談一談什么是超聲造影

劉振莉

【中圖分類號】R735.7 【文獻標識碼】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，用于心血管領(lǐng)域稱為造影超聲心動圖;用于其他領(lǐng)域尚無統(tǒng)一的標準術(shù)語，具體有以下稱謂：回聲增強，造影增強等。超聲增強造影的基本原理為，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造影的效果，主要涉及的物理學(xué)原理包括以下幾個方面：（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)超聲波遇到長度遠遠小于其波長的小界面時，會產(chǎn)生方向為朝向四面八方的分散能量轉(zhuǎn)移，這種現(xiàn)象被稱為散射。人體內(nèi)肝臟、脾臟等實質(zhì)性器官或者軟組織內(nèi)的細胞就是經(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。現(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)雜而細微的組織結(jié)構(gòu)。

1.3機械指數(shù)

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

1.4基頻

指的就是振動系統(tǒng)，也就是聲源的最低固有頻率。

1.5基波

指其振動頻率為基頻的機械波。

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)造影劑所能達到的靶目標分類

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，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。其微粒小于紅細胞，可自由通過微循環(huán)，其血流動力學(xué)特點與紅細胞相似，可以通過這些自由流動于血管內(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)時被嵌在微小動脈上，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)為視頻強度，可反映局部血流量，可經(jīng)過左房、左室、主動脈根部或冠狀動脈內(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)這個特點的限制，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，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，是使用較為狹窄的發(fā)射頻率。諧波影像傳統(tǒng)上是使用高機械指數(shù)，需要出發(fā)影像，以便有充分的時間使微泡重新填充。

3.2造影劑探測影像

主要采用了高機械指數(shù)技術(shù)，微泡在高機械指數(shù)破壞時，產(chǎn)生強烈的、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，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，發(fā)射兩個脈沖沿著各自的方向行進，代替了常規(guī)諧波和基波的單信號脈沖成像。第一個是正常的脈沖，第二個是第一個脈沖的反相，因此第一個脈沖的正壓等于第二個脈沖的負壓。

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)，也進一步提升了人們的生活水平。