超声造影成像

2021-03-30 14:12:22 浏览:658

定义

超声造影成像是基于超声造影微泡的一种超声对比增强成像技术,具体而言,它是利用造影剂使背散射回声增强,明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术[1]

超声造影成像的原理

超声造影剂是一类粒径在1-8微米的小气泡。气泡由惰性气体的内核如全氟化碳、六氟化硫以及生物安全性高的外壳材料组成。超声造影剂通过静脉被引入人体血液循环系统,微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,从而获得更高的图像分辨率。如图所示[2],在B超中,通过往血管中注入超声造影剂,可以得到很强的B超回波,从而在图像上更清晰的显示血管位置和大小,更重要的是,通过设计超声波发射和接收,采用造影模式,例如利用脉冲逆转谐波成像技术,就可以将微泡的信号单独凸显出来,获得更高信倍比的图像。理论上,通过简单的计算就可以看到气泡粒子的散射截面要比同样大小的固体粒子(例如铁)大1亿倍。这也是气泡组成的造影剂的造影效果比别的散射体优越的原因所在。除此之外,微泡散射还有一个十分有意义的特性——微泡共振。当入射声波的频率与微泡共振频率一致时,入射声波的能量全部被微泡共振吸收,形成共振散射,将会大大提高回波的信号强度[3]

 

图 1 超声造影图像(左侧)和普通B超灰阶图(右侧)的对比(a)肝脏血管瘤和(b)肝脏肿瘤转移[2]

超声造影成像的应用

超声造影成像技术被广泛应用在肾脏、胰腺、脾脏、甲状腺、乳腺、血管、肿瘤的诊断中。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。更重要的是,近年来得益于平面波成像技术的发展,基于微泡的超声超分辨技术可以将超声造影成像的空间分辨率提升一个数量级,也给超声造影成像技术注入了新的活力[4]

参考文献

[1] WILSON S R, BURNS P N. Microbubble-enhanced US in body imaging: what role? [J]. Radiology, 2010, 257(1): 24-39.
[2] Stanziola A, Toulemonde M, Yildiz Y O, et al. Ultrasound Imaging with Microbubbles [Life Sciences][J]. IEEE Signal Processing Magazine, 2016, 33(2):111-117.
[3] DAEICHIN V, VAN ROOIJ T, SKACHKOV I, et al. Microbubble composition and preparation for high-frequency contrast-enhanced ultrasound imaging: in vitro and in vivo evaluation [J]. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 2017, 64(3): 555-67.
[4] CLAUDIA E, JULIETTE P, SOPHIE P, et al. Ultrafast ultrasound localization microscopy for deep super-resolution vascular imaging [J]. Nature, 2015, 527(7579): 499-502.

超声成像

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