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超声成像新技术发展回顾 2008-12-09 21:06 /%D0%A6%BA%EC%B3%BE__/blog/item/0103f8edf236093html 作者：迈克。克劳顿 佛费朗索斯。特朗考特 戴维。艾文斯 费里德里克。拉费佛 简 。迈克。考里斯 一 引言 　　近年来在超声诊断的各技术领域都取得了重大的技术突破和发展。如应用新型压电材料拓宽了换能器的带宽，单脉冲技术、多脉冲技术或多线技术等多种调制脉冲特性的技术的应用，提高了空间分辨率和穿透力；非线性成像技术运用组织或造影剂谐波成分成像；运用多种不同方式从接收信号中的基波频带中分离利用谐波信号；多普勒模式也得到新的发展，灰阶血流成像技术允许血流和组织同时显像。上述各种技术组合应用提高了组织对比分辨率，减小了人工散射小体的干扰。三维成像技术现在已普遍运用，同时最近四维成像技术已经被提出。弹性图成像技术还在评价之中，但已经展现出出色的临床价值。必威体育精装版的 DICOM 技术规范标准的发布，使得超声影像更加容易集成到 PACS 系统中（图片存档及通信系统）。所有这些技术进步使得超声诊断的临床贡献和作用得到进一步的加强和发展。　　近十年来，超声工程学的发展使得临床技术达到前所未有的进步。医师们可运用超声诊断仪实现他们梦寐以求的诊断效果，使其在诊断过程中发挥更大的作用，成为一种较为重要的医学影像技术。　　本回顾文的目的是对那些被临床医师广泛使用的超声技术领域的一些重要进展进行概括性总结。 二 信号传输过程的进展1 ． 宽频带换能器的进展　　近几年来，一系列低声阻抗、高电耦特性的新压电材料被发明出来，相关的阻抗匹配层和背底吸收层材料性能也得到有效改善，以使换能器阵元震动的传导基本不受影响。例如，可以改变厚度和形状的陶瓷材料或者多层换能器（ Hitachi ）被普遍应用。这些技术的进展有助于形成具有精确的频率、振幅、相位、脉冲长度的超声波脉冲。 　　这些技术的发展促使了超宽频换能器的广泛面世。其具有以下优点：更短的脉冲长度，更宽的脉冲带宽都可以使超宽频换能器在实际应用中的轴向分辨力得到更大的提高。同时更短的脉冲长度可以提高超宽频换能器的信号传输频率以增强近场观察效果，反之更低的工作频率有助于提高对于远场的穿透力。另外，一个重要的细节是，谐波图像的形成需要换能器的超宽频带可以响应至少两次谐波以上的脉冲频率。 2 ． 向更高的传输频率发展 　　新型压电材料制作的换能器由于在更前级实现数字化，具有更佳的回波信号分析能力，并降低了噪声，可以应用更高的工作频率进行成像。在获得更好的轴向分辨力和横向分辨力的同时，仍保留了良好的穿透性。例如现在可以用大约 7MHz 工作频率的探头观察成人的肝脏。 　　高频超声（ ≥20MHz ）的研究是另一个迅速成长的领域，其不断推广应用于诸如皮肤科、口腔科、眼科、肌肉骨骼系统疾病的诊断。（图 .2 ）例如初步发展的研究包括：对直径 100-300μm 血管中极低速血流（ ≤0.5mm/s ）的测量观察。超高频（ ≥50MHz ）超声的研究，包括三维成像技术对于眼角膜及眼前段构造病变的精确描绘和测量也是非常有价值的；但是，虽然多种不同的专用换能器已经应用于科学研究，但是它们中的大多数还没有达到商业应用。 3 ． 调制脉冲和扫描线 　　如前所述，新型压电材料具有灵活调制功能，发出脉冲的频率、带宽、振幅、相位、脉冲长度都可调。脉冲的相位变化只有相对于参考波形或者其他脉冲才能显示出来。这在应用中可以通过相邻振元发出的脉冲的相位变化，构成多线束形成器（如 Acuson 公司的 coherent image formation ）。 　　不同的商业公司开发了多种多样的脉冲调制方法，但是，技术细节通常是不公开的。我们以下介绍一些近来发明的具有重大影响的超声技术。这些新方法是根据换能器发出脉冲数量或扫描线数来分类的。 a. 单脉冲技术 　　基于单脉冲技术，脉冲调制通过以下方法实现： （ 1 ）通过减少发射脉冲的频率带宽，限制基波频率与谐波频率的重叠，通常减小发射频率的带宽可使脉冲加长而使轴向分辨力受损。但波形经过精确调节发出的脉冲可以准确地区分基波和谐波，从而得到轴向分辨率很好谐波图像（图 .3 ）。 （ 2 ）发射一个线性调频脉冲（ Acuson ），即发射一个长的，经过特别调节的脉冲（线性调频脉冲），在其发射期间改变频率和振幅。当接收回波时，回波经过滤波器，该滤波器是按照发出脉冲的精确时间反转复制的。滤波器输出的信号是一些 “ 高而窄 ” 的小散射体，其效果是声波穿透力提高，提高了信噪比，图像轴向分辨率也得到很大提高。 b. 多脉冲技术 　　编码发射模式（ GE ， Esaote ）：扫描仪发出的不是单脉冲信号，而是有