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超声造影成像

时间:2013-10-23来源:机器视觉网http://shixinhua.com 作者:石鑫华机器视觉网 点击:

超声造影成像

石鑫华机器视觉网:超声造影成像是超声造影剂在传统超声成像中的应用。超声造影剂是用于静脉注射的微气泡(微米量级)。在液体中,气泡具有很强的声阻抗,从而可以有效的反射声波,而这种反射效果要远高于气泡周围的液体(血液、淋巴液)和生物组织。因此,在超声成像中使用造影剂可以有效的增强超声波的反射,从而或者更高的图像分辨率。造影剂强化超声可以用于观测器官中的血液灌注(perfusion),测量心脏或其他器官中的血液流速,以及其他一些用途。
 
超声造影(ultrasonic contrast)又称声学造影(acoustic contrast),是利用造影剂使后散射回声增强,明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术。随着仪器性能的改进和新型声学造影剂的出现超声造影已能有效的增强心肌、肝、肾、脑等实质性器官的二维超声影像和血流多普勒信号,反映和观察正常组织和病变组织的血流灌注情况,已成为超声诊断的一个十分重要和很有前途的发展方向。有人把它看作是继二维超声、多普勒和彩色血流成像之后的第三次革命。
 

超声造影原理

血细胞的散射回声强度比软组织低1000-10000倍,在二维图表现为“无回声”,对于心腔内内膜或大血管的边界通常容易识别。但由于混响存在和分辨力的限制,有时心内膜显示模糊,无法显示小血管。超声造影是通过造影剂来增强血液的背向散射,使血流清楚显示,从而达到对某些疾病进行鉴别诊断目的的一种技术。由于在血液中的造影剂回声比心壁更均匀,而且造影剂是随血液流动的,不易产生伪像。
 

超声造影剂

对于不同的应用,需要选用不同的造影剂。目前最受关注的是用来观察组织灌注状态的微气泡造影剂。通常把直径小于10微米的小气泡 称为微气泡。
 
造影剂的分代是依据微泡内包裹气体的种类来划分的。第一代造影剂微泡内含空气,第二代造影剂微泡内含惰性气体。
 
以德国先灵(Schering)利声显(Levovist)为代表的第一代微气泡声学造影剂,其包裹空气的壳厚、易破,谐振能力差,而且不够稳定。当气泡不破裂时,谐波很弱,而气泡破裂时谐波很丰富。所以通常采用爆破微泡的方式进行成像。它利用爆破的瞬间产生强度较高的谐波。心脏应用时,采用心电触发,腹部应用时,采用手动触发。
 
以意大利博莱科(Bracco)声诺维(Sonovue)为代表的第二代微气泡造影剂,其内含高密度的惰性气体六氟化锍,稳定性好,造影剂有薄而柔软的外膜,在低声压的作用下,微气泡也具有好的谐振特性,振而不破,能产生较强的谐波信号,可以获取较低噪声的实时谐波图像,这种低MI的声束能有效地保存脏器内的微泡,而不被击破,有利于有较长时间扫描各个切面。由于新一代造影剂的发展,使得实时灰阶灌注成像成为可能。
 
美国目前进入临床使用的超声造影剂有:Definity,Optison, Imagent三种造影剂;Sonovue目前还未得到FDA批准。
 
国内目前已成功批量生产并用于动物实验的超声造影剂有:(1)科莱卡(CNUCA),属于磷脂类造影剂,分为两种类型:一种是即溶即用型的粉末微泡;一种是微泡前体物质,需使用前制备,但目前尚未进入临床使用阶段。(2)全氟显,属于白蛋白类超声微泡剂,目前已进入正式生产阶段。
 
高质量的新型声学造影剂应具有如下特点:(1)高安全性、低副作用;(2)微泡大小均匀,直径小于10微米并能控制,可自由通过毛细血管,有类似红细胞的血流动力学特征;(3)能产生丰富的谐波;(4)稳定性好。
 
微泡有良好的散射性、能产生丰富的谐波以及受声压作用下具有破裂效应等三个重要特性。目前除了用于组织显像的声学造影剂发展迅速外,具有诊断和治疗双重作用的靶向声学造影剂也在研究中。
 

超声造影技术

超声造影技术除了常规的造影谐波成像外,还有间歇式超声成像、能量对比谐波成像、反脉冲谐波成像、受激声波发射成像、低机械指数成像、造影剂爆破成像等方法。无论采用何种方法,对一台能进行造影的超声设备必须具有足够的带宽、高动态范围,能够提供充分的参数,如:造影时间、MI和声强,及实时动态硬盘存储功能等。
 
1)造影剂爆破成像法 使用第一代造影剂时,为了观察造影剂在血管脏器和组织中的分布信息,通常采用爆破微泡的方式,以获取丰富的谐波。通过心电波触发进行爆破对比谐波成像,可以获取心肌灌注图像;而在肝脏等腹部脏器时,则使用手动触发,来获取造影剂对肿瘤灌注的时相图像。
 
2)低机械指数成像 当采用发射的超声,其机械指数MI低于0.15时,称为低机械指数。采用这种低于微泡被击破时的能量的超声波进行的造影称为低机械指数造影。这种方法可以实现血流连续谐波成像,也能减少组织谐波的干扰。该技术使用第二代造影剂。
 

超声造影的临床应用

心脏声学造影技术自上世纪60年代末应用于临床以来发展很大,右心声学造影在诊断先天性心脏病方面的价值已得到充分肯定。
 
将含有微泡的造影剂直接经外周静脉注入抵达冠脉循环来评价心肌微循环的完整性的心肌灌注声学造影(MCE)也逐渐进入临床,由单纯定性研究进入定量研究阶段。
 
声学造影在其他脏器(肝、肾、子宫、乳腺等)的临床应用中,已证实在肿瘤的检出和定性诊断中有着重要的意义。研究表明,在肝肿瘤数量的诊断方面,声学造影优于常规超声和Spiral CT。尤其在检测1cm以下的亚厘米病灶方面,声学造影的诊断能力可优于或至少与Spiral CT具有同样的敏感性。与CT和MRI相比,声学造影拥有更多的优越性,如安全性好、无过敏反应,实时性,检查费用相对较低。
 

超声造影的前景

将来的超声造影剂将能携带治疗药物和基因进行治疗,等等。
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