三維超聲質量管理目標及工作原理淺析

李立新

(河北省遷安市中醫醫院設備科，河北 遷安 064400)

隨著計算機技術及超聲探測技術的飛速發展，超聲不僅能顯示器官的立體形態和動態變化，還可以直接觀察血管分布和血流狀況，形成三維超聲成像。不僅臨床醫師需要掌握相關的診斷技術以及技巧，作為設備維護的工作人員也必須掌握相關使用質量管理、工作原理的知識，以便更好地為臨床服務。

1 三維超聲使用的質量目標

1.1 檢查陽性率 計算方法:檢查陽性率=檢查陽性數/檢查總數×100%，質量目標≥70%。

1.2 報告單規范合格率 計算方法:報告單規范合格率=報告單規范合格數/抽查報告單總數×100%，質量目標≥95%。

1.3 完成指令性任務 計算方法:完成指令性任務=完成指令性任務數/指令性任務總數×100%，質量目標:100%。

1.4 技術操作合格率 計算方法:技術操作合格率=合格技術操作數/技術操作總數×100%，質量目標:100%。

1.5 技術考核合格率 計算方法:技術考核合格率=技術考核合格數/考核人員總數×100%，質量目標:100%。

1.6 出具結果時間 超聲自檢查結束到出具結果的時間≤30 min。

1.7 患者滿意度 患者滿意度≥90%

1.8 漏診率 漏診率為0。

2 三維超聲的工作原理

2.1 靜態三維超聲圖像的建立 靜態結構的三維成像可采用多種顯示模式，并可更具需要通過平移、旋轉、切割等方式顯示需要顯像的局部結構。①表面成像模式:利用灰階差異的變化或灰階閾值法自動顯示局部的表面輪廓，可廣泛地應用于含液性結構及被液體環繞結構的三維成像，如膽囊、膀胱、胎兒面部等。由于組織結構與液體灰階反差大，因此三維成像清晰。②透明成像模式:利用透明算法實現三維重建，淡化周圍組織結構的灰階信息，使之呈透明狀態，從而著重顯示臨床需要探查區域的結構，同時保留部分周圍組織的灰階信息，使重建結構具有透明感和立體感，以顯示實質性臟器內部需探查區域的結構和空間關系。按照不同的計算方法，透明成像又可分為以下模式:最小回聲模式(僅接受容積數據庫中聲束方向上最小回聲信息，適合于觀察血管、擴張的膽管等無回聲或低回聲病灶結構)、反轉模式(在最小回聲模式的基礎上，反轉低回聲與高回聲的顯示，類似于膠片的正片和負片，使低回聲或無回聲結構的顯示更加清晰，測量更加準確)、最大回聲模式(僅接受聲束方向的最大回聲信息，適合于觀察實質性臟器內強回聲結構，如強回聲的肝癌或血管瘤、胎兒顱骨、脊柱、胸廓、四肢骨骼等骨性結構、子宮腔內高回聲的子宮內膜層及宮內節育器等)、X線模式(接受聲束方向上所有灰階信息總和的平均值，成像效果類似于X線平片)、混合模式(為以上4種模式的混合模式，有利于觀察病變組織與周圍結構的空間毗鄰關系，如肝內占位性病變與周圍血管之間的關系)。③多平面顯示:通常可獲得互相垂直的A、B、C 3個平面，A平面為直接掃查的縱切面，B平面、C平面為重建的橫切面和冠狀面，其中C平面為常規超聲無法掃查。3個平面可以任意平移和旋轉，對病灶及周圍結構關系全面掃查，也可采取類似CT逐層掃描的斷層超聲成像方法，采集到全部三位超聲圖像數據后，自定義斷層成像的間隔寬度及數目后，同時獲得多個平行切面的超聲圖像。④彩色多普勒血流顯示:通過將彩色(能量)多普勒信號及組織信號符合使用，對組織結構內血管行三維成像，明確血管分布、走行、方向及與周圍組織的關系。

2.2 動態三維超聲圖像的建立 動態三維超聲圖像重建時采用總體顯示法，信息量增多，圖像質量更好。如心臟超聲，成像時使用三維圖像重建系統將各個方向掃查時所獲得的數以千計的二維圖像數字化后予以儲存后，根據心電圖提取心動周期中同一時相各方位上的二維圖像重建，并插補立體方位像素，形成單幀靜態三維圖像，再匯總各個時相點圖像信息，建立心臟某一掃查區域內可以動態連續顯示的三維錐體數據庫，但這時在儀器上僅顯示為幾個新組成的二維切面，需要利用平行切割或任意方向切割功能，根據需要觀察的方位選出基準參考平面，調出基準參考平面前后各層結構的數據，恰當調節閾值、透明度、切面數和旋轉角度等三維圖像重建參數，并以此累加，建立起多層次、多結構、具有灰階的心臟立體圖像，按照各時相的先后順序依次顯示各幀三維圖像，即動態三維超聲心動圖。此外，二維圖像上的彩色多普勒血流信號也可按照原來的彩色編碼轉入三維成像系統，實現動態三維彩色多普勒血流顯示，直接觀察心內分流與反流的位置、時相、輪廓、范圍、周徑、行程、長度等數據，并可準確顯示間隔缺損、瓣膜關閉不全及狹窄處血流束的橫斷面面積及剖面形態。彩色組織多普勒圖像也可轉入三維成像系統，顯示心肌活動的規律、心肌興奮的起搏點、心電傳導的順序方向，即動態三維組織多普勒顯示。

2.3 實時三維超聲圖像的建立 矩形探頭頂端的換能器由計算機以相控陣方式控制聲束的發射和接受，調節各脈沖發射延遲時間，可改變波陣面方向，從而改變聲束的傾斜角度及焦距深淺，實現聲束的自動轉向。當發射的聲束沿預定方向X軸前進時，可形成一條掃描線(即一維顯示)，再沿Y軸進行方位轉向形成二維圖像，再使二維圖像沿Z軸方向扇形移動行立體仰角轉向，于是聲束在互相垂直的3個方向進行掃描，形成覆蓋靶區各個部位立體結構的金字塔形三維圖像數據庫。以心臟為例，如果采用16∶1并行處理方式，使16條聲束并行掃描，則能夠在較大容積內提供相當于二維圖像掃描線密度的三維心臟圖像，同時發射聲束的脈沖重復頻率大幅度提高，三維圖像的幀頻也得到增加。根據實時三維超聲心動圖不同的掃描方式，可有多種圖像顯示模式，包括實時窄角成像(聲束掃描線在Y軸上行60°方位轉向、Z軸上行30°仰角轉向掃描，為真正的實時三維成像，快速清晰，圖像直觀，偽像較少，但圖象顯示范圍偏小)、全容積寬角成像(由緊鄰的4個15°×60°實時窄角圖像組合相加，形成Y軸和Z軸方向均為60°方位轉向，獲取的數據范圍大，能包含較大范圍的結構，可觀測心搏量、心肌質量、心壁動態、心肌灌注造影等，缺點是圖像由先后4個心動周期的實時三維圖像組合而成，患者心臟運動及呼吸劇烈、心律不齊時可出現銜接錯位)、三維彩色多普勒血流窄角成像(在連續心動周期中選取相間7個緊鄰的縱寬30°、厚度約4.3°的實時窄角數據庫，能在三維空間同時顯示彩色多普勒血流信號及周圍組織灰階信息，反應心內異常血流的位置、時相、方向、長度、寬度、面積、流量、起止點和嚴重程度，并使用三維圖像處理軟件對反流和分流進行精確定量，但成像范圍亦偏小，且可能出現銜接錯位)、實時三平面成像(使用矩陣型換能器實時采集并顯示心臟相互交叉的3個切面，獲得同一周期同一時相不同切面上的心臟解剖信息，并在夾角之間插補數據，建立三維超聲圖像數據庫。3個平面之間可以互相調整角度以獲得理想的結構顯示，可以在較大范圍內實時快速顯示心臟整體形態及心壁運動，尤其在心律失常情況下檢測心臟功能和室壁活動，但因含有眾多插補信息，精確度有所下降)、立體三維成像(參照立體電影的原理，使用單個矩陣型換能器獲取單幅實時窄角或全容積寬角三維圖像，同時復制1個稍有視角差異的三維圖，模擬人眼視差疊加2個三維圖，形成立體視覺超聲圖像)等，每種顯示模式均可通過旋轉和切割圖像，多方位地實時觀察心臟結構。

筆者認為，只有熟悉和掌握了三維超聲相關使用質量管理、工作原理，才能為臨床超聲科的使用提供優質的設備維護、使用指導以及保障服務，才能更加深入了解超聲醫學領域的新理論、新技術、新進展、發展方向、科技狀態及水平，并且結合臨床使用實際展開相關科研工作。