劉振莉

【中圖分類號】R735.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2020.10.060

超聲造影也稱為聲學(xué)造影，是應(yīng)用超聲造影劑使靶組織或者靶器官內(nèi)的超聲散射回聲增強(qiáng)，用于心血管領(lǐng)域稱為造影超聲心動(dòng)圖;用于其他領(lǐng)域尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，具體有以下稱謂：回聲增強(qiáng)，造影增強(qiáng)等。超聲增強(qiáng)造影的基本原理為，超聲造影劑可以改變靶組織超聲聲學(xué)特性，例如背向散射系數(shù)、聲速以及非線性效應(yīng)等，從而產(chǎn)生增強(qiáng)造影效果，超聲造影劑的濃度、覆蓋尺寸以及超聲發(fā)生頻率等都可以影響超聲增強(qiáng)造影的效果，主要涉及的物理學(xué)原理包括以下幾個(gè)方面：（1）通過微泡背向散射信號成像;（2）通過微泡非線性共振產(chǎn)生的諧波成像;（3）通過聲衰減成像;（4）通過聲速成像。

1? 超聲造影的基本概念

1.1散射

當(dāng)超聲波遇到長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其波長的小界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生方向?yàn)槌蛩拿姘朔降姆稚⒛芰哭D(zhuǎn)移，這種現(xiàn)象被稱為散射。人體內(nèi)肝臟、脾臟等實(shí)質(zhì)性器官或者軟組織內(nèi)的細(xì)胞就是經(jīng)典的散射體。

1.2背向散射

是指方向朝向探頭的散射，也屬于散射的范疇，只不過是一種方向特定的散射方式，這是對超聲診斷有用的散射?，F(xiàn)代超聲診斷儀就是利用人體組織內(nèi)無數(shù)小界面的背向散射原理，清楚顯示人體內(nèi)復(fù)雜而細(xì)微的組織結(jié)構(gòu)。

1.3機(jī)械指數(shù)

指超聲脈沖在傳播過程中張弛期的負(fù)壓峰值與探頭中心頻率平方根的比值。機(jī)械指數(shù)主要用于評價(jià)超聲作用于組織時(shí)的瞬間聲場中的最大聲波負(fù)壓。機(jī)械指數(shù)0.5水平被認(rèn)為是高機(jī)械指數(shù)與低機(jī)械指數(shù)的分界線。因?yàn)樵跈C(jī)械指數(shù)低于0.5的超聲作用于組織時(shí)，組織任何地方均未有過非致熱性的副作用事件發(fā)生。超生增強(qiáng)噪聲一般為低機(jī)械指數(shù)成像，其機(jī)械指數(shù)多小于0.1。

1.4基頻

指的就是振動(dòng)系統(tǒng)，也就是聲源的最低固有頻率。

1.5基波

指其振動(dòng)頻率為基頻的機(jī)械波。

2? 超聲造影劑的分類

2.1根據(jù)物理形態(tài)分類

主要可以分為以下幾種。（1）含有自由氣泡的液體，例如二氧化碳，過氧化氫等;（2）含有包膜氣泡的液體;（3）含有懸浮顆粒的膠狀體;（4）乳劑;（5）水溶液等，多為口服造影劑。

2.2根據(jù)造影劑所能達(dá)到的靶目標(biāo)分類

主要可以分為這幾種：（1）右心造影劑：即早期使用的自由微泡的造影劑;（2）左心造影劑：指可以通過肺循環(huán)的超聲造影劑，能夠經(jīng)外周靜脈注射后實(shí)現(xiàn)左心以及外周器官顯影成像。

2.3根據(jù)造影劑所含氣體成分的不同分類

主要可以分為這幾種：（1）包膜類造影劑。第一代造影劑即空氣型微泡造影劑;第二代造影劑即氟化氣體型造影劑。（2）靶向性造影劑，該類造影劑的出現(xiàn)將超越超聲造影劑僅提供血流和組織灌注學(xué)信息的局限性，并有可能成為第三代超聲造影劑。

2.4根據(jù)超聲造影劑在體內(nèi)代謝方式的不同分類

主要可以分為這幾種：（1）血管造影劑。造影劑經(jīng)外周靜脈注射后經(jīng)肺循環(huán)進(jìn)入左心系統(tǒng)，造影劑不滲出血管外，始終在血液循環(huán)系統(tǒng)流動(dòng)，最后微泡破裂后，其內(nèi)氣體經(jīng)肺排出。（2）組織特異性造影劑。其微泡直徑一般小于血管造影劑，使用方法同血管造影劑，不同處是其在組織中的代謝與分布不同，能夠被機(jī)體特定的組織和器官攝取，從而改變靶器官或組織的聲學(xué)特性。（3）口服造影劑。主要用于上腹部胃腸造影。

2.5根據(jù)造影劑微泡粒子大小及其變形性分類

主要可以分為這幾種：（1）自由流體示蹤劑。其微粒小于紅細(xì)胞，可自由通過微循環(huán)，其血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)與紅細(xì)胞相似，可以通過這些自由流動(dòng)于血管內(nèi)的微泡回聲信號的檢測，得到血流灌注信息。（2）沉積示蹤劑。微泡體積較大，在通過肺循環(huán)時(shí)被嵌在微小動(dòng)脈上，局部微泡嵌頓數(shù)量與局部血流量呈直線相關(guān)，因此微泡數(shù)量在圖像上表現(xiàn)為視頻強(qiáng)度，可反映局部血流量，可經(jīng)過左房、左室、主動(dòng)脈根部或冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射產(chǎn)生極好的心肌顯像效果，但由于其不能通過肺循環(huán)這個(gè)特點(diǎn)的限制，這類造影劑目前已經(jīng)很少使用。

3? 造影影像模式

3.1諧波影像

利用微泡的非線性特殊性來增加微泡與組織的對比度，常規(guī)諧波影像是發(fā)射基波頻率f0，接受回聲時(shí)，用濾波器移除基波f0，接受二次諧波2f0形成影像。這種呈現(xiàn)方法有效地將諧波信號與基波信號分離開，但限制了寬頻的使用。如果基波是寬頻信號與諧波信號有重疊，濾波器不能將基波與諧波完全分開，因此在諧波成像時(shí)，是使用較為狹窄的發(fā)射頻率。諧波影像傳統(tǒng)上是使用高機(jī)械指數(shù)，需要出發(fā)影像，以便有充分的時(shí)間使微泡重新填充。

3.2造影劑探測影像

主要采用了高機(jī)械指數(shù)技術(shù)，微泡在高機(jī)械指數(shù)破壞時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的、頻帶寬散射信號，回聲信號隨著脈沖的變化而迅速變化，能量諧波可探測到微泡反射信號的脈沖變化，形成有效的微泡破壞的局部解剖影響。造影劑探測影像顯示以彩色覆蓋在灰階組織影像上，這種覆蓋僅顯示微泡信號，該技術(shù)的應(yīng)用有助于肝臟轉(zhuǎn)移性腫瘤的探測。在血管相后造影劑聚集在正常肝臟中，而不是轉(zhuǎn)移灶中。

3.3脈沖反相諧波影像

諧波影像使用相對窄的頻寬，以防基波和諧波相重疊。PIH（反向脈沖諧波顯像造影功能）通過減影濾出基波信號，從而避免了頻寬的限制。因此即使當(dāng)基波和諧波重疊時(shí)，PIH也可以分離由諧波產(chǎn)生的微泡回波中的基波成分。寬頻發(fā)射和接收改善了分辨率，提高了對造影劑的敏感度。在脈沖反相諧波成像時(shí)，發(fā)射兩個(gè)脈沖沿著各自的方向行進(jìn)，代替了常規(guī)諧波和基波的單信號脈沖成像。第一個(gè)是正常的脈沖，第二個(gè)是第一個(gè)脈沖的反相，因此第一個(gè)脈沖的正壓等于第二個(gè)脈沖的負(fù)壓。

總而言之，超聲造影在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用十分普遍，主要是依靠先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備來完成對患者的身體檢查。近些年在我國醫(yī)療技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，越來越多病灶能夠盡早被發(fā)現(xiàn)，也進(jìn)一步提升了人們的生活水平。