二次谐波成像技术临床应用进展

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二次谐波成像技术临床应用进展

230031　安徽合肥　解放军105医院　罗福成

　　传统超声成像方法采用基波成像(fundemental

imaging,FI)即接收声波频率与探头发射频率一致。早些时候提出二次谐波成像(secondharmonicimag2ing,SHI)技术,主要是对血液中造影剂微泡敏感,回声更强,而对组织相对较弱,从而便于研究心肌及脏器造影剂的灌注情况。最近开发出自然组织谐波成像技术(nativetissueharmonicimaging,NTHI)。加上造影技术被称为21世纪超声发展的又一里程碑,它融合了多种现代超声技术,如超宽频探头、宽频全数字声束形成器和信号处理技术等。作者就NTHI成像原理、在心脏疾病和腹部疾病检查中的应用前景及局限性作一客观评价。

1　成像原理

二次谐波成像既往多用于观察声学造影剂对心

腔及心肌的造影增强效果,而对组织谐波的成像技术,探头以低频率发射基波,基波在体内传播过程中,使介质中每个质点发生位移,产生与基波频率呈非线性关系的振动波,其中整倍于基波频率的振动波称为谐波(harmonic),2倍于基波频率的振动波为二次谐波,3倍于基波频率的振动波为三次谐波。二次谐波成像时探头接收频率是发射频率的2倍,即发射频率为118Hz,则接收频率为316Hz。谐波中带有丰富的组织结构信息,可用于成像,以显示组织结构特征,但二次谐波信号通常较微弱,在常规超声成像过程中被忽略。在组织谐波成像技术中,探头只接收组织振动所产生的二次谐波信号,并对其进行放大成像,因此可降低噪声伪像,提高对比度,明显增强图像分辨力和清晰度,从而提高诊断率。其原理在于:(1)二次谐波的宽度窄,可提高侧向分辨力;(2)随着二次谐波的增加,反射脉冲的长度逐渐减小,使轴向分辨力提高;(3)主声束的二次谐波高于旁瓣,使谐波图像中杂波簇(cluster)减小,因旁瓣作用随谐波的增加而减少。利用人体回声信号的二次谐波成分构成人体器官的图像,又可分为对比(造影)谐波成像(contrastharmonicimagig,CHI)和组织谐波成像(tissueharmonicimaging,THI)两种。

对比谐波成像需静脉注射造影剂,谐波频率能量来自于造影剂微气泡产生的散射。而组织谐波成像中,谐波频率能量由超声波在组织中传播时逐渐产生,虽声能强度小于前者,但无需注射造影剂,简便易行。

2　在心脏疾病检查中的应用

应用常规二维超声图像(基波显像)时,由于肥胖、肋间隙狭窄、胸廓畸形、肺气肿及高龄等因素的影响,FI声束产生杂波簇,并与生物组织本身的基波混杂在一起,使图像产生多次反射伪像,影响图像质量。二次谐波图像能明显增强心肌与心内膜的显示效果,提高对细小病变的分辨力与对比度。211　高血压病性心脏病、冠心病、心肌梗死　上述心脏病患者伴肥胖症时,常规超声探查图像较模糊,换用NTHI后,图像两侧的噪声干扰明显被抑制,心肌与心内膜显示增强,可清晰地观察和准确地测量高血压性心脏病患者的室壁厚度,对心肌梗死的范围显示更为清晰。有学者对心肌病47例成像困难者中,应用NTHI后约59%的节段左心室心内膜显示能力(EBD)改善,而在全部模糊或不可见的节段中约67%明显改善,以心尖切面的左心室前壁、侧壁改善尤为明显,占51%。与左心室长轴、乳头肌短轴、左心室二腔心切面比较,四腔心切面EBD改善情况最佳。此为观察冠心病患者的室壁运动提供了重要信息。212　心肌病变　NTHI可清晰显示感染性心内膜炎患者主动脉瓣和二尖瓣上赘生物的位置、大小与数目,也能清晰地显示扩张型心肌病的心肌与心内膜。有人对心尖肥厚型心肌病20例的诊断中,应用二次谐波显像,使82%的患者确诊,且50%是弥漫型心尖部肥厚,93%的患者心功能减退。我们认为,二次谐波显像是对二维超声心动图检查不可缺少的补充。

213　在心脏声学造影中应用　NTHI主要是针对

心肌的谐振特性进行心脏解剖结构的成像研究。心肌的不同层次在声波的作用下,通过相互挤压也可

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产生非线性谐振效应,虽然此特性较微泡造影剂的

谐振效应弱(相差数千倍),但通过放大处理仍能获得心脏结构的二维谐波声像图,特别是对肥胖者等透声条件不好者能改善图像质量,增加心内膜造影清晰度,减少乳房影的干扰等。吕清等[1]应用声学造影检查30例中,确诊为分流性先天性心脏病18例,并与传统基波成像比较,发现前者右心室影更强,密度更高,散在造影剂微泡粗而亮,并能清晰显示左心少量穿肺造影剂,这是传统造影检查难以探及的,但要达到心肌显像,还要开发新的心脏声学造影剂。

此外,应用二次谐波检查对心包积液,可更清晰地显示积液内纤维条索样回声数量及心包壁层、脏层粘连程度,以及左、右心房肿瘤、室壁瘤等部位、大小、边界及与周围结构的关系。

3　在腹部疾病检查中的应用

近年来,二次谐波成像技术逐步趋于成熟,国内开始应用于心脏以外的器官和组织检查。主要有两种方式:一是组织频谱谐波成像;二是通过超声造影剂实现血流对比谐波成像。该项技术用于腹部疾病的检查,国外尚处于动物实验阶段,国内已有用于肝脏、胆道等疾病研究的报道。311　肝脏肿瘤　罗淑荣等[2]报道,弥漫型肝癌组常规超声检查时,肝内回声强弱不一,分布不均匀,无明显界限,与肝硬化不易鉴别。利用NTHI后粗大的点状回声增强,可清晰显示包块轮廓,如对门静脉内癌栓形态、范围及管腔间隙,以及对巨块型肝癌包块边界及周围组织受挤压变形和结节型肝癌包块的图像均可显示,尤其能显示常规超声不能确定的小坏死灶无回声区的大小。董宝玮等[3]采用能量多普勒超声(CDE)和能量谐波成像(powerharmonicimaging,PHI)检查肝占位性病变12例,结果PHI检查示肿瘤组织内细小、低速血流信号8例,恶性肿瘤血流信号增强6例,强度评分为2;良性肿瘤4例,评分为1。我们认为,PHI可客观评价肝组织及其病变血流灌注状态,特异性强,灵敏度高,能显著提高肝脏肿瘤性质的鉴别诊断水平。

非均匀性脂肪肝采用二次谐波成像显示肝内低回声区域边界清楚“,低回声灶”内血管壁回声增强,可分辨低回声灶与血管走向,从而得以排除占位性病变。

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312　胆道、胰腺病变　NTHI对于显像困难的胆总

管下段胰腺区域的图像质量明显优于二维声像图。

吴瑛等报道,胆总管下段胰腺区域病变24例中,总胆管下段结石16例,胰头癌4例,胰腺囊肿、壶腹部癌各2例。总胆管下段结石16例中,胆管壁回声增强,管腔内结石回声更加清晰,后方声影进一步减低。NTHI检查时,胰头癌、壶腹部腺癌病灶边界清楚,内部组织回声粗大、不均匀,与周围组织及正常胰腺组织界面反差更大,有利于观察胆总管下段梗阻、胰腺和壶腹部肿瘤等。313　正常肾脏NTHI与基波成像对比　我们对正

常肾脏作声像图253例,其中标准受检者180例,肥胖73例,结果示FI成像标准受检者图像显示优良率8510%,肥胖受检者图像优良率7617%。加用NTHI后,标准受检者优良率增至9617%,肥胖受检者增至8717%。说明无论是标准受检者还是肥胖受检者,NTHI的图像质量较FI明显改善。

4　局限性

大多数学者认为,仍有10%患者,尤其是体胖患者图像仍不理想,原因可能是:(1)探头发射频率低,接受频率较高,图像分辨力仍受影响;(2)受超声物理学特性的影响,声波发射及接收及声能衰减与国际标准存在安全范围,且不可随意增加有关;(3)启动谐波成像后,灰阶强度不明原因地降低,需及时加大增益才能改善图像;(4)对比(造影)谐波成像时,有时造影剂用量大;二次谐波彩色多普勒成像时

血流信号过于丰富,可出现“彩色爆炸”

(colorbloom2ing)现象,不利于病灶内血供与正常血供的对比,减少剂量或“延长扫描”待部分微气泡破坏或吞噬后才能克服上述现象。目前,NTHI尚处于开发阶段,随着高档超声新技术软件不断研制与改进,此项技术将具有广泛的应用前景。

参　考　文　献

1吕　清,李治安,王新房等.自然组织谐波成像与其他成像在心脏声学造影中对比观察.中国医学影像技术,1998,14(1):182罗淑荣,段云友,赵柏山.自然组织谐波成像在肝癌诊断中的初步应用.中国医学影像技术,2000;16(4):297

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董宝玮,唐　杰,于晓玲等.能量谐波成像在肝占位性病变检查中临床应用.中国超声医学,1999,15(1):14

(编校:王　宁　收稿:2000-10-26)