西門子速度向量成像技術(shù)

1、速度向量成像技術(shù)（VVI）是新近發(fā)展起來的一種無創(chuàng)性定量評(píng)價(jià)心肌功能的超聲技術(shù),能形象、直觀地顯示心肌纖維在縱向、徑向和環(huán)向上的運(yùn)動(dòng)特征,能夠無創(chuàng)、定量、準(zhǔn)確和快速評(píng)價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性。VVI可以靈敏反映心肌功能受損早期的舒張功能改變,觀測(cè)原發(fā)性心肌病、先天性心臟病、糖尿病、尿毒癥性心臟病的應(yīng)變率與應(yīng)變的變化,有助于早期診斷與觀察療效。VVI也就是心肌應(yīng)力分析軟件，是應(yīng)用于心臟領(lǐng)域，與VSI（心肌應(yīng)變力和應(yīng)變率成像，見附件文章）相近，但沒有室壁追蹤技術(shù)先進(jìn)和簡(jiǎn)便。下列2文章表示VVI技術(shù)2005年推出、2008年應(yīng)用于X300PE西門子最新超聲心動(dòng)圖技術(shù)現(xiàn)身ACC2008(2008-04-23

2、 17:17:14) 展示具有全面專業(yè)心臟功能的全新ACUSON X300 PE彩色多普勒超聲系統(tǒng)，發(fā)布syngo VVI速度向量成像技術(shù)的最新研究成果 在3月29日至4月1日于芝加哥舉行的第57屆美國心臟病學(xué)會(huì)年會(huì)（ACC 2008）上，西門子醫(yī)療在第3006號(hào)展臺(tái)上展示了最新的心血管超聲成像系統(tǒng)。最新發(fā)布的 ACUSON X300 PE 彩色多普勒超聲成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)精美、操作方便，具有全面專業(yè)的心臟診斷及成像功能，其中包括先進(jìn)的心功能測(cè)量、計(jì)算及分析的功能，例如用于心肌運(yùn)動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)的syngo VVI速度向量成像技術(shù)，VVI 已經(jīng)在西門子高端超聲系統(tǒng)ACUSON Sequoia上的應(yīng)用獲得成

3、功。本次年會(huì)上有兩個(gè)演講報(bào)告介紹VVI 的最新研究成果。哈佛醫(yī)學(xué)院婦女醫(yī)院Brigham非介入心臟病科主任Scott D. Solomon博士展示了采用VVI 技術(shù)獲得的研究成果，他們對(duì)14,700名患者在纈沙坦急性心梗（VALIANT）的臨床試驗(yàn)中獲得的超聲心動(dòng)圖檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行 VVI 分析，結(jié)果顯示對(duì)于心肌梗塞高?；颊?，采用VVI 進(jìn)行心肌應(yīng)變和應(yīng)變率評(píng)價(jià)比傳統(tǒng)的左心室功能評(píng)價(jià)對(duì)臨床有更高的價(jià)值。在此引用Solomon博士的一段話：“西門子為我們提供了更加開放的syngo VVI軟件平臺(tái)，使我們能在全球14個(gè)國家的100多所臨床機(jī)構(gòu)中利用 VVI 開展研究工作，即使對(duì)于從其他廠商的超聲系統(tǒng)上

4、獲得的圖像也可以進(jìn)行 VVI 分析。”在ACC上進(jìn)行的另外一個(gè)演講中，研究人員采用西門子開放的syngo VVI軟件對(duì)左心室功能不全、心臟衰竭或同時(shí)患有這兩種疾病的患者在發(fā)生心肌梗塞之后的心室運(yùn)動(dòng)的同步性進(jìn)行評(píng)價(jià)。（上文網(wǎng)址：西門子推出速度向量超聲波檢查設(shè)備【2005-10-19 發(fā)布】美迪醫(yī)訊 速度向量成像掃描方法是一種用于評(píng)估心肌機(jī)械性能的很有前途的新工具，是過去3年里由心血管專家和物理學(xué)家開發(fā)的運(yùn)動(dòng)分析方法。這種檢查能夠提供更加精細(xì)的心肌收縮和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，可以用于評(píng)估充血性心衰、心肌同步功能紊亂、以及其他心肌功能障礙患者的心臟解剖學(xué)。速度向量目標(biāo)可以用于任何傳感器，包括心血管目標(biāo)包括兒科、

5、成人、跨食管(TEE)、心內(nèi)超聲心動(dòng)圖、血管和胎兒應(yīng)用。Siemens醫(yī)療解決方案公司(Erlangen, Germany)介紹了這種新工藝，在2005年9月瑞典斯德哥爾摩舉行的歐洲心血管年會(huì)上推出了Acuson Sequoia超聲心動(dòng)圖檢查平臺(tái)，還展示了Acuson AcuNav 8F超聲導(dǎo)管。AcuNav 8F橫斷面比現(xiàn)在使用的AcuNav 10F導(dǎo)管面積小33，能夠在所有患者中特別是較小患者、左心臟電生理檢查和介入心臟病學(xué)中進(jìn)行改良評(píng)估。“心臟手術(shù)的趨勢(shì)是創(chuàng)傷性較小的手術(shù)，從開放手術(shù)到小孔進(jìn)入，現(xiàn)在是導(dǎo)管為基礎(chǔ)的手術(shù)，而這需要新的觀察技術(shù)。” 西門子公司超聲部主任Klaus Hambuc

6、hen說。8F導(dǎo)管不久就可以在歐盟國家與Acuson Sequoia、Acuson CV70、和Acuson Cypress心血管系統(tǒng)配套使用。（上文網(wǎng)址：Xstrain心肌矢量應(yīng)變力和應(yīng)變率成像心肌應(yīng)變力（Strain）及應(yīng)變率（Strain Rate）的概念是由Mirsky和 Parmley于1973年首先系統(tǒng)闡述的。人體非侵入性測(cè)量應(yīng)變力的技術(shù)首先應(yīng)用于MRI：MRI測(cè)量心肌應(yīng)變力和應(yīng)變率的優(yōu)點(diǎn)在于在可取的空間分辨率的情況下，提供三維的速度信息，但其幀頻低于30幀/秒，不能提供足夠的隨時(shí)間變化信息。而超聲的組織多普勒成像（TDI）能夠在高幀頻的情況下提供實(shí)時(shí)的局部速度信息，同時(shí)在二維模式

7、下具有高的軸向和足夠的側(cè)向分辨率，可以實(shí)時(shí)測(cè)量心肌各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，根據(jù)兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)速度變化和距離變化得到心肌的應(yīng)變率，但目前此種方法還僅限于顯示縱行心肌的運(yùn)動(dòng)。眾所周知，心肌的機(jī)械運(yùn)動(dòng)是一種螺旋扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這與心肌纖維獨(dú)特的螺旋狀排列結(jié)構(gòu)有關(guān)，而這種心肌纖維結(jié)構(gòu)在心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中起到關(guān)鍵作用，它使心臟在心動(dòng)周期中發(fā)生縱向、環(huán)向和徑向三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟功能都有很大的影響。因此，測(cè)定心肌環(huán)向和徑向的運(yùn)動(dòng)對(duì)觀測(cè)心臟運(yùn)動(dòng)和功能具有重要意義。百勝公司利用百勝和AMID共同擁有的專利室壁追蹤技術(shù)，即二維動(dòng)態(tài)圖象來測(cè)定組織運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)了矢量心肌應(yīng)變力和應(yīng)變率成像（Xstrain ：Vector S

8、train Imaging-VSI TM）。它可以測(cè)量心肌縱向、環(huán)向和徑向三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，真實(shí)地反應(yīng)了心臟實(shí)際的運(yùn)動(dòng)情況，由此為臨床提供了更加客觀、真實(shí)的信息，為全面評(píng)價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)及功能創(chuàng)造了有利條件。相信這一技術(shù)的應(yīng)用必將為心臟運(yùn)動(dòng)的研究拓展一個(gè)全新的領(lǐng)域。下面我們對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行全面的介紹：一、技術(shù)原理心肌應(yīng)變力是指心肌瞬時(shí)的長(zhǎng)度變化率，即S = (l-l0)/l0 = l/l0，在此l是心肌即時(shí)長(zhǎng)度，l0是心肌原始長(zhǎng)度，l心肌瞬時(shí)的長(zhǎng)度變化。心肌應(yīng)變率是心肌應(yīng)變力隨時(shí)間的變化率，即SR =S/t =(l/l0)/t= l/l0 t，計(jì)算單位是1/s or s1。應(yīng)變率可以通過心肌運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算

9、得出：SR = (Va - Vb)/d，單位：1/s，其（VaVb）表示a、b兩點(diǎn)的即時(shí)組織速度差，d表示兩點(diǎn)之間的即時(shí)距離（圖一）。圖一：心肌運(yùn)動(dòng)速度示意圖因此，測(cè)得了心肌即時(shí)的組織速度，就可以求得心肌應(yīng)變力和應(yīng)變率，百勝公司以二維動(dòng)態(tài)圖像為基礎(chǔ)（而不是使用組織多普勒的方法），利用專利的室壁追蹤技術(shù)來測(cè)定組織運(yùn)動(dòng)速度，從而創(chuàng)建了全新的心肌矢量應(yīng)變力和應(yīng)變率成像方法。二、處理方法在二維動(dòng)態(tài)圖像上，操作者手動(dòng)描記心內(nèi)膜后，設(shè)備以圖像亮度為基礎(chǔ)逐個(gè)象素自動(dòng)分析和補(bǔ)償心臟的局部運(yùn)動(dòng)（平移，拉長(zhǎng)和增厚）并獲得瞬時(shí)速度，速度在二維圖像上以矢量方式疊加顯示，箭頭長(zhǎng)度表示速度的大小，箭頭方向表示運(yùn)動(dòng)方向（圖

10、二）。圖二：心肌運(yùn)動(dòng)向量圖根據(jù)從二維圖像所獲得的組織速度，可以通過室壁追蹤技術(shù)求得心肌全切面、扇區(qū)、節(jié)段和各點(diǎn)的應(yīng)變力、應(yīng)變率等，并將其以彩色編碼圖、主體拓樸及曲線等形式顯示（圖三、四），也可以將心肌局部節(jié)段應(yīng)變力采用三維立體拓樸圖形式顯示（圖五）。圖三：心肌速度、應(yīng)變力、應(yīng)變率顯示窗口圖四：心肌短軸收縮期（左圖）及舒張期（右圖）速度、應(yīng)變力、應(yīng)變率顯示窗口圖五、心肌節(jié)段應(yīng)變力拓?fù)鋱D三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)1、獨(dú)特的虛擬探頭顯示方式：基于二維的速度成像方式（BVI）可以根據(jù)虛擬探頭的不同定位獲得多角度速度值（矢量方式），而TDI方式只能獲得探頭處在其物理位置時(shí)的應(yīng)變力和應(yīng)變率（圖六）。圖六：虛擬探頭顯示方式2、無角度依賴性：基于2D分析獲得的BVI（二維速度成像）技術(shù)不受角度依賴，這樣可以便捷地測(cè)量室壁的運(yùn)動(dòng)，特別是側(cè)壁的徑向和環(huán)向的運(yùn)動(dòng)，而源于TDI的應(yīng)變力和應(yīng)變率成像只能測(cè)量心肌縱軸方向上的速度（圖七）。徑向運(yùn)動(dòng)BVI 圖七：BVI方法顯示心肌徑向運(yùn)動(dòng)3、高幀頻：由于其成像方法基于二維動(dòng)態(tài)圖象，因此比組織多普勒成像TDI有更高的幀頻，可以獲得高時(shí)間分辨率的局部心肌運(yùn)動(dòng)信息（圖八）。TDIBVI 55 Hz67 HzBVD 圖八：源于TDI和二維的應(yīng)變力成像方法對(duì)比 4、曲線M型