超聲成像新技術(shù)及其臨床應(yīng)用_王艷丹.pdf

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1、第25卷第5期北京生物醫(yī)學(xué)工程Vol125No152006年10月BeijingBiomedicalEngineeringOct.2006超聲成像新技術(shù)及其臨床應(yīng)用12王艷丹高上凱摘要超聲成像是臨床上應(yīng)用最廣泛的醫(yī)學(xué)成像模式之一。近年來(lái),隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,超聲成像設(shè)備在成像方法和技術(shù)等層面上不斷得到改進(jìn),臨床診斷能力也得到進(jìn)一步提高。本文主要介紹二維和三維超聲成像的新技術(shù)及其臨床應(yīng)用,包括自適應(yīng)圖像處理、編碼激勵(lì)、大視野成像、空間復(fù)合成像、三維成像技術(shù)等。關(guān)鍵詞超聲成像新技術(shù)臨床應(yīng)用中圖分類號(hào)R318104文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-3208(2006)05-0

2、553-03超聲成像以其使用安全、成像速度快、價(jià)格便宜、使徑來(lái)提高其圖像的質(zhì)量,而且卓有成效。近年來(lái),隨著微用方便等優(yōu)勢(shì)而在臨床診斷中大量被采用,是臨床診斷的電子技術(shù)的快速發(fā)展,利用數(shù)字化技術(shù)改善超聲成像的圖[1~3]重要工具之一。超聲成像可用于結(jié)構(gòu)形態(tài)的觀測(cè)、血像質(zhì)量、增加系統(tǒng)功能、提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性、降[4]流測(cè)量,甚至于功能成像和組織定征。低系統(tǒng)的成本,成為醫(yī)學(xué)超聲成像的研究熱點(diǎn)。與其他的醫(yī)學(xué)成像模式一樣,超聲圖像也存在一些固數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)的核心技術(shù)是/數(shù)字波束形成有的噪聲、偽影及其它缺陷。固有噪聲主要為斑點(diǎn)噪聲和器0。該技術(shù)在接收到回波信號(hào)后,就將其轉(zhuǎn)變成數(shù)字

3、量,[5]雜波簇(clutter)。當(dāng)人體組織結(jié)構(gòu)的尺寸與超聲波的波用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的延遲與疊加。由于采用數(shù)字延遲長(zhǎng)相近或小于波長(zhǎng)時(shí),換能器表面所接收的信號(hào)是所有這電路、高頻采樣和數(shù)字插補(bǔ)技術(shù),延遲線精度較模擬延遲些散射體后向散射聲波共同作用的結(jié)果。這些聲波的相位電路提高十倍以上。該技術(shù)可以精細(xì)地控制聚焦點(diǎn),獲得是隨機(jī)分布的,總結(jié)果既可能因?yàn)橄嗉佣鰪?qiáng),也可能由從近場(chǎng)到遠(yuǎn)場(chǎng)全程均勻的高分辨率圖像[4~6]。全數(shù)字化超于相減而削弱,在超聲圖像上以散粒狀形式表現(xiàn)出來(lái),故聲診斷儀代表了當(dāng)今超聲成像的最高水平[4]。稱為斑點(diǎn)噪聲。雜波簇是由換能器所產(chǎn)生的超聲束的旁瓣、112編碼激勵(lì)

4、[5]其他各種途徑的反射和其他一些聲學(xué)現(xiàn)象所引起的偽像。超聲波的頻率越高,軸向分辨率越好,但在人體中的此外,內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密的介質(zhì)透聲差,則其下方聲能衰減,衰減也越快,探查深度也就越淺。編碼激勵(lì)成像發(fā)射長(zhǎng)編會(huì)出現(xiàn)無(wú)回聲或低回聲暗區(qū),即聲影;在組織界面,發(fā)生碼超聲脈沖,由于入射長(zhǎng)脈沖的能量大,由此提高了圖像的鏡像反射可能使超聲束被全反射到另一個(gè)方向,而使換的信噪比,還增加了探查深度。接收到的長(zhǎng)碼信號(hào)經(jīng)過(guò)脈能器接收不到回聲信號(hào),造成影像的邊界缺失。沖壓縮解碼后成為窄脈沖,從而保證軸向分辨率[6]。編碼常規(guī)超聲診斷儀在臨床使用時(shí)最主要的缺點(diǎn)在于:超激勵(lì)成像在探查深度和圖像質(zhì)量上均優(yōu)于常規(guī)

5、超聲成像系聲圖像的視野有限,不能像CT、MRI那樣進(jìn)行較大范圍的[2,6]統(tǒng)得到的圖像,目前已用于一些高檔超聲診斷儀中。斷層掃描成像;超聲儀器要求操作者經(jīng)過(guò)專門的培訓(xùn),在在編碼激勵(lì)成像系統(tǒng)中,編碼方法和脈沖壓縮算法對(duì)圖像的提取和解釋上需要具有較高的技能,憑經(jīng)驗(yàn)在頭腦[6]圖像質(zhì)量的影響很大,也是該系統(tǒng)的主要研究熱點(diǎn)。[1,3]中把一幅一幅的圖像結(jié)合起來(lái)作為診斷的依據(jù)。113超聲圖像的處理超聲儀器自面世以來(lái),在成像方法和技術(shù)層面上不斷超聲圖像是超聲束與組織微細(xì)結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果。地得到改進(jìn)。本文主要介紹超聲儀器在二維灰度成像技術(shù)由于成像過(guò)程十分復(fù)雜,其圖像中的噪聲結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出多和

6、三維成像方面的新方法和新技術(shù)。樣性。在處理超聲圖像時(shí),必須根據(jù)圖像的局部特征判定1二維超聲成像技術(shù)的進(jìn)展該區(qū)域是噪聲區(qū)還是組織結(jié)構(gòu)。若是噪聲則可采用濾波方法加以去除;若是組織結(jié)構(gòu)則做增強(qiáng)處理。這種處理圖像111數(shù)字化超聲儀器的方法稱為自適應(yīng)圖像處理方法,它一直是醫(yī)學(xué)超聲的研超聲成像設(shè)備自問(wèn)世以來(lái),人們就一直在尋找各種途究熱點(diǎn),目前已開(kāi)發(fā)出一些用于實(shí)時(shí)超聲成像的自適應(yīng)圖[2,7~9]像處理方法,其中有些方法已用于商業(yè)產(chǎn)品之中。自作者單位:1清華大學(xué)電機(jī)系(北京100084)適應(yīng)圖像處理方法可以提高超聲圖像的對(duì)比度、改善邊沿2清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系(北京100084)作者簡(jiǎn)介

7、:王艷丹(1966)),女,博士研究生。的清晰度和連貫性、改善低回聲區(qū)域的圖像效果。自適應(yīng)#554#北京生物醫(yī)學(xué)工程第25卷圖像處理與空間復(fù)合成像技術(shù)結(jié)合起來(lái),能進(jìn)一步提高圖中的微氣泡在外加聲壓作用下也表現(xiàn)為非線性。在注入造[7]像質(zhì)量。影劑后,由于造影劑微泡與周圍組織聲學(xué)特性的差異較大,多尺度非線性閾值小波變換方法是提高超聲圖像的質(zhì)比周圍組織質(zhì)點(diǎn)有更大的等效散射面積,故二次諧波信號(hào)[9~12]量另一條途徑,這類方法可以在抑制斑點(diǎn)噪聲的同時(shí)主要來(lái)自造影劑微泡。這種利用造影劑反射回波的二次諧[