaping,Liu Wangpeng,Kang Chunsong,et al

    The First Affiliated Hospital,Shanxi Medlical University Taiyuan 030001

    ABSTRACT Objective:By Comparing fundamental imaging(FI),we studied the value of native tissue harmonic imaging(NTHI) on improving two-dimensional image quality,especially on endocardial visualization and evaluated the accuracy of NTHI in measuring left ventricular systolic function with improved of endocardial visualizaiton.Methods:①Among thirty patients with different heart diseases,the parasternal long axis,short axis,apical 4 and 2 chamber echocardiographic views were selected by two-dimensional echocardiography.Each segment of FI and NTHI image mode was scored from 0 to 3 grade.And the image qualities of four standardized views were estimated; 2 Twenty-seven patients with TDE were imaged by FI and NTHI.End-diastolic volume (EDV),end-systolic volume(ESV) and ejection fraction(EF) of each image were calculated and compared with rest myocardial perfusion imaging(RMPI).Results:①The endocardial border segments using FI based on scoring scale(0~3 grade)were different from those with NTHI.Of the total 660 segments in the 30 patients ,NTHI identified 267(40.5%)segments as having a score of 3,while FI identified 104(15.8%)(P<0.005).The FI and NTHI mean scores of all 660 segments were 1.39±0.95 and 2.22±0.86 respectively(P<0.001).The image quality of NTHI was better than FI(P<0.01);②The correlation coefficient of NTHI to RMPI in determining EDV,ESV or EF was better than that of FI(P<0.05).Conclusion:①NTHI can increase the resolution and contrast of two-dimensional image,significantly enhance endocardial visualization and improve the image quality;②The accuracy of NTHI in measuaring left ventricular systolic function was higher than FI with improveed endocardial visualization.NTHI is a simple,feasible two-dimensional echocardiography to provide objective and accurate informations for diagnosing heart diseases,especially conorary artery diseases.
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    KEY WORDS Native tissue harmonic imaging Fundamental imaging Endocardial visualization Echocardiography Left ventricular systolic function

    常规二维超声即基波显像(Fundamental Imaging,FI)采用传统成像方法,探头接收频率与发射频率相同,由于受其图像质量的影响,心内膜边界描绘的重复性差,误差大,使评价左室局部及整体收缩功能的临床应用受到一定限制。新推出的自然组织谐波成像(Native Tissue Harmonic Imaging,NTHI)与FI不同,探头只接收二倍于发射频率的谐波即二次谐波,可提高二维图像的分辨力和对比度,增强心内膜边界显示。我们的研究旨在评价NTHI对图像质量的改善,探讨其测量左室收缩功能的准确性和可靠性。

    资料与方法
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    1.研究对象 30例各种心脏病患者,年龄20~72岁,平均46.9±12.3岁,男20例,女10例。其中,声窗良好和显像困难患者(Technologically Difficult Echo,TDE)各15例,后者包括肺气肿2例,肋间隙狭窄1例和肥胖患者12例(肥胖标准:实际体重超过标准体重20%,标准体重kg=身高cm-100,男性身高165cm以下者为身高-105)。

    另选27例TDE患者测量左室收缩功能,其中男10例,女17例,年龄32~73岁,平均43.2±10.4岁,均为窦性心律。

    2.方法

    超声方法:应用HP SONOS 5500型彩色多普勒超声诊断仪,该机配有二次谐波成像技术,采用B型谐波显像方式,2~4MHz宽频探头,即探头发射频率2.1MHz,接收频率4.2MHz。所有患者先后行FI和NTHI检查,选用4种心脏标准切面即左室长轴(LAX)、乳头肌水平短轴(SAX)、心尖四腔(A4C)及二腔(A2C)切面。操作过程中,保持探头位置不变,调节增益、LGC、TGC等参数获取最佳二维图像。用光盘和录相带采集和贮存图像。由三名经验丰富的超声医师同时进行图像分析,内容包括整体图像质量判定和心内膜显示清晰度半定量分析。
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    左室收缩功能的测定于RMPI后24小时内进行。由经验丰富的超声医师分别描绘FI和NTHI的A4C、A2C心内膜边界,仪器内置式双平面Simpson法自动显示舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)和射血分数(EF)。所有测值均取三个心动周期的平均值。

    静息心肌灌注显像(RMPI):采用ADAC公司生产的VERTEX系统双探头SPECT,于静息状态下肘静脉注射99mTcMIBI显像剂,剂量925~1110MBq,2小时后进行门控断层图像采集,计算机图像重建,计算出EDV、ESV和EF。

    心电图:常规胸前监护导联。

    左心室壁采用16节段划分法〔1〕:将室间隔、侧壁、下壁各自划分为心尖段、中段和基底段,前壁、后壁各自划分为中段和基底段。

    图像质量判定标准:(1)心脏内无伪像干扰,心肌与血液对比度良好,心脏组织结构显示清晰为整体图像质量好〔2〕;(2)心内膜清晰度评价:按Crouse〔3〕的半定量方法,每一节段心内膜显示清晰度评为0、1、2、3分,分别表示无法辨别,尚可辨别,好辨别和极好辨别。
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    3.统计学方法 评分和测值以±s表示,各切面之间均分的比较用u检验;整体图像质量比较用卡方检验;各种评分(0~3分)比较用秩和检验;收缩功能比较应用直线相关分析。P<0.05为显著性差异。

    结 果

    所有患者NTHI二维图像的伪像干扰与FI相比均有不同程度减小,心肌与血液对比度及心脏组织结构显示也有提高(图1),各切面图像整体质量明显优于FI(表1)。从表2可以看出,FI与NTHI各种评分的心内膜节段数不同,其中达3分者,NTHI为267个节段(40.5%),FI仅有104个(15.8%),有统计学差异(P<0.005),同时30例患者660个心肌节段的心内膜平均计分,FI与NTHI分别为1.39±0.95分,2.22±0.86分,差异显著P<0.001(见表3,图2)。
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    图1 左FI,左室侧壁显示不清,心腔内伪像干扰,二尖瓣不清晰右NTHI,心肌与血液对比良好,侧壁及二尖瓣均显示,图像整体质量改善

    表1 FI与NTHI优质图像%比较(n=30) 切面

    LAX

    SAX

    A4C

    A2C

    FI

    56.7%

    50.0%

    43.3%

    40.0%
, 百拇医药
    NTHI

    83.3%

    80.0%

    76.7%

    76.7%

    P值

    <0.025

    <0.025

    <0.005

    <0.005

    表2 FI与NTHI心内膜显示评分的节段数 评分

    0
, 百拇医药
    1

    2

    3

    FI

    114

    280

    162

    104

    NTHI

    18

    118

    257

    267

, 百拇医药     表3 两种显像技术各切面心内膜计分的±s 切面

    LAX

    SAX

    A4C

    A2C

    合计

    FI

    1.92±0.92

    1.34±0.91

    1.17±0.98

    1.31±0.85
, 百拇医药
    1.39±0.95

    NTHI

    2.58±0.66

    2.21±0.75

    2.04±0.84

    2.14±0.81

    2.22±0.86

    P值

    <0.002

    <0.001

    <0.001

    <0.001
, 百拇医药
    <0.001

    图2 左FI,左室心尖部、前壁中段及基段心内膜显示不清右NTHI,心内膜显示改善

    27例TDE患者FI与NTHI的EDV、ESV、EF与RMPI各项测值的相关性见表4,NTHI各项测值均与RMPI高度相关,明显高于FI(P<0.05)。

    表4 FI、NTHI与RMPI测值的相关分析

    r

    P值

    EF

    FI
, 百拇医药
    NTHI

    0.70

    0.93

    <0.05

    EDV

    FI

    NTHI

    0.69

    0.94

    <0.05

    ESV

    FI

    NTHI
, 百拇医药
    0.69

    0.94

    <0.05

    讨 论

    二维图像质量尤其是心内膜边界的准确辨认是二维超声心动图诊断心脏疾病的重要内容,特别对冠心病的诊断,它对于客观、准确评价左室节段性室壁运动异常和整体收缩功能至关重要。据Falcone等〔4〕报道,在非选择患者的FI检查中,左室心内膜显示不理想的达10%~15%。因为FI声束经过胸壁和肺组织的干扰产生杂波簇(Clutter),与生物组织本身的基波混杂在一起,使图像近场和中区结构显示不清如呈现在心腔内的多次反射伪像,影响心尖部的图像质量;而且A4C切面侧壁和A2C切面前壁与超声声束平行使这部分心内膜显示困难。目前应用的心肌声学造影虽然可以间接改善心内膜显示〔5〕,但由于造影剂价格昂贵,需要重复静脉注射,心腔显影时间短等局限性,其临床应用受到较大限制。
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    新近推出的NTHI是一项超声新技术,它融合了多种现代超声技术如超宽频探头、宽频全数字声束形成器和信号处理技术等,采用较低频率的基波发射,基波在组织中传播使介质的每个质点发生非线性振动,产生除基波外频率整倍数于基波发射频率的振动波,称为谐波,其中二倍于基波频率的为二次谐波。已有研究证明,生物组织的二次谐波回声信号振幅和频率均强于Clutter〔6〕,探头只接收二次谐波信号,并对其进行放大而成像〔7,8〕,降低噪声伪影,提高对比度,使图像质量得以改善,其原理在于〔9,10〕:①二次谐波的宽度较小,可提高侧向分辨力;②随着二次谐波的增加,反射脉冲的长度逐渐减小,使轴向分辨力有所提高;③主声束的二次谐波强度高于旁瓣,使谐波图像中Clutter减小,因为旁瓣作用随谐波的增加而减小。

    我们的研究证明,采用NTHI后,图像Clutter减少,心肌与血液的对比增强,几乎每个节段心内膜清晰度及各切面图像质量均有不同程度提高,对于左室心尖段及侧壁心内膜的显示明显优于FI,包括肥胖、肺气肿和肋间隙狭窄等声窗较差显像困难的患者。
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    二维超声心动图评价左室收缩功能已广泛应用于临床,其中心内膜显示对于计算左室容量和射血分数至关重要,其准确性对诸多心脏病的治疗方法选择、疗效评估及预后判断均有重要意义。但由于FI心内膜显示不清,特别对于TDE患者,心内膜边界描绘常依赖于观察者的主观判断,其结果变异性大,准确性受到一定限制。与FI相比,NTHI可明显提高心内膜边界的识别能力。本实验用核素静息心肌灌注显像(RMPI)测定左室收缩功能,与FI、NTHI测值进行相关分析,结果证明,NTHI各项测值与RMPI结果的相关性明显高于FI,提示NTHI对左室收缩功能的评价较客观和准确。然而,有关NTHI与FI在心功能测定方面的直接对比研究目前尚未见文献报道,本研究仅对27例TDE患者作了初步评价,仍需在此方面进一步观察。结 论

    NTHI可以提高二维图像的分辨力和对比度,明显增强心内膜显示,改善图像质量,为准确评价左室收缩功能提供可靠信息,是一种十分有价值的、简便易行的新方法。

    参考文献
, 百拇医药
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    (1999-06-01收稿), 百拇医药