静态结构三维超声表面成像技术的临床应用探讨
作者：徐辉雄 张青萍 周玉清
单位：430030 武汉市同济医科大学附属同济医院超声科
关键词：三维超声成像；表面成像
中国超声医学杂志990405 摘 要 目的：探讨三维超声表面成像技术的临床应用价值。方法：本文利用三维超声表面成像技术对62例患者进行三维重建，所用仪器为Medison/Kretz公司产Voluson 530D三维超声成像系统。探头为凸阵三维容积探头，频率3.5/5.0MHz。结果：三维超声表面成像可显示含液性病变或组织结构内部感兴趣区或内壁结构的细微特征；对被液体包绕的组织结构利用表面成像模式能显示感兴趣区域的外部结构特征，包括轮廓、边缘、形态、表面光滑或细腻程度等指标。结论：三维超声表面成像可以提供较二维超声更为丰富的诊断信息。
Surface Mode on Three-dimensional Sonography of Static
, http://www.100md.com
Structures:A Clinical Application Apprroach
Xu Huixiong,Zhang Qingping,Zhou Yuqing
Dep.Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical University,Wuhan 430030
ABSTRACT Objective:The methodology and the clinical application value of three-dimensional(3D)sonographic surface mode in 62 patients were studied.Methods：Voluson 530D 3D imaging system of Medison/Kret,and 3D volume 3.5/5.0MHz transducer were used.Results:The clinical values were:(1)Surface imaging can demonstrate the inner structures characteristics of some lesions and those contained fluid.(2)Outer features of some structures or lesions surrounded by fluid can be also demonstrated.Conclusion:3D ultrasound can provide more informations than 2D.
, 百拇医药
KEY WORDS Three-Dimensional sonography Surface imaging
近年来，三维超声诊断得到广泛认同，随着相关技术的进步，其临床上的应用范围也日益广泛〔1～6〕。三维超声可提供较二维超声更为丰富的空间信息，弥补了其成像的不足。新近推出的Voluson 530D三维超声成像系统，采用了三维容积探头和有关技术，使图像的采集和资料后处理时间大为缩短，比以往的三维超声成像系统有明显的进步。近期我科采用该装置进行了临床研究，现将表面成像方面的工作成果报道如下。
资料与方法
研究对象 本组62例患者，其中男46例，女16例。年龄13～72岁，平均37.4岁。包括腹水患者20例(其中肝硬化腹水10例，肝淤血致腹水4例，结核性腹膜炎致腹水3例，卵巢肿瘤引起的腹水3例)，胆囊结石5例，胆囊息肉8例，眼部疾病10例(视网膜脱离5例，玻璃体内机化物3例，视网膜母细胞瘤2例)，中期妊娠妇女9例，膀胱肿瘤4例，睾丸鞘膜积液4例，溃疡型胃癌2例。
, 百拇医药
仪器装置 Medison/Kretz公司产Voluson 530D三维超声成像系统，该系统配有三维容积探头、透明成像等技术。探头为凸阵三维容积探头，频率3.5/5.0MHz。
图像采集及三维重建 具体方法请参见相关文献〔4～7〕。
结 果
1.含液性组织结构及病变的表面成像
表面成像模式可显示含液性病变或组织结构感兴趣区域或内壁结构的细微特征，诸如病变的位置、大小、形态、数目、表面特征、与壁之间的关系等。5例胆囊结石患者表面成像均可清晰显示结石的形状、位置、大小及数目。8例胆囊息肉及4例膀胱肿瘤除能显示病变部位、形状、数目、大小等外，还能显示其基底部与囊壁间的连续性及基底部范围的大小，对判断胆囊及膀胱内隆起性病变的良恶性有较大帮助(图1)。眼球内玻璃体亦为无回声区，表面成像可显示玻璃体内带状物的立体形态、与球壁间的附着关系等，对玻璃体内带状物的鉴别诊断有较高价值，同时能清晰显示眼球内肿瘤的外观形态、范围与周围结构的位置关系。胃腔充水后，表面成像能清晰显示胃溃疡性病变及肿瘤性病变的表面形态。胆管及门静脉的表面成像能显示管壁的内壁结构特征。
, 百拇医药
P：息肉，GB：胆囊
图1 胆囊息肉三维图像
2.被液体包绕的组织结构或病变的表面成像
被液体包绕的组织结构或病变利用表面成像模式能显示感兴趣区域的外部结构特征，包括轮廓、边缘、形态及表面光滑或细腻程度、表面附着物有无、表面有无缺损等指标，能直观显示感兴趣区域的大体结构特征，同时能显示感兴趣区域与周围组织的空间位置关系。10例肝硬化腹水患者能显示肝脏大体形态失常，边缘锐利，表面凸凹不平，可见弥漫性隆起的小结节样改变，同时能显示胆囊壁增厚、皱缩呈“花边样”改变，图像形象直观，易于理解。肝淤血患者可见肝脏形态饱满，边缘变钝(图2)。腹水患者还能清晰显示漂浮于其中的肠管，盆腔中的子宫附件等结构，能发现肠管表面的细微特征，如有无结节存在等，同时能显示肠管有无粘连，有无纤维带附着等，对腹水性质的鉴别诊断有一定价值(图3，4)。4例睾丸鞘膜积液患者能显示睾丸及附睾的表面特征，如有无结节形成，睾丸表面有无纤维素沉积等(图5)。
, 百拇医药
肝脏(L)形态饱满，边缘变钝。RK：右肾，INT：小肠
图2 肝淤血三维图像
图3 腹水中肠管的三维图像
箭头所指处为陶氏腔
图4 腹水中盆腔内子宫及双侧卵巢囊肿的三维图像
附睾表面可见结节形成(箭头所指处)
图5 睾丸鞘膜积液，内可见睾丸及附睾的三维图像
对9例正常产妇体内胎儿进行的表面成像研究发现，能清晰显示胎儿面部结构(图6)，对判断胎儿有无面部畸形有较高诊断价值，并能显示肢体、生殖器的立体形态，对判断短肢或缺肢畸形、两性畸形等均有肯定诊断价值。即断面显示法和总体显示法(或称容积显示法)。三维超声断面显示法无需进行三维重建，主要获取二维超声不能得到的C平面(即与探头表面平行的平面，又称冠状面)的回声信息。国外有报道断面显示法在判断子宫畸形，子宫内膜病变良恶性，胆总管壶腹部病变等方面均有较高价值，国内在这方面所做工作较少，今后可望在此方面作进一步的工作。总体显示法有两种模式，即表面成像模式和透明成像模式，后者的临床应用研究将在另文中报道，本文将着重探讨表面成像技术的临床应用价值。
, 百拇医药
图6 孕24周胎儿面部三维图像
讨 论
三维超声成像发展到目前为止，有两种显示模式，表面成像的原理是：对于图像数据中具有不同特征的数据如灰阶值等进行分割，并对每一被分割的部分构造轮廓，然后采取用表面拟合的方式进行图像重组。具体而言就是三维容积探头在发射超声波后，仅接收距离探头最近的界面反射的回声信号，这些反射的回声信号在空间上形成一个大体轮廓，即感兴趣结构的表面轮廓。因此，表面成像技术应用于人体组织结构的三维成像，有一个先决条件，即感兴趣结构周围应被无回声区包绕或内部被无回声区充填。通过大量的临床实践，我们觉得在重建技术上有以下几点需要注意：
1.扫查前应将感兴趣结构与周围结构的灰阶对比度尽量调到最大，这样才能使重建组织结构的表面轮廓显示清晰。如欲重建结构的表面有由于增益调节不当或其它原因所致的噪音，因这些回声信息多低于其表面的回声信息，可利用灰阶阈值法逐步清除感兴趣结构表面的这些回声信息。
, 百拇医药
2.容积扫查时应保证二维图像的质量，因此扫查时探头应固定于体表不动，同时嘱被检查者屏住呼吸，以避免由于呼吸时脏器移动产生的伪像及腹壁运动伪像。
3.扫查时应涂以足够的耦合剂，避免图像出现缺损，同时调整各项参数使二维图像显示最佳，清除各种可能的伪像。
4.感兴趣区的正确设置很重要，因为感兴趣区的设置决定了对感兴趣结构的观察方向。观察方向不同，所得到的三维图像也各不相同。由于目前三维超声成像原理和技术的限制，从某些角度观察，并不能得到理想的三维图像，对诊断也无甚帮助。
在临床应用方面，研究结果发现三维超声表面成像在以下两方面具有意义：(1)表面成像模式可显示含液性病变或组织结构的内部感兴趣区域或内壁结构的细微特征，包括病灶的范围、大小、位置、数目、形态等指标；(2)被液体包绕的组织结构利用表面成像模式能显示感兴趣区域的外部结构特征，包括轮廓、边缘、形态及表面光滑或细腻程度、表面附着物、表面有无缺损等指标，能直观显示感兴趣区域的大体结构特征。上述形态学指标有些是二维超声不能直接获取(譬如冠状面的回声信息)，有些虽能得到但不够直观准确，因此，三维超声能提供较二维超声更为丰富的信息，对检查者全面了解病情以作出准确的诊断具有重要意义。同时，病变区域内部特征及其与周围组织结构关系的直观显示更便于临床医师理解，使他们能更易于制定出合理的治疗方案。
, http://www.100md.com
静态结构三维超声表面成像通过临床初步应用研究，尽管已显示出其良好的应用前景，但由于成像原理和技术的限制，尚未能大规模应用于临床，相信经过医技人员的共同不懈努力，成像技术的不断改进，三维超声最终能进入临床实用阶段。
参考文献
[1]Rankin RN,Fenster A,Downey DB,et al.Three-dimensional sonographic reconstruction:Techniques and diagnostic applications.AJR,1993,161:695～701
[2]Downey DB,Fenster A.Vascular imaging with a three-dimensional power Doppler system.AJR,1995,165:665～667
, 百拇医药 [3]Hamper UM,Trapanotto V,Sheth S,et al.Three-dimensional US:preliminary clinical experience.Radiology,1994,191:397～401
[4]张青萍，周玉清，乐桂蓉，等.静态结构三维超声成像临床应用研究.中华超声影像学杂志，1998，7(1)：3～6
[5]徐辉雄，张青萍，周玉清.三维超声成像在肝胆疾病中的应用.中国超声医学杂志，1998，14(12)：39～41
[6]徐辉雄，张青萍，周玉清，等.三维超声成像在眼部疾病的初步应用.放射学实践，1998，13(2)：66～71
(1998-10-26收稿), http://www.100md.com
单位：430030 武汉市同济医科大学附属同济医院超声科
关键词：三维超声成像；表面成像
中国超声医学杂志990405 摘 要 目的：探讨三维超声表面成像技术的临床应用价值。方法：本文利用三维超声表面成像技术对62例患者进行三维重建，所用仪器为Medison/Kretz公司产Voluson 530D三维超声成像系统。探头为凸阵三维容积探头，频率3.5/5.0MHz。结果：三维超声表面成像可显示含液性病变或组织结构内部感兴趣区或内壁结构的细微特征；对被液体包绕的组织结构利用表面成像模式能显示感兴趣区域的外部结构特征，包括轮廓、边缘、形态、表面光滑或细腻程度等指标。结论：三维超声表面成像可以提供较二维超声更为丰富的诊断信息。
Surface Mode on Three-dimensional Sonography of Static
, http://www.100md.com
Structures:A Clinical Application Apprroach
Xu Huixiong,Zhang Qingping,Zhou Yuqing
Dep.Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical University,Wuhan 430030
ABSTRACT Objective:The methodology and the clinical application value of three-dimensional(3D)sonographic surface mode in 62 patients were studied.Methods：Voluson 530D 3D imaging system of Medison/Kret,and 3D volume 3.5/5.0MHz transducer were used.Results:The clinical values were:(1)Surface imaging can demonstrate the inner structures characteristics of some lesions and those contained fluid.(2)Outer features of some structures or lesions surrounded by fluid can be also demonstrated.Conclusion:3D ultrasound can provide more informations than 2D.
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KEY WORDS Three-Dimensional sonography Surface imaging
近年来，三维超声诊断得到广泛认同，随着相关技术的进步，其临床上的应用范围也日益广泛〔1～6〕。三维超声可提供较二维超声更为丰富的空间信息，弥补了其成像的不足。新近推出的Voluson 530D三维超声成像系统，采用了三维容积探头和有关技术，使图像的采集和资料后处理时间大为缩短，比以往的三维超声成像系统有明显的进步。近期我科采用该装置进行了临床研究，现将表面成像方面的工作成果报道如下。
资料与方法
研究对象 本组62例患者，其中男46例，女16例。年龄13～72岁，平均37.4岁。包括腹水患者20例(其中肝硬化腹水10例，肝淤血致腹水4例，结核性腹膜炎致腹水3例，卵巢肿瘤引起的腹水3例)，胆囊结石5例，胆囊息肉8例，眼部疾病10例(视网膜脱离5例，玻璃体内机化物3例，视网膜母细胞瘤2例)，中期妊娠妇女9例，膀胱肿瘤4例，睾丸鞘膜积液4例，溃疡型胃癌2例。
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仪器装置 Medison/Kretz公司产Voluson 530D三维超声成像系统，该系统配有三维容积探头、透明成像等技术。探头为凸阵三维容积探头，频率3.5/5.0MHz。
图像采集及三维重建 具体方法请参见相关文献〔4～7〕。
结 果
1.含液性组织结构及病变的表面成像
表面成像模式可显示含液性病变或组织结构感兴趣区域或内壁结构的细微特征，诸如病变的位置、大小、形态、数目、表面特征、与壁之间的关系等。5例胆囊结石患者表面成像均可清晰显示结石的形状、位置、大小及数目。8例胆囊息肉及4例膀胱肿瘤除能显示病变部位、形状、数目、大小等外，还能显示其基底部与囊壁间的连续性及基底部范围的大小，对判断胆囊及膀胱内隆起性病变的良恶性有较大帮助(图1)。眼球内玻璃体亦为无回声区，表面成像可显示玻璃体内带状物的立体形态、与球壁间的附着关系等，对玻璃体内带状物的鉴别诊断有较高价值，同时能清晰显示眼球内肿瘤的外观形态、范围与周围结构的位置关系。胃腔充水后，表面成像能清晰显示胃溃疡性病变及肿瘤性病变的表面形态。胆管及门静脉的表面成像能显示管壁的内壁结构特征。
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P：息肉，GB：胆囊
图1 胆囊息肉三维图像
2.被液体包绕的组织结构或病变的表面成像
被液体包绕的组织结构或病变利用表面成像模式能显示感兴趣区域的外部结构特征，包括轮廓、边缘、形态及表面光滑或细腻程度、表面附着物有无、表面有无缺损等指标，能直观显示感兴趣区域的大体结构特征，同时能显示感兴趣区域与周围组织的空间位置关系。10例肝硬化腹水患者能显示肝脏大体形态失常，边缘锐利，表面凸凹不平，可见弥漫性隆起的小结节样改变，同时能显示胆囊壁增厚、皱缩呈“花边样”改变，图像形象直观，易于理解。肝淤血患者可见肝脏形态饱满，边缘变钝(图2)。腹水患者还能清晰显示漂浮于其中的肠管，盆腔中的子宫附件等结构，能发现肠管表面的细微特征，如有无结节存在等，同时能显示肠管有无粘连，有无纤维带附着等，对腹水性质的鉴别诊断有一定价值(图3，4)。4例睾丸鞘膜积液患者能显示睾丸及附睾的表面特征，如有无结节形成，睾丸表面有无纤维素沉积等(图5)。
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肝脏(L)形态饱满，边缘变钝。RK：右肾，INT：小肠
图2 肝淤血三维图像
图3 腹水中肠管的三维图像
箭头所指处为陶氏腔图4 腹水中盆腔内子宫及双侧卵巢囊肿的三维图像
附睾表面可见结节形成(箭头所指处)图5 睾丸鞘膜积液，内可见睾丸及附睾的三维图像
对9例正常产妇体内胎儿进行的表面成像研究发现，能清晰显示胎儿面部结构(图6)，对判断胎儿有无面部畸形有较高诊断价值，并能显示肢体、生殖器的立体形态，对判断短肢或缺肢畸形、两性畸形等均有肯定诊断价值。即断面显示法和总体显示法(或称容积显示法)。三维超声断面显示法无需进行三维重建，主要获取二维超声不能得到的C平面(即与探头表面平行的平面，又称冠状面)的回声信息。国外有报道断面显示法在判断子宫畸形，子宫内膜病变良恶性，胆总管壶腹部病变等方面均有较高价值，国内在这方面所做工作较少，今后可望在此方面作进一步的工作。总体显示法有两种模式，即表面成像模式和透明成像模式，后者的临床应用研究将在另文中报道，本文将着重探讨表面成像技术的临床应用价值。
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图6 孕24周胎儿面部三维图像
讨 论
三维超声成像发展到目前为止，有两种显示模式，表面成像的原理是：对于图像数据中具有不同特征的数据如灰阶值等进行分割，并对每一被分割的部分构造轮廓，然后采取用表面拟合的方式进行图像重组。具体而言就是三维容积探头在发射超声波后，仅接收距离探头最近的界面反射的回声信号，这些反射的回声信号在空间上形成一个大体轮廓，即感兴趣结构的表面轮廓。因此，表面成像技术应用于人体组织结构的三维成像，有一个先决条件，即感兴趣结构周围应被无回声区包绕或内部被无回声区充填。通过大量的临床实践，我们觉得在重建技术上有以下几点需要注意：
1.扫查前应将感兴趣结构与周围结构的灰阶对比度尽量调到最大，这样才能使重建组织结构的表面轮廓显示清晰。如欲重建结构的表面有由于增益调节不当或其它原因所致的噪音，因这些回声信息多低于其表面的回声信息，可利用灰阶阈值法逐步清除感兴趣结构表面的这些回声信息。
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2.容积扫查时应保证二维图像的质量，因此扫查时探头应固定于体表不动，同时嘱被检查者屏住呼吸，以避免由于呼吸时脏器移动产生的伪像及腹壁运动伪像。
3.扫查时应涂以足够的耦合剂，避免图像出现缺损，同时调整各项参数使二维图像显示最佳，清除各种可能的伪像。
4.感兴趣区的正确设置很重要，因为感兴趣区的设置决定了对感兴趣结构的观察方向。观察方向不同，所得到的三维图像也各不相同。由于目前三维超声成像原理和技术的限制，从某些角度观察，并不能得到理想的三维图像，对诊断也无甚帮助。
在临床应用方面，研究结果发现三维超声表面成像在以下两方面具有意义：(1)表面成像模式可显示含液性病变或组织结构的内部感兴趣区域或内壁结构的细微特征，包括病灶的范围、大小、位置、数目、形态等指标；(2)被液体包绕的组织结构利用表面成像模式能显示感兴趣区域的外部结构特征，包括轮廓、边缘、形态及表面光滑或细腻程度、表面附着物、表面有无缺损等指标，能直观显示感兴趣区域的大体结构特征。上述形态学指标有些是二维超声不能直接获取(譬如冠状面的回声信息)，有些虽能得到但不够直观准确，因此，三维超声能提供较二维超声更为丰富的信息，对检查者全面了解病情以作出准确的诊断具有重要意义。同时，病变区域内部特征及其与周围组织结构关系的直观显示更便于临床医师理解，使他们能更易于制定出合理的治疗方案。
, http://www.100md.com
静态结构三维超声表面成像通过临床初步应用研究，尽管已显示出其良好的应用前景，但由于成像原理和技术的限制，尚未能大规模应用于临床，相信经过医技人员的共同不懈努力，成像技术的不断改进，三维超声最终能进入临床实用阶段。
参考文献
[1]Rankin RN,Fenster A,Downey DB,et al.Three-dimensional sonographic reconstruction:Techniques and diagnostic applications.AJR,1993,161:695～701
[2]Downey DB,Fenster A.Vascular imaging with a three-dimensional power Doppler system.AJR,1995,165:665～667
, 百拇医药 [3]Hamper UM,Trapanotto V,Sheth S,et al.Three-dimensional US:preliminary clinical experience.Radiology,1994,191:397～401
[4]张青萍，周玉清，乐桂蓉，等.静态结构三维超声成像临床应用研究.中华超声影像学杂志，1998，7(1)：3～6
[5]徐辉雄，张青萍，周玉清.三维超声成像在肝胆疾病中的应用.中国超声医学杂志，1998，14(12)：39～41
[6]徐辉雄，张青萍，周玉清，等.三维超声成像在眼部疾病的初步应用.放射学实践，1998，13(2)：66～71
(1998-10-26收稿), http://www.100md.com