浅谈超声诊断技术的进展和临床应用

张智强

【中图分类号】R445.1 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）03-0468-01

20世纪70年代中期相关领域开始探讨发展三维超声成像技术，自80年代后期开始，由于计算机技术的飞速发展，使得三维超声成像技术得到了实现，三维超声成像目前有3种成像模式，即表面成像、透明成像及多平面成像。三维超声成像的基本步骤是利用二维超声成像的探头，按一定的空间顺序采集一系列的二维图像存入二维重建工作站中，计算机对按照某一规律采集的二维图像进行空间定位，并对按照某一规律采集的空隙进行像素补差平滑，形成一个三维立体数据库，然后勾划感兴趣区，通过计算机进行三维重建，将重建好的三维图像在计算机屏幕上显示出来，图像具有更高的空间分辨率，所含的信息量大，对组织结构的分辨力更强更直观。三维图像的优劣在很大程度上取决于二维图像质量的好坏，即三维超声目前仍未摆脱二维超声。

一超声诊断技术

脉冲回波幅度法：凡利用脉冲超声回波的幅度变化来传递机体组织解剖结构情况的技术都属于脉冲回波幅度法。应用于临床的包括：①A型幅度调制型。以波高表示回波幅度，反映机体组织空间一维信息；②B型亮度调制型。以亮度表示回波幅度，反映机体组织二维信息，提供机体组织的切面图；③C型以亮度表示回波幅度，反映机体组织二维信息，但其提供的是机体组织等深的平面图；④F型以亮度表示回波幅度，反映机体组织二维信息，即机体组织可变曲面（flexible）图；⑤M型以亮度表示回波幅度，但它提供的是组织界面的时间活动曲线；⑥三维显示利用许多二维平面图组成三维立体图，由于成像速度不同，分为静态三维、动态三维和实时三维。

多普勒法：利用多普勒信号传递机体组织运动信息的技术都属于多普勒法。一般分为 ：①D型利用多普勒频谱图获取组织空间一维的运动信息。此型分为连续波多普勒（CW）、脉冲波多普勒（PW）和高脉冲重复频率多普勒（HPRF）3种工作方式；②CFM型彩色血流图反映机体组织的二维运动信息。此型除了经典的CDFI外，还有彩色多普勒组织成像（CDTI）、彩色多普勒能量图（CDE）和彩色方向能量图（DCA）。 其他包括谐波成像、超声CT、声全息和超声组织定征。

二超声诊断仪的分类

依照传送机体信息的类别分类可以分：①B超诊断仪：这是一类以B超模式为主的超聲诊断仪。视临床的需要可加配M型或A型，主要了解机体的解剖学信息。一般又称“黑白B超”；②多普勒诊断仪：这一类主要是以多普勒原理组成的超声诊断仪，有胎心仪和频谱仪；③彩超 这是以B模式和彩色血流图结合的双工系统，并可有M型、D型等其他超声诊断模式，既可了解机体解剖学信息，又可了解运动学信息的设备。

按临床用途可分：①心脏机 心脏专用彩超，一般配相控阵探头，并有CW模式、对比谐波、心脏组织谐波和丰富的心功能检测和评估技术；②腹部机 腹部用彩超机，主要用于腹部和妇产科检查，一般要求兼顾检查表浅器官。所有这类机要配有3.5MHz，R50/60的凸阵探头和线长小于50mm频率在7.5MHz以上的高频线阵探头，具有能量图、腹部组织谐波图、高分辨率的B型图和腹部、妇产科和小器官所需要的测量软件；③眼科用彩超 主要用于眼科检查，要求有线长小于35mm频率高于10MHz的线阵探头，具有A型和眼科测量软件；④多用途机 适于全身有关部位的检查，主要包括心脏、腹部、妇产科、小器官和头颅。

三超声诊断技术的进展

全数字化超声波诊断技术 该技术是指采用了数字声束形成技术的设备，其核心是数字波束形成器。从电子技术的角度看，波束形成器可以分为模拟式和数字式。数字式在接收的前段将回波信号转变成数字量，用数字电路来实现信号的延迟与叠加，这是两种技术的根本区别。

传统的数字波束形成器使用ASIC集成电路器件来实现，研发及制造成本高，世界上仅有少数几个厂家拥有该技术，只应用于高档彩超中。随着微电子技术的高速发展，利用大规模FPGA器来实现数字波束形成器已成为现实，其优异的性价比和便利的升级能力，使得医学超声诊断系统全数字化成为潮流。

全数字技术提高了图像的质量，使超声成像系统具有更高的可靠性和稳定性。自1987年美国ATL公司研制出世界上第一台前端全数字化超声诊断系统以来，该技术已成为现今超声诊断系统最先进的平台。全数字化技术的关键是用计算机控制的数字声束形成及控制系统。这种系统再与工作在射频下的高采集率A/D变换器及高速数字信号处理技术结合起来形成数字化的核心。它包括有3个重要技术：①数字化声束形成技术；②前端数字化或射频信号模数变换技术；③宽频探头和宽频技术。前端数字化后，分辨率改善30%，动态范围增加48dB，随机噪声降低1/3。超高密度阵元（512和1 024阵元）探头，并可使探头的相对带宽超过80%。面阵超高密度阵元探头的出现，使二维聚集成为可能，它能同时改善侧向分辨力和横向分辨力。而宽频探头结合数字声束形成和射频数字化使现今的全数字化系统能实现宽频技术，该技术可避免使用模拟式仪器损失50%以上频带信息的弊端。所以宽频探头和宽频技术不仅能解决分辨力和穿透力的矛盾，而且信息量丰富，有可能获取完整的组织结构反射的宽频信号。真正的数字式超声诊断仪应从波束形成到信号转化的全过程采用数字处理，图像分辨率要比64～128通道的模拟式超声诊断仪高出2倍以上。因超声的关键技术是分辨率，数字式超声采用数字波束形成技术，能够实现象素聚焦超声，实现完全没有失真的超声图像。全数字化超声诊断仪是在数字波束形成的基础上，包括数字图像管理和数字图像传送，无失真的图像存储和调用，采用PACS的Dicom界面，运算快、容量大，无失真图像传送。2000年美国CE公司发明的数字编码超声技术是对超声脉冲进行编码和解码，从而将数字化超声进一步前推到超声波束，达到了将有用的微弱信号提升放大，抑制不需要的超声回波信号。多方面改善了超声波图像的质量，更为编码二次谐波等一系列临床应用技术提供了基础。总之，全数字化技术保证了超声诊断设备图像的清晰度和准确度，分辨率更高，大大提高了超声诊断的准确率，直接决定着超声诊断设备的整体质量。

超声诊断技术的发展很快，但在定量分析方面还很落后，还必须利用最新技术来提高设备的整体性能，如探测深度、空间分辨力、时间分辨率等指标。结构成像和运动成像是目前应用最广泛的两项技术，除此之外，超声医学成像的方法与诊断治疗一体化，促进了超声介入医学的发展。