超聲造影全面總結(jié)

1、聲學(xué)造影全面總結(jié)編輯整理：李智創(chuàng)建日期：2003年12月最后一次更新日期：2005-12-23江西超聲網(wǎng)-編者聲明：本文的目的是為了總結(jié)造影劑成像基礎(chǔ)知識(shí)和發(fā)展歷史，并對(duì)目前各公司主要的造影技術(shù)進(jìn)行初步闡述。本文中的信息來(lái)源于多種正式和非正式的媒介，因此，本文僅代表編者的個(gè)人觀點(diǎn)，編者不對(duì)其中結(jié)論的正確性承擔(dān)責(zé)任。如發(fā)現(xiàn)有誤，歡迎與編者交流。目錄第一部分 基礎(chǔ)知識(shí)3線性與非線性：3機(jī)械指數(shù)：3造影劑原理簡(jiǎn)述：3造影劑微泡的歷史：4為什么要使用造影劑：4造影劑的臨床應(yīng)用：4造影劑成像技術(shù)的分類(lèi)：5第二部分 Sequoia平臺(tái)提供的造影劑成像技術(shù)及功能：6nPCI能量對(duì)比

2、造影技術(shù)（Power Contrast Imaging）：6nADI造影劑探測(cè)成像技術(shù)（Agent Detection Imaging）：6nCCI相干對(duì)比造影技術(shù)（Coherent Contrast Imaging）：6nCPS對(duì)比脈沖系列造影成像技術(shù)（Contrast Pulse Sequencing）：7ADI原理：9CPS原理：10CPS的優(yōu)勢(shì)：12第三部分 關(guān)于定量分析13百勝超聲造影技術(shù)：17Philips 超聲造影技術(shù)：17TOSHIBA超聲造影技術(shù)19GE超聲造影技術(shù)：21第五部分 常見(jiàn)問(wèn)題與解答221.問(wèn)：為什么說(shuō)西門(mén)子的CPS技術(shù)是世界上最先進(jìn)的造影劑成像技術(shù)？222.問(wèn)：

3、其他公司都在主推什么造影劑技術(shù)？223.問(wèn)：目前各公司的造影劑技術(shù)在臨床應(yīng)用上大致處于什么水平？224.問(wèn)：目前在國(guó)內(nèi)都能使用哪些造影劑？225.問(wèn)：超聲造影與CT和MRI造影相比有哪些優(yōu)勢(shì)和不足？226.問(wèn)：百勝的CnTI技術(shù)號(hào)稱(chēng)MI最低可達(dá)0.01，且可以顯示直接聲壓強(qiáng)度的數(shù)值（DP值），如何應(yīng)對(duì)？227.問(wèn)：百勝和ALOKA等公司都聲稱(chēng)已經(jīng)擁有了造影劑二維雙幅實(shí)時(shí)對(duì)比顯示的技術(shù)，如何應(yīng)對(duì)？228.問(wèn)：有人說(shuō)東芝的高級(jí)動(dòng)態(tài)血流成像可以看到腫瘤內(nèi)部的細(xì)微血管，分辨率比CPS好，如何應(yīng)對(duì)？239.問(wèn)：很多公司都有微血管成像技術(shù)，為什么西門(mén)子沒(méi)有？2310.問(wèn)：CPS技術(shù)中的精確微泡爆破技術(shù)有哪

4、些方式？有什么用處？2311.問(wèn)：在哪里可以獲得有關(guān)聲學(xué)造影的臨床文章？23第一部分 基礎(chǔ)知識(shí)線性與非線性：數(shù)學(xué)角度：設(shè)有兩個(gè)變量x和y，如果可以用y=kx+b（k,b均為常數(shù)）來(lái)表示，則稱(chēng)x與y之間是線性關(guān)系，在圖形上x(chóng)與y的這種關(guān)系可以表示成一條直線。如果x與y不存在這種表達(dá)方式，則二者的關(guān)系為非線性。直觀理解：如果x的改變引起了y的改變，且二者的變化之間存在固定的比例關(guān)系（如同時(shí)增大2倍），則二者為線性關(guān)系；否則為非線性關(guān)系。對(duì)于超聲系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，考慮某個(gè)介質(zhì)，如果發(fā)射超聲信號(hào)增大一倍，回波信號(hào)也增大一倍，則該介質(zhì)為線性表現(xiàn)；否則為非線性表現(xiàn)；造影劑微泡在超聲照射下將會(huì)擴(kuò)張和收縮，但由于內(nèi)部

5、含有氣體，因此在超聲照射下易于擴(kuò)張而不易于壓縮，這就產(chǎn)生了非線性的回波信號(hào)。收縮擴(kuò)張超聲波原始大小機(jī)械指數(shù)：超聲波在人體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生三大效應(yīng)：熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和聲流。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為ISPTA（空間峰值時(shí)間平均聲強(qiáng)）為生物學(xué)效應(yīng)的主要指標(biāo)，但未能明確表達(dá)超聲的熱效應(yīng)和空化效應(yīng)，1995年以后，國(guó)際上提出了機(jī)械指數(shù)MI和熱指數(shù)TI的概念。機(jī)械指數(shù)MI（Mechanical Index）：指超聲在弛張期的負(fù)壓峰值（單位MPa）與探頭中心頻率（單位MHz）的平方根的比值，用來(lái)反映超聲在人體內(nèi)可能造成的空化效應(yīng)和聲流，從而保證安全性。一般MI低于1.0認(rèn)為無(wú)害，但對(duì)于特殊檢查項(xiàng)目（如眼球、胎兒等）應(yīng)調(diào)至更低。

6、在進(jìn)行聲學(xué)造影時(shí)，超聲波信號(hào)會(huì)破壞微泡，減少微泡在體內(nèi)的存在時(shí)間，機(jī)械指數(shù)用來(lái)反映超聲信號(hào)的強(qiáng)弱。造影劑原理簡(jiǎn)述：1. 血液對(duì)超聲的反射體主要是紅細(xì)胞，但常規(guī)血液中紅細(xì)胞對(duì)超聲的反射非常微弱（只相當(dāng)于組織細(xì)胞的千分之一），因而無(wú)法利用二維灰階成像的原理來(lái)看到血流狀況，只能利用紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)超聲產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)。2. 造影劑是一種經(jīng)過(guò)處理的特殊微泡，注射后進(jìn)入血液循環(huán)。微泡在超聲作用下產(chǎn)生以下幾種表現(xiàn)n 破壞：當(dāng)MI0.7或0.8時(shí)，微泡被超聲打破，并在瞬間產(chǎn)生強(qiáng)烈回波信號(hào)；n 諧振：當(dāng)0.7/0.8MI0.2/0.3時(shí)，微泡產(chǎn)生非線性諧振；n 反射：當(dāng)發(fā)射超聲機(jī)械指數(shù)MI0.1，微泡不產(chǎn)生非線

7、性諧振，而表現(xiàn)得像普通的人體組織一樣線性振動(dòng)；因此，要想觀察到造影增強(qiáng)的效果，必須使入射超聲滿足前兩條之一。3. 造影劑注射后，在不同組織的到達(dá)時(shí)間不相同，心腔通常在幾個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)就會(huì)灌注，然后是心肌，而到達(dá)肝臟約需要1015秒，到達(dá)淺表器官、子宮等臟器則需要半分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間。造影劑會(huì)隨著血流循環(huán)至全身各部位，逐漸破壞，最終通過(guò)呼吸系統(tǒng)排出，一部分經(jīng)過(guò)肝臟代謝。4. 造影射通常由肘靜脈注射，有兩種方式：一種是團(tuán)注（bolus injection），有時(shí)也稱(chēng)為彈丸注射，即在短時(shí)間內(nèi)將一定劑量的造影劑迅速注射入靜脈；另一種是連續(xù)注射，即按照一定速度持續(xù)不斷的注射入靜脈。造影劑微泡的歷史：n 早期

8、的造影劑：無(wú)外殼的空氣微泡，由雙氧水(H2O2)或生理鹽水經(jīng)震蕩后形成；可以增強(qiáng)多普勒信號(hào)強(qiáng)度，但極不穩(wěn)定，且微泡直徑較大，無(wú)法通過(guò)肺循環(huán)，只能用于右心顯影和子宮輸卵管造影。n 第一代商品化造影劑：有外殼的空氣微泡，由人白蛋白溶液經(jīng)過(guò)振蕩后形成；穩(wěn)定性有一定提高，且可通過(guò)肺循環(huán)。但由于空氣的可溶性較大，且在超聲照射下微泡極易被破壞，增強(qiáng)效果只能持續(xù)幾秒至幾十秒；主要產(chǎn)品有Levovist, Albunex等。n 第二代商品化造影劑：有外殼包裹的大分子氣體（如氟碳?xì)怏w，六氟化硫等），由于大分子氣體不易溶于血液，使造影劑具有更好的穩(wěn)定性和更均勻的微泡直徑，增強(qiáng)效果可持續(xù)幾分鐘，因而可以觀察造影劑在

9、組織內(nèi)進(jìn)入到退出的全過(guò)程。主要產(chǎn)品有：Sonovue, Optison, Definity, Imagent等。為什么要使用造影劑：早期的造影劑僅僅是為了增強(qiáng)超聲回波信號(hào)，使得二維、M型和血流的顯示更加清晰、敏感，隨著第二代造影劑的出現(xiàn)，造影劑作為血池示蹤劑對(duì)組織內(nèi)部的毛細(xì)血管的回波信號(hào)的增強(qiáng)，可以直接觀察特定組織的二維結(jié)構(gòu)和微循環(huán)的灌注和消退情況，由于不同病變常常表現(xiàn)出特定的灌注-消退過(guò)程和增強(qiáng)特征，因此為臨床鑒別診斷提供了新的方法。造影劑的臨床應(yīng)用：1. 心臟方面可用于顯示左室(LVO)或顯示心?。∕CE）。l 評(píng)估左室功能時(shí)，檢查的準(zhǔn)確性有賴于對(duì)心內(nèi)膜的良好描繪。LVO可顯著提高心內(nèi)膜邊

10、界，從而對(duì)于成像困難的病人，把沒(méi)有診斷意義的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)橛性\斷意義的結(jié)果。l 心肌聲學(xué)造影（MCE）目前已成為研究冠心病的病理和生理的重要手段。應(yīng)用領(lǐng)域包括：評(píng)價(jià)存活心肌、評(píng)價(jià)冠脈血管內(nèi)皮功能、評(píng)價(jià)介入治療療效、測(cè)量冠脈儲(chǔ)備功能等方面。2. 腹部方面可用于顯示肝臟、腎臟、子宮和卵巢等器官l 肝臟：顯示不同占位性病變（如原發(fā)性肝癌、轉(zhuǎn)移性肝癌、局灶性結(jié)節(jié)增生等）的血供特點(diǎn)，有助于肝占位性病變的診斷及鑒別診斷；提高腫塊與正常肝組織的對(duì)比度，有助于小腫塊的發(fā)現(xiàn)。l 腎臟：腫瘤周?chē)醒墉h(huán)繞，超聲造影能提高腫瘤彩色血流檢出率。如鑒別肥大腎柱與小腎腫瘤。l 子宮和卵巢：位置較深，低速血流和小血管難以顯示。

11、造影后能夠清楚顯示子宮肌層和卵巢的彩色血流。可鑒別卵巢巧克力囊腫、子宮肌瘤、腺肌癥等。l 產(chǎn)科：觀察胎盤(pán)的血供情況，診斷胎盤(pán)早剝、胎盤(pán)植入等。3. 超聲造影在甲狀腺、乳腺、術(shù)中超聲等方面的應(yīng)用也在不斷深入開(kāi)展造影劑成像技術(shù)的分類(lèi)：盡管各公司造影劑成像技術(shù)的名稱(chēng)五花八門(mén)各不相同，但按照所使用的機(jī)械指數(shù)高低可以分成兩大類(lèi)。早期的造影劑成像模式大多屬于高M(jìn)I，而在2000年左右開(kāi)始出現(xiàn)了低MI的成像模式。高機(jī)械指數(shù)（High MI）：機(jī)械指數(shù)高會(huì)破壞微泡，但微泡破裂的瞬間可以產(chǎn)生大量非線性信號(hào)，因而只能進(jìn)行觸發(fā)成像。該技術(shù)由于造影劑用量大，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間觀察充盈和彌散的過(guò)程，因而逐漸被低機(jī)械指數(shù)造影成像

12、方式取代。低機(jī)械指數(shù)（Low MI）：機(jī)械指數(shù)低可以減少對(duì)微泡的破壞，進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)成像，能夠觀察造影劑從充盈到彌散的整個(gè)過(guò)程。為了在連續(xù)注射造影劑時(shí)觀察再灌注的過(guò)程，通常在成像中的某個(gè)時(shí)刻用高機(jī)械指數(shù)將微泡全部打破，并將該時(shí)刻設(shè)為初始狀態(tài)，然后觀察造影劑的充盈-消退過(guò)程。從初始狀態(tài)到達(dá)峰值的過(guò)程稱(chēng)為Wash-in（清空-進(jìn)入過(guò)程）；從初始狀態(tài)到完全消退的過(guò)程稱(chēng)為Wash-in-out（清空-進(jìn)入-退出過(guò)程）；第二部分 Sequoia平臺(tái)提供的造影劑成像技術(shù)及功能：n PCI能量對(duì)比造影技術(shù)（Power Contrast Imaging）：應(yīng)用于心臟造影成像，采用高機(jī)械指數(shù)的超聲波打破照射野的部

13、分微泡，利用微泡破壞的瞬間產(chǎn)生的大量非線性諧波信號(hào)進(jìn)行成像，屬于間歇成像方式。采用信號(hào)的失相關(guān)性（Loss of Correlation）技術(shù)，檢測(cè)多普勒能量信息（能量圖）。PCI具備很好的敏感度，但特異性一般。PCI用于心臟n ADI造影劑探測(cè)成像技術(shù)（Agent Detection Imaging）：應(yīng)用于腹部造影成像，采用高機(jī)械指數(shù)的超聲波打破照射野的全部微泡，屬于間歇成像方式。采用受激聲發(fā)射（Stimulated Acoustic Emission）技術(shù)，檢測(cè)回波信號(hào)強(qiáng)度（灰階圖）。ADI與腹部二維成像具有相同的空間分辨率，并可以將組織信號(hào)與造影劑信號(hào)分離。但由于高機(jī)械指數(shù)破壞了造影劑

14、，因此無(wú)法進(jìn)行連續(xù)觀察。ADI用于腹部n CCI相干對(duì)比造影技術(shù)（Coherent Contrast Imaging）：應(yīng)用于全身造影成像，采用低機(jī)械指數(shù)，對(duì)微泡破壞較少，因此可進(jìn)行連續(xù)成像。CCI使用單脈沖刪除技術(shù)（Single Pulse Cancellation），與二維成像具有同樣的時(shí)間分辨率，但無(wú)法區(qū)別組織信號(hào)與造影劑信號(hào)。CCI用于腹部和心臟n CPS對(duì)比脈沖系列造影成像技術(shù)（Contrast Pulse Sequencing）：應(yīng)用于全身造影成像，是目前超聲界唯一的能利用造影劑的全部信號(hào)進(jìn)行成像的技術(shù)。采用極低機(jī)械指數(shù)，延長(zhǎng)了微泡的生存時(shí)間。具備最佳的空間分辨率和時(shí)間分辨率，同時(shí)

15、能夠?qū)⒔M織與造影劑的信號(hào)完全分離。由于使用了非線性基波信號(hào)，大大提高了信號(hào)強(qiáng)度，因而可以使用高頻探頭（最高14MHz）進(jìn)行乳腺、甲狀腺等淺表器官的造影研究，以及鼠、兔的心臟、腎臟造影的小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等。CPS用于心臟和腹部Sequoia平臺(tái)Cadence造影成像系列功能：技術(shù)名稱(chēng)PCIADICCICPS中文能量對(duì)比造影成像技術(shù)造影劑探測(cè)成像技術(shù)相干造影成像技術(shù)對(duì)比脈沖系列造影成像技術(shù)推出時(shí)間較早200019992002原理打破部分造影微泡，一次注射后可多次進(jìn)行，屬于多普勒成像技術(shù)打破全部造影微泡，一次注射后的瞬時(shí)效果；二維成像技術(shù)單脈沖刪除技術(shù)，屬于二維成像技術(shù)調(diào)節(jié)多個(gè)脈沖的振幅和相位，去除全部的

16、線性信號(hào)，利用全部的非線性基波和諧波機(jī)械指數(shù)高高低極低成像方式間歇間歇連續(xù)連續(xù)微泡破壞較多很多較少很少使用技術(shù)失相關(guān)（LOC）受激聲發(fā)射（SAE）單脈沖刪除(SPC)非線性基波檢測(cè)信號(hào)多普勒能量二維二維二維時(shí)間分辨率低低高高空間分辨率低高低高顯示方式組織、造影劑、二者合成組織、造影劑、二者合成二者合成組織、造影劑、二者合成支持探頭3v2c, 5v2c6C2, 4C1, 4V13v2c3v2c, 4v1c, 4C1, 4V1, 6C2, 15L8, 15L8w優(yōu)點(diǎn)高的造影劑敏感度能夠區(qū)別組織和造影劑；適于使用Levovist；高空間分辨率；全場(chǎng)均勻；高幀頻，對(duì)造影劑的破壞少，沒(méi)有閃爍偽像，圖像均

17、勻極佳的組織和造影劑的區(qū)別；可以打破造影劑觀察再灌注的圖像；增加造影劑的存在時(shí)間，減少造影劑使用量；高幀頻；全場(chǎng)均勻性，支持TEQ；高分辨率和穿透力；高敏感度和特異性；不足間歇成像； 敏感性高特異性不夠間歇成像；機(jī)械指數(shù)不夠低；穿透力不夠好；不能區(qū)別組織和造影劑；ADI原理：f0f02f0Xmt 1Xmt 2-發(fā)射組織響應(yīng)f02f0-造影劑響應(yīng)發(fā)射第一個(gè)脈沖（高M(jìn)I），組織和造影劑均產(chǎn)生基波和諧波信號(hào)，但該脈沖會(huì)打破造影劑微泡。因此，在發(fā)射第二個(gè)脈沖時(shí)，造影劑微泡已不存在，只有組織產(chǎn)生基波和諧波信號(hào)。兩次回波信號(hào)相減，就能得到純凈的造影劑信號(hào)。CPS原理：發(fā)射脈沖中包括：第一個(gè)波：半波正向，回

18、波中包括組織線性基波（半波正向）、造影劑非線性基波、造影劑非線性諧波；第二個(gè)波：全波反向，回波中包括組織線性基波（全波反向）、造影劑非線性基波、造影劑非線性諧波；第三個(gè)波：半波正向，回波中包括組織線性基波（半波正向）、造影劑非線性基波、造影劑非線性諧波；三個(gè)波形相加，可完全消除組織基波，得到造影劑非線性基波，造影劑非線性諧波。之所以造影劑的基波不會(huì)被抵消，是因?yàn)榈诙谓邮盏牟ㄐ沃校煊皠┗ㄐ盘?hào)的形式并不是第一次和第三次的相加（非線性的體現(xiàn)）。能夠在短暫的時(shí)間內(nèi)連續(xù)發(fā)射振幅和相位都不相同的多個(gè)脈沖信號(hào)，體現(xiàn)了Sequoia相干成像的優(yōu)勢(shì)。上圖：左側(cè)為回波信號(hào)的時(shí)域成份，右側(cè)為對(duì)應(yīng)回波信號(hào)的頻域

19、成份。注意不同顏色的虛線和實(shí)線分別代表組織和造影劑的回波信號(hào)成份。原理中需要明確以下問(wèn)題：1. 只要MI大于一定值（如0.1），造影劑只產(chǎn)生非線性信號(hào)，不產(chǎn)生線性信號(hào)；2. 組織產(chǎn)生線性基波和非線性諧波；3. 無(wú)論是組織還是造影劑，基波能量明顯高于諧波。4. 與造影劑的非線性諧波信號(hào)相比，組織的非線性諧波信號(hào)非常微弱，可以忽略不計(jì)。CPS的優(yōu)勢(shì)：1. 基于Sequoia的相干脈沖發(fā)射技術(shù)和可編程的波形發(fā)生器（Programmable waveform generator），同時(shí)調(diào)整脈沖的振幅和相位，可以在造影劑成像時(shí)實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)：精確脈沖整形(precise pulse shaping)、動(dòng)態(tài)

20、發(fā)射聚焦（dynamic transmit focusing）等，從而提高造影圖像質(zhì)量；而其他公司的造影成像技術(shù)大多不能與其他先進(jìn)成像技術(shù)同時(shí)使用。2. 基于Sequoia的相干圖像形成技術(shù)，可以從組織信號(hào)中識(shí)別和區(qū)分組織和造影劑信號(hào)；是目前唯一能在低機(jī)械指數(shù)的情況下完全分離組織和造影劑產(chǎn)生的基波信號(hào)并實(shí)時(shí)雙幅對(duì)比顯示的技術(shù)，而其他技術(shù)只是簡(jiǎn)單的將全部基波信號(hào)去除。3. 由于造影劑成像時(shí)要使用正常組織的灌注情況作為參考，因此在注射造影劑之前對(duì)基礎(chǔ)灰階圖像的調(diào)節(jié)非常重要，Sequoia使用TEQ均衡成像可以快速優(yōu)化造影劑過(guò)程中的圖像，節(jié)省大量調(diào)節(jié)時(shí)間，減少操作者對(duì)結(jié)果一致性和可重復(fù)性的影響。4.

21、 造影劑成像應(yīng)用頻率范圍1.5MHz14MHz，由于使用了非線性基波信號(hào)，大大增加了信息量，因此可以使用高頻探頭（最高14MHz）進(jìn)行淺表小器官（乳腺、甲狀腺）的造影成像，及小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)（鼠、兔的心臟、腎臟等）研究；5. 具備精確微泡爆破的控制技術(shù)，可以單次爆破、連續(xù)爆破等，可以反復(fù)爆破并觀察造影劑再灌注的過(guò)程，從而最大程度地利用造影劑微泡進(jìn)行成像；6. 可以將多普勒能量圖與造影劑成像進(jìn)行融合顯示，血管分支結(jié)構(gòu)由彩色多普勒能量圖直接顯示，灌注情況由二維灰階強(qiáng)度信號(hào)顯示。7. 全部造影劑成像的過(guò)程可以進(jìn)行編程預(yù)設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程。增加結(jié)果的可比較性。8. 強(qiáng)大的在線（ACQ）和脫機(jī)（C

22、USQ）分析軟件，可對(duì)造影劑的成像結(jié)果進(jìn)行時(shí)間強(qiáng)度曲線的定量分析。第三部分 關(guān)于定量分析由于超聲造影的實(shí)時(shí)性，使得造影劑從到達(dá)到消退的全過(guò)程可以連續(xù)觀察，并保存下來(lái)進(jìn)行定量分析。目前主要的分析方法是操作者定義感興趣區(qū)（ROI），由系統(tǒng)分析ROI內(nèi)部造影劑強(qiáng)度隨時(shí)間變化的過(guò)程，進(jìn)而得到時(shí)間強(qiáng)度曲線（TIC）。造影劑注射方式不同，時(shí)間強(qiáng)度曲線的形式也不同。團(tuán)注（bolus）的曲線是指示劑稀釋曲線，包括充盈和消退的過(guò)程，而持續(xù)注射的曲線上只有充盈過(guò)程而沒(méi)有消退過(guò)程。造影劑到達(dá)組織并開(kāi)始增強(qiáng)這一過(guò)程中，時(shí)間性非常重要，而時(shí)間強(qiáng)度曲線上可以測(cè)量某些反映造影劑到達(dá)過(guò)程的時(shí)間參數(shù)：n 到達(dá)時(shí)間AT（Arri

23、val Time）：是指造影劑的強(qiáng)度相對(duì)初始狀態(tài)發(fā)生顯著變化時(shí)（ACQ軟件中用閾值常數(shù)表示，用戶可修改）所經(jīng)歷的時(shí)間n 達(dá)峰時(shí)間TTP（Time To Peak）：從初始狀態(tài)到造影劑信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大值所經(jīng)歷的時(shí)間TIC時(shí)間強(qiáng)度曲線由于時(shí)間強(qiáng)度曲線由采樣點(diǎn)組成，直接測(cè)量該曲線所得到的參數(shù)，重復(fù)性和一致性均不夠理想，而ROI的位置變動(dòng)對(duì)曲線上采樣點(diǎn)的數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此通常將時(shí)間強(qiáng)度曲線進(jìn)行函數(shù)擬合。目前比較常用的函數(shù)是指數(shù)函數(shù)：該函數(shù)主要用來(lái)擬合連續(xù)注射時(shí)flash/replenishment過(guò)程的時(shí)間強(qiáng)度曲線：在某一時(shí)刻用高機(jī)械指數(shù)將微泡全部爆破，并將該時(shí)刻設(shè)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，觀察造影劑再次

24、灌注并達(dá)到峰值的過(guò)程（wash-in）。其中主要參數(shù)包括：n 基礎(chǔ)信號(hào)強(qiáng)度BI：是初始時(shí)刻信號(hào)強(qiáng)度，n 增強(qiáng)幅度A：指數(shù)函數(shù)的極大值與基礎(chǔ)信號(hào)強(qiáng)度BI的差值；n ：反映曲線的上升速率。有時(shí)也可以用1/代替，此時(shí)（充盈時(shí)間）表示從BI增強(qiáng)到A的63%所需要的時(shí)間。用單指數(shù)函數(shù)進(jìn)行擬合的結(jié)果這里需要注意：到達(dá)時(shí)間AT，達(dá)峰時(shí)間TTP和峰值強(qiáng)度PI是時(shí)間強(qiáng)度曲線上的特征參數(shù)，只與ROI的采樣點(diǎn)有關(guān)，與擬合函數(shù)無(wú)關(guān)；而基礎(chǔ)強(qiáng)度增強(qiáng)幅度A和上升速率是指數(shù)函數(shù)的特征參數(shù)。因此A和PI之間不存在固定的數(shù)學(xué)關(guān)系。另一種可用來(lái)擬合的函數(shù)是Gamma Variation 函數(shù)，形式為：該函數(shù)主要用于擬合造影劑團(tuán)注

25、后的時(shí)間強(qiáng)度曲線，表示造影劑清空-進(jìn)入-退出（wash-in-out）的全過(guò)程。造影劑注射方式團(tuán)注（bolus）連續(xù)注射時(shí)間強(qiáng)度曲線的形式零-增強(qiáng)-峰值-消退零-增強(qiáng)-峰值適用的擬合函數(shù)Gamma函數(shù)指數(shù)函數(shù)函數(shù)參數(shù)a,b,I0A,BI擬合假設(shè)造影劑在某一時(shí)刻被瞬間注入靜脈，然后按指示劑稀釋原理通過(guò)單室腔造影劑在零時(shí)刻被爆破，然后以一定速度連續(xù)到達(dá)目標(biāo)區(qū)域優(yōu)點(diǎn)?適于組織灌注情況缺點(diǎn)只適用于表達(dá)大血管，對(duì)組織灌注情況擬合度較低對(duì)低速血流的灌注擬合度較低關(guān)于造影劑定量分析所使用的擬合函數(shù)和相應(yīng)的算法不局限于指數(shù)函數(shù)和Gamma函數(shù)，其他幾種函數(shù)目前仍處于研究階段。目前超聲設(shè)備上提供的分析軟件大多數(shù)

26、是自動(dòng)計(jì)算出時(shí)間強(qiáng)度曲線和擬合曲線及相應(yīng)的特征參數(shù)值，而其精確度還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。對(duì)于分析軟件得出的結(jié)果，國(guó)內(nèi)超聲界尚未得出普遍意義上的結(jié)論。計(jì)算時(shí)間強(qiáng)度曲線時(shí)可以采用兩種信號(hào)，一種是使用系統(tǒng)在檢波合并后第一次逆運(yùn)算的線性化信號(hào)（即原始聲學(xué)信號(hào)）；另一種是使用原始信號(hào)經(jīng)過(guò)前處理、數(shù)字掃描變換DSC和后處理（如邊界增強(qiáng)、對(duì)數(shù)壓縮等）之后得到的視頻顯示信號(hào)（視頻信號(hào)）。視頻信號(hào)與原始信號(hào)之間沒(méi)有直接映射關(guān)系，理論上并不能真實(shí)反映ROI中實(shí)際的造影劑微泡濃度，而使用反對(duì)數(shù)壓縮后得到的原始聲學(xué)信號(hào)才更加客觀。但視頻信號(hào)只有256個(gè)灰階（相當(dāng)于30dB左右的動(dòng)態(tài)范圍），這樣可以減少過(guò)亮的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)整個(gè)結(jié)果

27、的影響。因此，目前很多研究仍然使用對(duì)數(shù)壓縮后的視頻信號(hào)進(jìn)行定量分析。下表是兩者間關(guān)系的簡(jiǎn)化表示： 對(duì)數(shù)壓縮聲學(xué)信號(hào)（動(dòng)態(tài)范圍高） 視頻信號(hào)（動(dòng)態(tài)范圍低）反對(duì)數(shù)壓縮ACQ軟件可以由操作者選擇使用對(duì)數(shù)或反對(duì)數(shù)壓縮的數(shù)據(jù)。在造影成像過(guò)程中，受操作者手法、病人呼吸等影響，很難保證ROI位置的固定，因此在ACQ定量分析軟件中采用了自動(dòng)追蹤的方法。這是一種基于互相關(guān)技術(shù)的匹配方法。有兩種方式供用戶選擇：剛體方式（rigid body）只將圖像進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，而不改變圖像內(nèi)部像素點(diǎn)的相對(duì)位置；扭曲方式（warping）將圖像分解成若干小區(qū)域，計(jì)算每個(gè)小區(qū)域的幀間互相關(guān)，按照最大互相關(guān)的原則將幀與幀之間的圖像

28、進(jìn)行匹配。ACQ軟件中操作者可以在這兩種方式間加以選擇。但這種自動(dòng)追蹤僅能解決相同平面內(nèi)的較小的位置變動(dòng)，對(duì)于臟器間發(fā)生較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或切面發(fā)生改變等情況，均不能取得理想的效果。因此，在造影成像過(guò)程中，要求切面固定，病人平穩(wěn)呼吸，否則難以進(jìn)行定量分析。扭曲方式示意圖第四部分 不同廠家的技術(shù)對(duì)比除西門(mén)子以外，百勝、Philips、東芝、GE在聲學(xué)造影方面也開(kāi)展了相應(yīng)工作。百勝超聲造影技術(shù)：n 低機(jī)械指數(shù)的諧波能量成像（LM-HPI）：使用低機(jī)械指數(shù)發(fā)射超聲波，提取回波信號(hào)中的二次諧波的多普勒能量信息。應(yīng)用于腹部。敏感度高但特異性差，造影劑用量較多。n 造影劑三頻段接收技術(shù)（C3 Mode）：使

29、用高機(jī)械指數(shù)發(fā)射超聲波，提取回波信號(hào)中的1/2次諧波、基波和2次諧波的多普勒能量信息。應(yīng)用于腹部。減少造影劑用量。n 實(shí)時(shí)造影匹配成像（CnTI）：發(fā)射純的基波信號(hào)，接收時(shí)主要處理二次諧波信號(hào)。使用低機(jī)械指數(shù)。支持高頻探頭。用于全身。n 造影劑微血管灌注成像（CMI）：對(duì)于微細(xì)血管內(nèi)逐個(gè)通過(guò)的氣泡進(jìn)行成像的方式，采用累積多幀圖像并加以融合的方法，可以顯示微血管灌注情況?？梢杂貌噬嗥绽账俣群湍芰磕Ｊ斤@示，支持雙幅動(dòng)態(tài)顯示和Wash-in-out分析。n 3D+CnTI：使用帶定位裝置的常規(guī)探頭進(jìn)行掃描，重建出靜態(tài)三維圖像，該功能與CnTI造影劑技術(shù)相結(jié)合，以獲得腫瘤的三維圖像。技術(shù)推出時(shí)間機(jī)械

30、指數(shù)造影信號(hào)應(yīng)用領(lǐng)域CnTI2001低MI二維全身C3 Mode2000高M(jìn)I二維腹部LM-HPI較早低MI多普勒腹部Flash較早高M(jìn)I多普勒全身CMI2003低MI和高M(jìn)I多普勒腹部百勝超聲造影的主要問(wèn)題：1. 無(wú)法利用造影劑的非線性基波頻率。因此，對(duì)造影劑的敏感度受到影響，為達(dá)到臨床需求，通常要使用比CPS更大劑量的造影劑，或者提高發(fā)射功率和機(jī)械指數(shù)。2. 進(jìn)行造影時(shí)，百勝所宣傳的各種圖像優(yōu)化和后處理功能均無(wú)法使用，二維圖像噪聲較大。3. 無(wú)法在實(shí)時(shí)狀態(tài)下完全分離組織和造影劑的信號(hào)，因此不支持雙幅動(dòng)態(tài)分別顯示二維圖像和造影劑圖像。4. 由于百勝的造影劑成像技術(shù)發(fā)射窄頻信號(hào)，通常使用的寬頻

31、探頭在進(jìn)行造影劑成像時(shí)不能最大程度接收（與探頭的品質(zhì)因數(shù)Q有關(guān)）。因此為達(dá)到好的成像效果，需要使用專(zhuān)用的造影成像探頭。大大增加購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的支出。5. 3D造影：僅能獲得靜態(tài)3D效果，無(wú)法觀察不同時(shí)相的情況；3D成像依賴外接的定位裝置。Philips 超聲造影技術(shù)：Philips 造影劑技術(shù)由ATL和HP分別獨(dú)立開(kāi)發(fā)，在ATL的HDI 5000上使用的技術(shù)包括PIH, PPIH, ADI, MVI, 在HP的SONOS 5500上使用的技術(shù)包括PMI, MPP等。n 脈沖反相諧波成像PIH：發(fā)射兩次相位相反的超聲信號(hào)，抵消基波，保留諧波，相比以往的造影劑諧波成像技術(shù)，可以使用寬頻信號(hào)進(jìn)行成像，提高

32、軸向分辨率?？捎糜诟進(jìn)I和低MI。在兩組發(fā)射波形之間，組織本身如果發(fā)生微移，基波將不能完全抵消，形成噪聲，在造影圖上將發(fā)生背景增強(qiáng)的現(xiàn)象。而理想狀況下，造影劑到達(dá)以前背景圖像應(yīng)當(dāng)是全黑的。n 能量脈沖反相諧波成像PPIH：發(fā)射三組以上的脈沖信號(hào)，組織運(yùn)動(dòng)使得每個(gè)信號(hào)相位間隔相差一個(gè)很小的角度，通過(guò)小角度公式的近似計(jì)算，可以迭加消除組織運(yùn)動(dòng)造成的相位差，保證基波被抵消時(shí)不會(huì)有太多剩余。該方法顯示造影劑的多普勒能量信號(hào)，用于高M(jìn)I成像。n 造影劑探測(cè)成像ADI：與西門(mén)子ADI技術(shù)類(lèi)似；n 微血管成像MVI：微血管中的微泡和紅細(xì)胞均只能單個(gè)通過(guò)，不能與組織之間形成足夠的信號(hào)強(qiáng)度差異，難以直接從組織背

33、景上觀察到，但由于微泡在微血管中運(yùn)動(dòng)很慢，可以將連續(xù)多幀圖像迭加在一起并加以顯像。這個(gè)過(guò)程類(lèi)似于化學(xué)中用電子云來(lái)描述電子的運(yùn)動(dòng)方式。n 能量調(diào)制技術(shù)PMI和多脈沖處理技術(shù)MPP：發(fā)射不同幅度的脈沖信號(hào)，按比例放大到相同幅度后相減，由于組織的線性特性和造影劑的非線性特性，消除組織信號(hào)而保留造影劑信號(hào)。應(yīng)用于實(shí)時(shí)MCE造影技術(shù)推出時(shí)間機(jī)械指數(shù)造影信號(hào)開(kāi)發(fā)者應(yīng)用領(lǐng)域PIH1996高和低MI二維ATL全身PPIH1998高M(jìn)I多普勒ATL全身ADI2000高M(jìn)I多普勒ATL腹部MVI2002低MI二維ATL腹部PMI2000低MI二維HP心臟MPP2002低MI二維HP心臟Flash2003高M(jìn)I多普

34、勒Philips心臟TOSHIBA超聲造影技術(shù)n ADF高級(jí)動(dòng)態(tài)血流成像：寬頻帶血流顯示技術(shù)，提高血管顯示的敏感度和信噪比，注射造影劑后能夠看到更為豐富的血管網(wǎng)絡(luò)。高M(jìn)I用于全身；高級(jí)動(dòng)態(tài)血流成像n VRI血管識(shí)別成像：用常規(guī)多普勒速度圖顯示大血管，用綠色顯示灌注信號(hào)；用于腹部的低MI成像方式；類(lèi)似復(fù)合CPS成像；VRI血管識(shí)別成像n 1.5次諧波成像及1.5RSI比率減影諧波成像：高M(jìn)I成像用于心臟；n MFI微細(xì)血流成像：參見(jiàn)Philips的MVI；MFI微血管成像n FEI閃爍回聲成像：類(lèi)似Flash的高M(jìn)I心臟造影n PSI脈沖減影造影劑諧波成像：類(lèi)似脈沖反相諧波，適于低MI的心臟實(shí)時(shí)

35、造影；n 到達(dá)時(shí)間成像：用不同顏色編碼顯示造影劑不同的到達(dá)時(shí)間；到達(dá)時(shí)間成像技術(shù)機(jī)械指數(shù)造影信號(hào)應(yīng)用領(lǐng)域ADF高M(jìn)I多普勒腹部VRI低MI多普勒腹部1.5RSI高M(jìn)I多普勒心臟MFI低MI二維腹部PSI低MI二維心臟FEI高M(jìn)I多普勒心臟GE超聲造影技術(shù)：n CPI編碼脈沖反相：低MI用于全身，支持L9/L7/VV7平臺(tái)；n Accumulation模式：類(lèi)似Philips MVIn TAD PI- TruAgent Detection/Phase Imaging：低MI用于腹部，類(lèi)似彩色取樣框，可進(jìn)行雙幅對(duì)比顯示（二維/二維+造影劑）TAD PI模式第五部分 常見(jiàn)問(wèn)題與解答1. 問(wèn)：為什么說(shuō)

36、西門(mén)子的CPS技術(shù)是世界上最先進(jìn)的造影劑成像技術(shù)？答：因?yàn)橹挥蠧PS可以利用造影劑所產(chǎn)生的非線性基波和諧波信號(hào)。2. 問(wèn)：其他公司都在主推什么造影劑技術(shù)？答：到目前為止，百勝公司主要介紹CnTI；Philips主要介紹PIH脈沖反相諧波技術(shù)（最進(jìn)又提出了先進(jìn)非線性脈沖序列技術(shù)）；東芝主要介紹VRI血管識(shí)別成像技術(shù)；GE主要介紹CPI編碼脈沖反相技術(shù)，上述技術(shù)均為低MI實(shí)時(shí)造影成像技術(shù)。3. 問(wèn)：目前各公司的造影劑技術(shù)在臨床應(yīng)用上大致處于什么水平？答：在腹部造影方面，百勝和西門(mén)子是最早致力于宣傳推廣造影成像的公司，都有大量的造影用戶群和臨床應(yīng)用資料；東芝從2004年開(kāi)始在全國(guó)范圍內(nèi)大力推廣，擁有

37、了幾家重點(diǎn)客戶和實(shí)際臨床應(yīng)用結(jié)果；Philips雖然早在1996年就提出并實(shí)現(xiàn)了造影劑諧波成像，但沒(méi)有繼續(xù)投入，到目前為止也沒(méi)有提出更新的技術(shù)，因此造影成像的用戶和資料較少。GE在這幾家公司中起步較晚，且臨床效果一般，因此雖然一直宣傳，但始終沒(méi)有得到廣泛認(rèn)可。在心臟低MI造影方面，除西門(mén)子的CPS技術(shù)有比較多的臨床應(yīng)用結(jié)果以外，其他公司的低MI實(shí)時(shí)灌注均沒(méi)有取得明顯進(jìn)展。淺表器官的造影屬于新興領(lǐng)域，各公司都是在2004年左右才開(kāi)始發(fā)展相應(yīng)的技術(shù)并進(jìn)行臨床應(yīng)用，至今仍在研究過(guò)程中。4. 問(wèn)：目前在國(guó)內(nèi)都能使用哪些造影劑？答：可以使用第一代造影劑Levovist和第二代造影劑Sonovue，由于造影劑屬于藥品，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的臨床實(shí)驗(yàn)和審批注冊(cè)，因此其他幾種第二代造影劑在國(guó)內(nèi)暫時(shí)無(wú)法用于臨床。5. 問(wèn)：超聲造影與CT和MRI造影相比有哪些優(yōu)勢(shì)和不足？答：優(yōu)勢(shì)：可以實(shí)時(shí)連續(xù)觀察；檢查費(fèi)用更低；無(wú)射線損害；造影劑無(wú)毒副作用；對(duì)病灶的敏感性和特異性與CT/MRI不相上下；不足：空間分辨率較低；超聲造影發(fā)展時(shí)間較短，沒(méi)有普及；6. 問(wèn)：百勝的CnTI技術(shù)號(hào)稱(chēng)MI最低可達(dá)0.01，且可以顯示直接聲壓強(qiáng)度的數(shù)值（DP值），如何應(yīng)對(duì)？答：MI低，可以延長(zhǎng)微泡的存在時(shí)間，但并不是越低越好。當(dāng)MI低于0.1時(shí)，大多數(shù)微泡將不會(huì)產(chǎn)生非線性振動(dòng)，而表現(xiàn)得跟正常組