二維超聲及三維超聲測量離體豬腎體積的實驗觀察

蔡志清 劉斌 賀凡丁 岳林先

體積測量在日常超聲工作中應用非常廣泛，最常用的方法是測量二維聲像圖的長寬厚3個徑線，通過橢圓體公式計算體積。隨著三維超聲診斷儀的日益普及，三維測量技術亦越來越受到重視。本文通過實驗觀察比較常規二維超聲及三維超聲的虛擬器官計算機輔助分析技術（VOCAL）對體積測量的準確性。

1 材料與方法

離體鮮豬腎32只，1000 ml量杯1只，自制容器1個。儀器采用GE Voluson 730 EXPERT，二維及三維掃查均采用容積探頭RAB4－8L，頻率范圍4～8MHz。

量杯盛水400 ml，浸沒鮮豬腎1只，記錄置入前后水平讀數，由此計算豬腎的實際體積。將豬腎取出置入盛滿水的容器內固定，探頭表面涂覆耦合劑后包裹一次性無菌塑料手套，以2D方式獲得腎臟最大長軸切面及短軸切面，測量腎臟的長度、厚度、寬度，按照公式V＝0.52×長×寬×厚計算體積。切換診斷儀至三維靜態模式，調整容積取樣框包納整個腎臟，采集腎臟的容積數據，啟動儀器的虛擬器官計算機輔助分析（Virtual organ computer-aided analysis，VOCAL）功能，以A平面為參考平面，其中心Y軸作中軸，以15°的步進角度旋轉180°，手動描記12個平面的腎臟輪廓，完成后，系統自動計算腎臟體積,見圖1。同一腎臟的2種測量方法各重復2次，測量結果取平均值。

計算兩種測量方法的誤差及誤差率，誤差率按照公式：誤差率＝[（測量體積－實際體積）/實際體積]×100%進行計算。按照檢驗水準α＝0.05，在二維測量體積與實際體積之間、三維測量體積與實際體積之間、2種測量方法的平均誤差之間，分別進行配對t檢驗，比較各組差異有無統計學意義。2種測量方法得到的體積與實際體積之間進行直線回歸分析，計算相關系數。統計軟件使用Excel 2007。

2 結果

32只離體豬腎體積測量的結果見表1。實際體積為104.1～192.2cm3。常規二維測量方法測得體積為81.8～191.8cm3，平均誤差為18.0cm3，平均誤差率15%。三維超聲測量得到的體積為100.1～194.5cm3，平均誤差為5.2cm3，平均誤差率4%。三維超聲測量結果的平均誤差及平均誤差率低于常規二維超聲測量結果。根據校驗水準α＝0.05，兩種測量方法的誤差比較有顯著性差異（P＜0.02），二維超聲測量的體積與實際體積之間比較有顯著性差異（P＜0.02），三維超聲測量的體積與實際體積之間沒有顯著性差異(P＞0.5)。二維測量方法得出的體積與實際體積之間的相關系數r＝0.96,回歸方程y＝1.1129x－32.5423，見圖2，三維超聲測量方法得出的體積與實際體積之間的相關系數r＝0.98，回歸方程y＝1.1053x－12.5762，見圖3。三維測量方法得到的體積與實際體積的相關性稍高于二維測量方法。

圖1 豬腎體積的三維超聲容積計算

圖2 二維測量方法得到的體積與實際體積間的直線回歸分析

圖3 三維測量方法得到的體積與實際體積間的直線回歸分析

表1 32只離體豬腎的體積測量結果（）

表1 32只離體豬腎的體積測量結果（）

二維體積(cm3) 三維體積(cm3) 實際體積(cm3)110.70±29.53 129.68±28.96 128.71±25.58

3 討論

傳統超聲測量體積的方法有多種，常用的測量方法是利用縱橫兩個切面獲取臟器的長徑、寬徑、厚徑，按照橢圓體模型體積公式V＝π/6×長×寬×厚計算得來。有人以圓錐體體積公式計算膽囊體積亦獲得較好的相關性[1]。常規二維體積測量方法的好處是簡便快速，缺點也是顯而易見的。首先掃描時對切面要求較高，須力求獲取各徑線最大值才能得到較為準確的測量結果。同時人體器官形狀因人因物而異，按照標準公式進行計算得到的體積與實際體積誤差較大。

GE公司提供的虛擬臟器計算機輔助分析技術(VOCAL)利用三維超聲獲取組織的容積信息，根據選擇的步進角度將容積影像沿某一軸線旋轉分割為多個二維平面影像，由操作者在每一平面描記臟器輪廓，最后計算機自動重建臟器三維輪廓，并給出體積。采集圖像時容積取樣框包納整個臟器即可，不必關心切面是否標準，也不管臟器的形狀如何。徐輝雄等[2]的實驗研究表明三維超聲對于規則模型和不規則模型的體積測量誤差無顯著性差異。以往的文獻研究及本次實驗結果均表明三維超聲的體積測量結果較二維超聲更為準確，尤其是形態與標準模型相去甚遠的臟器，例如部份切除后的前列腺，三維超聲的測量方法更具優勢。

三維超聲測量方法的缺點是操作繁瑣，耗時較多[3]。為了獲得更為精準的測量結果，需要減小旋轉步進角度增加描記平面，這無疑增加了工作量。描記線與臟器輪廓能否完全重合也直接關系到最后結果是否準確，因此采集容積數據時應調節儀器以獲得良好的臟器輪廓。本實驗中豬腎位于水中，良好的聲學界面提供了清晰的臟器輪廓，實際應用中人體內器官組織間的錯綜復雜的關系可能增加描記輪廓的難度，從而導致最終結果誤差稍大。相信隨著超聲儀器的不斷改進，二維聲像圖越來越清晰，三維超聲在體積測量中的實際應用也會變得更加重要。

三維超聲在體積測量方面其準確性優于常規二維測量方法，值得在臨床推廣。

[1]劉嘉林，鮑世韻，余小舫，等.應用超聲和圓錐體公式測算膽囊容積[J].中華超聲影像學雜志,2001,10:545-546.

[2]徐輝雄，徐作峰，呂明德,等.三維超聲容積自動測量技術的準確性及重復性研究[J].中國超聲醫學雜志,2003,19:232-236.

[3]常才.超聲醫學新技術在產科的應用[J].當代醫學，2001,7（4）：68-71.