二维超声及三维超声测量离体猪肾体积的实验观察

蔡志清 刘斌 贺凡丁 岳林先

体积测量在日常超声工作中应用非常广泛，最常用的方法是测量二维声像图的长宽厚3个径线，通过椭圆体公式计算体积。随着三维超声诊断仪的日益普及，三维测量技术亦越来越受到重视。本文通过实验观察比较常规二维超声及三维超声的虚拟器官计算机辅助分析技术（VOCAL）对体积测量的准确性。

1 材料与方法

离体鲜猪肾32只，1000 ml量杯1只，自制容器1个。仪器采用GE Voluson 730 EXPERT，二维及三维扫查均采用容积探头RAB4－8L，频率范围4～8MHz。

量杯盛水400 ml，浸没鲜猪肾1只，记录置入前后水平读数，由此计算猪肾的实际体积。将猪肾取出置入盛满水的容器内固定，探头表面涂覆耦合剂后包裹一次性无菌塑料手套，以2D方式获得肾脏最大长轴切面及短轴切面，测量肾脏的长度、厚度、宽度，按照公式V＝0.52×长×宽×厚计算体积。切换诊断仪至三维静态模式，调整容积取样框包纳整个肾脏，采集肾脏的容积数据，启动仪器的虚拟器官计算机辅助分析（Virtual organ computer-aided analysis，VOCAL）功能，以A平面为参考平面，其中心Y轴作中轴，以15°的步进角度旋转180°，手动描记12个平面的肾脏轮廓，完成后，系统自动计算肾脏体积,见图1。同一肾脏的2种测量方法各重复2次，测量结果取平均值。

计算两种测量方法的误差及误差率，误差率按照公式：误差率＝[（测量体积－实际体积）/实际体积]×100%进行计算。按照检验水准α＝0.05，在二维测量体积与实际体积之间、三维测量体积与实际体积之间、2种测量方法的平均误差之间，分别进行配对t检验，比较各组差异有无统计学意义。2种测量方法得到的体积与实际体积之间进行直线回归分析，计算相关系数。统计软件使用Excel 2007。

2 结果

32只离体猪肾体积测量的结果见表1。实际体积为104.1～192.2cm3。常规二维测量方法测得体积为81.8～191.8cm3，平均误差为18.0cm3，平均误差率15%。三维超声测量得到的体积为100.1～194.5cm3，平均误差为5.2cm3，平均误差率4%。三维超声测量结果的平均误差及平均误差率低于常规二维超声测量结果。根据校验水准α＝0.05，两种测量方法的误差比较有显著性差异（P＜0.02），二维超声测量的体积与实际体积之间比较有显著性差异（P＜0.02），三维超声测量的体积与实际体积之间没有显著性差异(P＞0.5)。二维测量方法得出的体积与实际体积之间的相关系数r＝0.96,回归方程y＝1.1129x－32.5423，见图2，三维超声测量方法得出的体积与实际体积之间的相关系数r＝0.98，回归方程y＝1.1053x－12.5762，见图3。三维测量方法得到的体积与实际体积的相关性稍高于二维测量方法。

图1 猪肾体积的三维超声容积计算

图2 二维测量方法得到的体积与实际体积间的直线回归分析

图3 三维测量方法得到的体积与实际体积间的直线回归分析

表1 32只离体猪肾的体积测量结果（）

表1 32只离体猪肾的体积测量结果（）

二维体积(cm3) 三维体积(cm3) 实际体积(cm3)110.70±29.53 129.68±28.96 128.71±25.58

3 讨论

传统超声测量体积的方法有多种，常用的测量方法是利用纵横两个切面获取脏器的长径、宽径、厚径，按照椭圆体模型体积公式V＝π/6×长×宽×厚计算得来。有人以圆锥体体积公式计算胆囊体积亦获得较好的相关性[1]。常规二维体积测量方法的好处是简便快速，缺点也是显而易见的。首先扫描时对切面要求较高，须力求获取各径线最大值才能得到较为准确的测量结果。同时人体器官形状因人因物而异，按照标准公式进行计算得到的体积与实际体积误差较大。

GE公司提供的虚拟脏器计算机辅助分析技术(VOCAL)利用三维超声获取组织的容积信息，根据选择的步进角度将容积影像沿某一轴线旋转分割为多个二维平面影像，由操作者在每一平面描记脏器轮廓，最后计算机自动重建脏器三维轮廓，并给出体积。采集图像时容积取样框包纳整个脏器即可，不必关心切面是否标准，也不管脏器的形状如何。徐辉雄等[2]的实验研究表明三维超声对于规则模型和不规则模型的体积测量误差无显著性差异。以往的文献研究及本次实验结果均表明三维超声的体积测量结果较二维超声更为准确，尤其是形态与标准模型相去甚远的脏器，例如部份切除后的前列腺，三维超声的测量方法更具优势。

三维超声测量方法的缺点是操作繁琐，耗时较多[3]。为了获得更为精准的测量结果，需要减小旋转步进角度增加描记平面，这无疑增加了工作量。描记线与脏器轮廓能否完全重合也直接关系到最后结果是否准确，因此采集容积数据时应调节仪器以获得良好的脏器轮廓。本实验中猪肾位于水中，良好的声学界面提供了清晰的脏器轮廓，实际应用中人体内器官组织间的错综复杂的关系可能增加描记轮廓的难度，从而导致最终结果误差稍大。相信随着超声仪器的不断改进，二维声像图越来越清晰，三维超声在体积测量中的实际应用也会变得更加重要。

三维超声在体积测量方面其准确性优于常规二维测量方法，值得在临床推广。

[1]刘嘉林，鲍世韵，余小舫，等.应用超声和圆锥体公式测算胆囊容积[J].中华超声影像学杂志,2001,10:545-546.

[2]徐辉雄，徐作峰，吕明德,等.三维超声容积自动测量技术的准确性及重复性研究[J].中国超声医学杂志,2003,19:232-236.

[3]常才.超声医学新技术在产科的应用[J].当代医学，2001,7（4）：68-71.