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超声临床科研进展情况汇报超声技术作为一种无创、安全、可重复、无辐射的影像检查手段，已经在临床医学中得到了广泛的应用。
近年来，随着科技的不断进步和医学研究的不断深入，超声临床科研取得了许多重要的进展，为临床诊断和治疗提供了更多的可能性。
本文将就超声临床科研的一些最新进展进行汇报。
首先，超声在肿瘤诊断方面取得了显著进展。
传统的超声检查往往只能对肿瘤的形态和大小进行初步判断，而对于肿瘤的组织学特征和血流灌注情况则了解有限。
近年来，超声造影技术的发展使得超声在肿瘤诊断中的应用得到了极大的拓展。
超声造影剂能够显著增强肿瘤的超声信号，使得肿瘤的边界更加清晰，从而提高了肿瘤的检出率和诊断准确性。
此外，超声弹性成像技术的出现也为肿瘤的诊断提供了新的手段，通过对肿瘤组织的硬度进行评估，可以更好地判断肿瘤的性质和恶性程度。
其次，超声在心血管疾病诊断方面也取得了一系列的新进展。
传统的超声心动图只能提供心脏结构和功能的基本信息，而对于心脏血流动力学的评估有所不足。
近年来，彩色多普勒超声技术的广泛应用使得心脏血流动力学的评估变得更加全面和精确。
通过彩色多普勒超声，可以清晰地观察到心脏各个腔室和瓣膜的血流情况，从而更好地判断心脏瓣膜疾病、心脏瓣膜狭窄或关闭不全等疾病的情况。
此外，超声在妇产科和儿科领域也取得了许多新的进展。
在妇产科方面，超声在孕产妇和胎儿的检查中发挥着重要作用，不仅可以对孕妇的子宫和附件进行检查，还可以对胎儿的生长和发育进行评估。
在儿科方面，超声在婴儿和儿童的脑部、腹部和盆腔等器官的检查中也发挥着重要作用，对于儿童的先天性心脏病、肾脏疾病等疾病的诊断和治疗起到了重要的辅助作用。
总的来说，超声临床科研在肿瘤诊断、心血管疾病诊断以及妇产科和儿科领域都取得了许多重要的进展，为临床医学的发展和患者的诊疗带来了新的希望。
随着科技的不断进步和医学研究的不断深入，相信超声技术在临床医学中的应用将会得到更加广泛和深入的发展。
430022 武汉同济医科大学附属协和医院超声诊断科自然组织谐波成像技术的初步临床应用谢明星 李治安 王新房 杨 娅 刘 俐 吕 清摘要 本文采用组织谐波成像技术,对52例因肥胖、肋间隙狭窄、胸廓畸形、肺气过多及老龄等原因致常规二维图像显示欠清晰的心脏病患者进行了检查。
结果表明组织谐波成像能明显增强心肌与心内膜显示,提高对细小病变的分辨力,有助于了解心包积液的物理性状和扩张型心肌病、受压腔静脉的血流状态。
同传统基波成像技术相比,组织谐波成像能获取更多的诊断信息,提高诊断正确率。
关键词 超声心动图 自然组织谐波成像The Preliminary Clinical Experience of Native Tissue Harmonic ImagingX ie M ingx ing ,L i Zhian ,W ang X inf ang ,et alDep ar tment of Echocar diogr ap hy ,U nion H osp ital ,T ongj i M ed ical U niver sity (W uhan 430022)Abstract 52difficult -to -ima ge patients w ith v arious hear t diseases by co nventio nal tw o -dimen-sional echo cardio gr aphy wer e ex amined by N at ive T issue Har monic Imag ing (N T HI),including indiv id-uals w ho ar e ov erw eig ht and ag ed and have o ver ly ing lung t issue ,na rr ow rib spa ces and chest w all mal-for mation.T he result s indicated that NT HI could show my ocar dium and endo car dium mo re clearly and pro mote the ability of identifying t he small lesio ns.T his metho d also help us under stand the physical character istics o f pericar dium effusion and evaluated hemodynamic state in dilated car diomy opathy and depr essed infer io r vena cav a .Co mpared w ith co nventio nal tw o -dimensio nal imag e ,N T HI could co ntain mo re diag no stic infor mation and impr ov e diagnostic co nfidence thro ugh hig h quality image,especially in diffcult-to-imag e pat ients.Key words Echocar diog raphy N at ive t issue har monic im aging 自然组织谐波成像(N ative T issue Har mo nic Imag ing )是最近发展起来的一项新技术,它采用较低频率的基波发射,接收两倍于基波频率的二次谐波进行成像,可明显增强图像的分辨力与显示力,从而提高诊断正确率。
关于医学超声中的谐波和次谐波医学超声在医学诊断中起着十分重要的作用。
但是医学超声所包含的诊断技术，无论是B型成像还是血流检测，一般都沿用了线性声学的规律。
从低廉的普及型仪器到昂贵的高档设备，都作为线性系统进入应用领域。
这种医学超声中的线性现象以往占了主导地位，形成超声诊断的主流。
但是线性是相对的、局部的，非线性是绝对的、全面的，甚至有人提出世界是非线性的。
实际上医学超声中存在着非线性现象。
过去它处于次要地位而被忽略，但是随着人们对事物本质研究的深入，以往被忽略的非线性现象都在某种场合显示其重要性，研究医学超声中非线性现象有助于人们进一步提高现有的诊断水平。
近年来产生的谐波技术［1-6］就是非线性声学在超声诊断中的一项有应用成效的新技术。
谐波原理一、传播过程中的非线性换能器发射频率为f的声波，在人体组织(介质)中以纵波形式传播，即形成组织的压缩和稀疏。
线性声学认为波在均匀介质中传播速度各处相等(C)。
当计入非线性效应时，声波在均匀介质中x点的传播速度C(x)不再都是常数C0。
在波的压缩区， C(x)>C，在波的稀疏区， C(x)<C。
因此，用简谐波形激励换能器所产生的声波，由于传播过程中各点的传播速度不同而导致了波形畸变，即变为非简谐波形。
波形的畸变意味着谐波的产生。
根据非线性声学，传播过程中产生的谐波，随着传播距离增大而增加，即产生集合(build-up)。
但是，衰减却也随着传播距离增大而增大。
两者综合的结果，使换能器接收到。
表浅组织的谐波回波较小(表皮的谐波为零)。
集合作用使谐波回波随距离而逐渐增加。
某一深度到达极值，后以衰减作用为主，谐波回波随距离而逐渐增小。
二、入射/反射关系的非线性线性声学认为反射波的强度与入射波的强度呈正比，但是计及非线性效应，反射波的强度不与入射波呈正比。
这就导致在回波信号中除了有基波外还有谐波成份。
UCA(ultrasound contrast agent)国人将UCA俗称为超声造影剂，正式译名应为超声增强剂。
医学成像技术的研究现状近年来，在医学领域的不断发展中，医学成像技术愈加成熟，凭借着无比的优势为临床医生提供了更多更好的诊断手段，非常有助于了解人体内部的结构细节和生理状态，这也从另一个侧面提高了医疗的水平和效率。
医学成像技术是以病人体表的信号为基础，通过不同方式的转化、处理和分析来获取病人生物体内结构或生理状态的影像，主要包括X线成像技术、超声成像技术、磁共振成像技术等。
然而，每种技术都有各自的优缺点，在特定应用场景下未必适用。
一、X线成像技术X线成像技术是最早但也最常见的检查手段之一，在临床应用中最为广泛。
它通过穿透人体组织来获取照片，不过这也会造成成像质量和辐射剂量的折中问题。
同时，由于X线成像只能呈现出体积结构，对于体内的血流情况、生化代谢等信息是无法呈现的，因此对该技术的进一步发展和改进非常有必要。
二、超声成像技术超声成像技术利用的是声波的反弹原理，其优势在于具有非侵入性、辐射剂量低、成本相对较低等优点，同时还能够捕捉到一些超声波不能穿透的组织和器官，也就是它具有很强的灵敏度和特异性。
但是，它也有一些缺陷，例如：成像质量易受年龄、体重、皮下脂肪层厚度等因素影响，容易受到气体干扰，无法有效的穿透骨骼或者空气，这就限制了该技术的广泛应用。
三、磁共振成像技术磁共振成像技术近年来迅猛发展，包括T1、T2、DWI、DCE 等技术应运而生。
与传统的X线和超声成像技术不同，磁共振成像技术能够创造出具有分辨力的图像，提供了很多其他成像技术都不具备的生理或代谢层面的信息，具有更好的空间分辨率及灵敏度。
此外，由于磁共振成像技术本身不含辐射，所以它对患者没有辐射危害。
然而，磁共振成像技术依然存在一些问题：由于该技术比较复杂，设备成本较高，且患者需要在相对封闭的环境下进行检查，特别是检查身体较大部位的时候令人有些不适，还可能会有一些安全问题，例如对于患有可携带的金属异物的人士，可能会出现心跳加快、眩晕等反应。
总而言之，这些医学成像技术各有优劣，随着技术的进步和应用的推广，医学成像的质量和精度得到了很大的提高。
医学超声谐波成像技术研究进展
刘贵栋;沈毅;王艳
【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》
【年(卷),期】2004(36)5
【摘要】对目前所采用的谐波成像技术作了简要的叙述,并探讨了应用前景.由于在组织和造影剂成像中利用了谐波频率,明显地改善了超声图像质量.超声中的谐波是由组织和造影剂产生.造影谐波来源于所注入的造影剂对超声的反射,与组织的反射无关.当不使用造影剂时,谐波是由非线性传播产生的.组织和造影剂的谐波成像在图像分辨力和对比度之间的折衷使得非线性信号大打折扣.
【总页数】4页(P599-602)
【作者】刘贵栋;沈毅;王艳
【作者单位】哈尔滨工业大学,航天学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,航天学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,航天学院,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文
【中图分类】R312
【相关文献】
1.图形处理器在医学超声成像中的应用研究进展 [J], 陈胤燃;罗建文
2.医学超声造影成像的新技术研究进展 [J], 章希睿;张明博;桑茂栋;王广志;唐杰
3.基于编码脉冲技术的医学超声组织谐波抑制 [J], 刘贵栋;沈毅
4.浅析医学超声谐波成像技术 [J], 李锦龙
5.正常犬肝脏声学造影的对比研究-间断谐波成像与连续谐波成像技术 [J], 左松;刘政;黄晓玲
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[综述点评]超声诊断设备中彩色多普勒成像及谐波成像技术的若干进展The several progress of colored Doppler imaging and harmonic imaging technology Inultrasonic diagnosis equipment陈丕基（湖南省医疗卫生装备协会，长沙410015）〔文章编号〕1672-8270（2005）09-05-06 〔中图分类号〕TH772．3 〔文献标识码〕A[摘要] 超声诊断仪中的彩色多普勒成像技术，经由彩色多普勒血流图（CFM）、彩色多普勒能量图（CDE）到多普勒组织成像（DTI），使超声诊断仪在血流检测、脏器“血管树”的结构显示及在冠心病心肌功能评价方面极有前景。
而谐波成像技术的应用使B超由线性检测（基波成像）发展到非线性检测（谐波成像）而产生了一次飞跃。
[关键词] 彩色多普勒成像；组织谐波成像Abstract：In the ultrasonic diagnostic equipment，the technology of colored Doppler imaging，by way of the colored Doppler blood flow diagram（CFM），the colored Doppler energy diagram（CDE）to Doppler tissue imaging（DTI），has the prospect of the ultrasonic diagnostic equipment in the blood stream examination，displaying the structure of the internal organs“the blood vessel tree”and appraisal cardic muscle function in coronary disease．But the application of harmonic imaging technology make B ultrasonic develop from the linear examination （fundamental wave imaging）to the non-linear examination（harmonic imaging）．Key words：colored Doppler imaging；tissue harmonic imaging医学超声成像技术和X-CT、MR和核医学成像在20世纪80年代中期开始，就被世人公认为现代四大医学成像技术。
非线性超声医学成像的研究进展章东，龚秀芬，马青玉(近代声学教育部重点实验室, 南京大学声学研究所，南京210093)1引言超声以其独特的优点已广泛且成功地应用于医学诊断及成像中。
已有很多研究工作指出，在医学诊断超声所使用的频率（1－10兆赫）和强度（低于0.1W/cm 2）范围中已出现了不容忽视的非线性效应，诸如波形畸变、谐波滋生、逾量衰减及声饱和等[1-3]。
和传统的超声成像技术相比较，非线性成像技术提高了空间分辨率，不易产生伪像，在近二十年中得到广泛关注。
超声造影剂的应用[4-5]进一步推动了超声诊断中非线性成像技术的发展。
现在二次谐波成像技术已经得到商业化应用，并且发展起来几种新技术来提高二次谐波信噪比，例如反相脉冲技术[6]可以在抑制基波信号的同时提高了二次谐波6dB ；幅度调制脉冲技术[7]能够消除线性成分而保留二次谐波成分进行谐波成像。
另外，编码脉冲序列和调频脉冲激发[8]技术也被用来提高声波的渗透深度同时提高成像质量。
和二次谐波相比，高次谐波具有较高的空间分辨率和良好的指向性，但是信号声压却很低，因此需要使用高灵敏度和大动态范围的信号接收系统来获得具有一定信噪比的高次谐波信号；为了降低接收信号的旁瓣和谐波泄露，需要使用窄带信号，这会降低轴向分辨率。
因此如何获得具有良好信噪比的高次谐波信号，同时消除由基波和其它谐波信号所引起的图像分辨率下降，已经成为高次谐波成像中十分重要的研究课题。
本文将介绍近年来在医学超声非线性成像方面的研究进展，包括：（1）非线性声参量成像；（2）组织谐波成像；（3）基于编码脉冲技术的高阶谐波成像；（4）超谐波成像技术。
2 非线性谐波滋生及非线性声参量成像有限振幅声波在流体及似流体（生物组织）中传播时，会产生一系列非线性效应，如波形畸变、谐波滋生、声饱和及冲击波形成等[9]。
如图1所示，一初始正弦波在无损介质中传播，由于非线性效应，在一定的传播上会产生波形畸变，滋生高次谐波，图中横轴为声传播的距离，纵轴为声压幅度。
医学超声成像中若干新技术的研究与实现的开题报告一、研究背景医学超声成像作为现代医学影像学的重要组成部分，在临床诊断与治疗中发挥着十分重要的作用。
随着医学科技的不断进步和人们对医疗安全、精确度和质量的要求不断提高，传统的医学超声成像技术已经不再满足临床实际应用的需求。
为此，医学超声成像技术的研究也逐渐走向深入和高新化，多种新技术被提出并广泛应用。
二、研究目的本研究的目的是研究若干新技术的应用于医学超声成像中的实现，包括但不限于：1. 基于深度学习的图像处理技术，以提高医学超声成像图像的分辨率、准确度和灵敏度。
2. 基于多频段矩阵探头的成像技术，以增强医学超声成像的深度和分辨率。
3. 基于多模态成像的结构和功能成像技术，以实现对不同器官组织及病变的全方位诊断。
三、研究内容1. 深度学习在医学超声成像图像处理中的应用：①搭建并优化基于深度学习的神经网络模型，以提高医学超声成像图像的分辨率、准确度和灵敏度。
②数据预处理与数据增广技术的应用，以丰富训练数据集，提高神经网络模型的泛化能力。
③模型结构的优化与选择，以充分发挥深度学习技术的特点，提高图像处理效率与成像结果的自动化程度。
2. 基于多频段矩阵探头的成像技术：①多频段矩阵探头的构建原理与技术要点。
②探头封装与调试实现的技术要点。
③实验评估与成像结果分析，以验证并提高多频段矩阵探头成像技术的有效性和实用性。
3. 基于多模态成像的结构和功能成像技术：①采用多模态成像技术，如CT、MRI等结构成像方法，与医学超声成像技术进行融合，实现对不同器官组织及病变的全方位诊断。
②结构成像技术与功能成像技术的融合，如超声动态造影成像技术，以实现对器官组织的功能评估。
③实验评估与成像结果分析，以验证并提高多模态成像技术的有效性和实用性。
四、研究方法1. 深度学习在医学超声成像图像处理中的应用：采用Python编程语言、TensorFlow等深度学习框架，构建神经网络模型，进行网络结构的优化与选择，数据处理与数据增广等相关操作。
第36卷 第5期2004年5月 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报JOURNA L OF H ARBI N I NSTIT UTE OF TECH NO LOGYV ol 136N o 15M ay ,2004医学超声谐波成像技术研究进展刘贵栋,沈 毅,王 艳(哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨,150001,E 2mail :gtomasd @ )摘 要:对目前所采用的谐波成像技术作了简要的叙述,并探讨了应用前景.由于在组织和造影剂成像中利用了谐波频率,明显地改善了超声图像质量.超声中的谐波是由组织和造影剂产生.造影谐波来源于所注入的造影剂对超声的反射,与组织的反射无关.当不使用造影剂时,谐波是由非线性传播产生的.组织和造影剂的谐波成像在图像分辨力和对比度之间的折衷使得非线性信号大打折扣.关键词:医学超声;对比谐波成像;组织谐波成像;脉冲反相谐波成像中图分类号:R312文献标识码:A文章编号:0367-6234(2004)05-0599-04The technical progress of medical ultrasonic harmonic imagingLI U G ui 2dong ,SHE N Y i ,W ANG Y an(S ch ool o f As tr onautics ,H arbin Ins titute o f T echn ology ,H arbin 150001,China ,E 2m ail :g tom asd @ )Abstract :Medical ultras ound scanners are widely used in hospitals all over the w orld for diagnostic purposes.While many technological im provements have been achieved over the years that resulted in better images ,a large number of patients are still difficult to image due to inhom ogeneous skin layers and limited penetration.In recent years ,harm on 2ic frenquency is adopted in tissue imaging and contrast agents imaging ,which im proves the image quality.Harm onics in ultras ound are generated by tissue or by contrast agents.C ontrast 2agent harm onics are generated by reflections from the injected contrast agent and not from reflections from tissue.When no contrast is em ployed ,harm onics are generated by tissue itself as a result of nonlinear propagation.Harm onic imaging of tissues or contrast agent forces an inherent com promise between image res olution and contrast that limits its sensitivity to nonlinear signals.This paper describes the technical progress of harm onic imaging briefly.Its clinical application prospect has been discussed al 2s o.K ey w ords :medical ultras ound ;contast harm onic imaging ;tT issue harm onic imaging ;pulse inversion harm onic imaging收稿日期:2003-05-29.基金项目:跨世纪优秀人才培养计划资助项目;高等学校骨干教师资助计划资助项目;哈尔滨工业大学校基金资助项目(HIT.2002.11).作者简介:刘贵栋(1976-),男,博士研究生;沈 毅(1965-),男,博士,教授,博士生导师. 医学超声在医学诊断中起着十分重要的作用.但是,医学超声所包含的诊断技术,无论是B 型成像还是血流检测,都沿用了线性声学的规律.但是线性是相对的、局部的,非线性是绝对的、全面的.实际上医学超声中存在着非线性现象[1].过去它处于次要地位而被忽略,但是,随着人们对超声研究的深入,研究医学超声中非线性现象将有助于人们进一步提高现有的诊断水平.近年来产生的谐波成像技术就是非线性声学在超声诊断中的一项卓有成效的新技术.传统的超声影像设备是接收和发射频率相同的回波信号成像,称为基波成像(funda 2mental imaging ).实际上回波信号受到人体组织的非线性调制后产生基波的二次三次等高次谐波,其中二次谐波幅值最强,为此利用人体回声的二次等高次谐波构成人体器官的图像,可提高图像清晰分辨率.这种用回波的二次等高次谐波成像的方法叫做谐波成像(harm onic imaging).当前应用较广的有对比谐波成像,组织谐波成像[2,3].国外的SIE ME NS、G E、ME DIS ON、PHI LIPS等公司都已经有了应用谐波成像技术的产品,而且把此项功能作为超声诊断设备的主要功能之一.因此,开展谐波成像技术的研究对提高国内超声成像设备的诊断水平具有现实意义.1 对比谐波成像 对比谐波成像(contrast harm onic imaging),或称造影谐波成像是指用超声造影剂UC A(ultra2 s ound contrast agent)的谐波成像方法[4,5].UC A在医学领域的研究始于1968年.早期的UC A是含有自由气泡的液体,、不稳定、不适于软组织造影.90年代,UC A的研究工作取得很大进展.含有包膜的液体、自由气泡、含悬浮颗粒的胶状体、乳剂、水溶液相继研究成功.目前正在使用和研究的约有10余种,常用的主要有3种:Lev ovist、Albunex和Optis on.文献[6]对超声造影剂的进展、特点、制备技术和评价方法进行了综述.UC A注入血管可改变组织的超声特性,其最基本性质就是增强组织的回波能力,可在B型超声成像中提高图像的清晰度和对比度.直径<10μm的气泡明显增强散射信号,具有丰富的二次谐波,能够有效地抑制不含造影剂的组织(背景噪音)回声.利用谐波成像和谐波D oppler技术可测量体内微小血管血流与组织灌注,能抑制不含UC A的组织运动在基波上产生的杂波信号,大大提高信噪比.在血流D oppler测量中,利用UC A作用下的谐波D oppler效应是项新技术.文献[7]报道了谐波D oppler产生的机理、频移公式,测量条件、校正方法等研究内容,指出了谐波D oppler的主要优点是扩展了测量低速血流的速度下限,减少背景噪声.二次谐波得到了广泛的研究和应用,然而二次谐波成像主要的问题是组织中谐波的产生和积累.UC A和组织之间的差异通常用二者散射功率(或强度)的比值(contrast-to-tissue,CTR)来表示.理论和实验都证明了当超声波照射到含微气泡的液体时会产生二分之一基波频率的信息,(次谐波(subharm onic)),即发射频率为f0的超声波,而接收频率为f0/2的回波信号.以UC A的后散射强度和组织的后散射强度的比值来比较次谐波和二次谐波,则次谐波的比值高于二次谐波的比值,而且在一定的范围内次谐波的比值随声压增加而增加,二次谐波比值随声压增加而减少[8].为此,利用次谐波成像似乎更能突出血流和组织之间的对比度.此外,因为次谐波频率低于二次谐波频率(两者相差4倍),它在组织中的衰减就小.当然,次谐波成像也存在着缺点,主要是空间分辨力欠佳.对于次谐波成像的研究刚刚起步,寻找最适于次谐波成像的造影剂,设计新型探头和对成像方法的研究对于能否发挥出次谐波成像的优势至关重要.文献[9]的研究表明二次谐波及以上频率的CTR随着谐波频率的阶次的增加而增加.文中采用三次、四次、五次等高次谐波(super harm onics)成像,同时提出一种新型相控阵探头,该探头含有两种类型的阵元,阵元交错排列,阵元总数为96.两组阵元分别工作在不同的频率,48个阵元工作在218MH z中心频率上,带宽为80%;其余48个工作在900kH z中心频率,带宽为50%.实验表明,利用该双频率探头,高次谐波的CTR相对于二次谐波成像提高40dB.由于高次谐波成像中采用了较低的能量,所以易受背景噪声的影响,信噪比的降低是不可避免的缺点.以往的造影谐波技术,为了避开基波段背景噪声,提高信噪比,利用数字化滤波器,检出造影剂的二次谐波信息进行成像.但是这种方法,经过一段时期的临床应用,暴露了一些潜在的缺点:造影剂用量较多,检查成本较高;采集的信息量较少,敏感性和特异性差;对各类造影剂的兼容性差;多普勒血流信号过度敏感,造成彩色怒放现象(color blooming).为了解决上述问题,推出了脉冲反相技术,但这种方法忽略了基波频段的有用的回波信号.与此同时,造影剂经过静脉注射,沿途经过了血液稀释,组织吸附及气泡自行破裂,到达靶目标时,浓度仅为起始浓度的5%,故提高造影剂回波信号的利用率对于提高造影的敏感性是必要的.造影剂的三频段成像技术是目前最先进的造影剂成像技术[10].这一技术不仅提取了造影剂二次谐波信息(2f0),还同时提取了次谐波信息f0/2和基波信息(f0),对三频段信息进行融合处理,所得到的图像清晰细致,尤其善于捕捉细节信息.对于造影状态下的二维图像及血流灌注的细节检查而言,该技术展现在医生面前的将是一幅清晰细致的造影剂分布图像,无异于给广大医务工作者带来了一双明察秋毫的慧眼,带来了前所未有的诊断信心.UC A的作用在于人为地扩大非线性现象.其谐波信号强,所需发射声强可相对降低,对于超声・6・哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第36卷 安全性而言是有利的.但注入UC A是一种微损伤行为.2 组织谐波成像 临床上大约有20%～30%的病人,由于肥胖、肋间隙狭窄、胃肠气体干扰、腹壁较厚或疾病等原因,而被超声称为显像困难病人.对于此类病人需进一步的诊断研究或较低频率的超声检查以增加穿透力.组织谐波成像能够解决该问题.利用宽频探头,接收组织对发射波非线性调制而产生的高频信号及组织细胞的谐波信号,并对信号进行实时平均处理,增强较深组织的回声信号,改善图像质量,提高信噪比[11,12].由有限振幅失真现象而来的组织谐波成像已经被证实具有较好的影像解析度,这主要是因为由非线性传播所产生的谐波信号和由线性传播而来的同频率的信号相比较,谐波信号可以在成像时提供较低的旁瓣强度,而且不管声波传播经过的是均匀的介质或是由不同组织构成的不均匀介质,都可以观察到同样的现象.而在超声波图像中,低旁瓣代表的就是高对比解析度,因此组织谐波图像比基波图像有着更好的对比,可以在诊断上给医生提供更明确的诊断信息.另外,组织谐波成像不同于造影谐波成像,其谐波频率绝大部分产生于组织的传播过程中,而不是组织的反射.在改善图像质量中,最关键的因素为:谐波能量随着传播距离的增长而增加.在探头表面,超声脉冲仅由基波频率组成.而一旦在组织中传播,能量将在二次谐波频率处产生,经过一段距离后,将有足够的能量由基波转换而产生明显的二次谐波频率.由于超声中大部分伪像(arti2 facts)来源于腹壁或接近于腹壁的反射和散射信号,这些信号中含有极少的谐波能量,如果利用谐波成像,近场伪像的大部分将被消除.谐波成像的另一个关键是基波频率能量和谐波频率能量的非线性关系.弱的基波频率几乎不产生谐波频率能量.超声中的大部分伪像由异常的传播途径而来,其能量肯定弱于中心成像声束.然而,组织在超声照射下的非线性现象是微弱的,它的检测依赖于接收系统的灵敏度和处理的先进性.显然加大声强会提高组织中的谐波分量,但是要以满足超声安全性为前提.从工程技术的角度来看,组织谐波成像系统更具先进性和复杂性,但是实现的难度较大.即使在最佳的环境条件下,来自组织的谐波频率能量也远远小于基波频率能量.因此,对仪器的设计需要解决3个主要问题.首先,仪器必须有超宽大的动态范围.谐波成像时,会损失10～20dB的信号强度,为保持信噪比,必须设定非常宽的动态范围以接收这种相当弱的信号而成像.其次,发射源必须在谐波频率上发射极小的能量.第三,在成像过程中,必须有一锐利的滤波器,仅使谐波频率通过至解调器.另一个技术难点是单纯组织谐波信号的提取问题.虽然只有组织非线性而产生的谐波信号才具有比较优异的成像品质,不过利用超声波探头所接收回来的回波信号并不都是由组织的非线性特性而来,系统本身也可能产生谐波信号,而且系统所产生的谐波信号和由组织所产生的谐波信号是互相独立的.换句话说,在距离探头一定距离之后所探测的谐波信号事实上是由两种来源不同的谐波混合而成的,其中之一是有限振幅失真而来的,另外一部分则是在声波传播之前就存在于超声波成像系统中,将这种谐波信号的来源称之为谐波溢漏(harm onic leakage).文献[13]借助波束品质研究了组织谐波影像在谐波溢漏现象下影像品质的恶化情形.当谐波溢漏现象发生时,系统所发射出去的信号就已经有了谐波成分,因此,如何有效抑制谐波溢漏就显得尤为重要.K rishnan和O,D onnell所提出的alternate phasing方法可以改善在对比谐波影像上的对比能力[14].不过由于在组织谐波影像中,谐波波束是由基波波束经由非线性传播而来的,因此基波波束的品质(例如主瓣的宽度和旁瓣的高低)会决定谐波波束的品质,而alternate phasing方法会对基波波束有不良的影响,故运用到组织谐波成像上仍然有许多问题.研究发现,脉冲反相法可以有效消除谐波溢漏,产生最低的旁瓣,但是会使得帧频降低,产生运动伪像[15].因此,发展一套能有效在组织谐波成像上使用的抑制谐波溢漏方法是亟待研究的课题.目前,国内对组织谐波成像研究仅限于临床应用研究,研究工作者也仅限于医生,尚缺少对该项技术在理论和实验方面的深入研究.国外已经开展了组织谐波成像模型的理论研究,取得了一些成果.Y adong Li研究了用于产生谐波B型超声图像的计算模型[16].他所提出的计算机模型考虑到了超声成像的几乎所有方面,包括介质的特性,探头的形状,频率,带宽,以及信号处理.对于显像困难的病人,谐波成像较基波成像在心内膜边界显示、室壁血栓、心包腔肿物、腹部肿物的边界及混合性肿物性质的判定等方面发挥了很大的优势,但是对于显像良好的病人,可能使・16・第5期刘贵栋,等:医学超声谐波成像技术研究进展图像质量退化,主要原因是一定数量动态范围的消耗.3 结 语近5年来,人们对谐波成像技术进行了诸多理论和实验研究,做出了一些成果.谐波成像已经得到证实是临床上一种有效的超声成像技术.谐波成像作为一种附加的成像功能,具有更强的信号穿透能力,明显减少杂波和图像阴霾,并提供增强的对比分辨率.最重要的是这些优点可以通过多种类型的换能器和频率获得,而无需增强超声能量.最新的全息造影谐波成像技术能够在高频和低频成像,使得包括那些显像困难的病人在内的所有病人均可以得到更加清晰的图像.今后,谐波成像技术将作为一种获取高质量图像并且价值不断增加的工具继续活跃在临床造影的前台,从而提高诊断的准确性.正如专家所讲,超声可能从来不能完全代替其他的成像方式,但是这些最新的创新技术使得超声成为一种更加有效且经济的诊断选择.参考文献:[1]DUCK F A.N onlinear acoustics in diagnostic ultras ound[J ].Ultras ound in Med &Biol ,2002,28(1):1-18.[2]BURNS P N ,SI MPS ON D H ,AVERKI OU A.N onlinearImaging[J ].Ultras ound in Med &Biol ,2000,26(1):19-22.[3]TRANQUART F ,G 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北京时间4月18日23时59分,我国在西昌卫星发射中心用“长征”二号丙运载火箭,成功地将“试验卫星一号”和搭载的“纳星一号”科学实验小卫星送入太空,这标志着我国小卫星研制技术取得了重要突破.“试验卫星一号”是我国第一颗传输型立体测绘小卫星,重204kg ,由哈尔滨工业大学联合中国航天科技集团公司所属的中国空间技术研究院、中国科学院长春光机所和西安测绘研究所共同研制,主要用于国土资源摄影测量、地理环境监测和测图科学试验.卫星经在轨测试后,将交由中国科学院卫星遥感地面站使用.(摘自2004年4月19日光明日报)・206・哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第36卷 。
