曾几何时,初代的超声声像图,就如未接天线的老式电视机一般,满屏幕的黑白雪花,检查时就如同雾里探花、水中望月一般。
图1:老式电视机中那熟悉的“雪花”,画面中的人物模糊不清,仅可辨出轮廓。
听一位老前辈闲聊时说,当年能在肝脏上发现一个3cm大小的病灶,就算是天大的新闻了。
时至今日,科技进步给予超声声像图以照片级的品质。患者检查时常无意间瞥见屏幕中的画面,而惊叹于图像之真实与深刻。
图2:在多种新技术的加持下,超声声像图品质得以升华。图中为1例乳腺导管癌:左图为二维声像图,图中皮层、筋膜层、肌层界限分明,低回声占位纵横比倒置,边缘不规则呈毛刺征,周边软组织稍肿胀而回声增强;右图为弹性成像,显示占位内以蓝色为主,质地偏硬,支持恶性倾向。
图像品质的提升,赋予我们更多的诊断信息。是什么样的技术让我们的声像图发生如此翻天覆地的变化呢?且听小于大夫细细道来。
超声技术每隔十年就会有显著的突破与进步,其中空间复合成像(Spatial Compounding),就是显著改善声像图品质的功臣之一。
说到空间复合成像,首先需要了解超声散斑(Ultrasound Speckle)。
人体软组织对于探头发射出的超声波会形成大量的大小不等、方向各异的回波界面,形成散射。
而这些波长相同的回波会在局部空间相互叠加或抵消,即散斑效应(Speckle Effect)。而形成回声强度不一的斑点,即超声散斑。这些散斑随机性强,无规律可循,故有学者戏称其为“酒鬼之步(Drunkard's Walk)”。
图3:散斑效应普遍存在于声波和电磁波中。如图所示为红外线在经过一块透明塑料膜后,相机所拍摄到的散斑。
图4:超声波在局部发生散射,产生散射波(黄色水波),而多个散射波交汇处或形成多重叠加增强(红色点),或形成抵消减弱(蓝色点及黄色水波未交汇处)。这些散斑的存在,明显影响了病灶边缘的显示。黄色箭头所示为超声波发射方向。
超声散斑(Ultrasound Speckle),即是声像图的组成部分,同时也是导致声像图质量和分辨率降低的罪魁祸首。
接着谈谈空间复合成像(Spatial Compounding)。
通过偏转超声波的发射角度,获取不同发射角度下的声像图,并将这些声像图进行整合,呈现于屏幕的技术,即空间复合成像(Spatial Compounding)。
图5:常规成像与空间复合成像超声波发射对比图。后者发射出多组不同角度的超声波,从而能获取多幅不同角度的声像图进行整合。
图6:常规声像图与空间复合成像处理后声像图对比图。经空间复合成像处理后,局部病灶显示更为清晰,界限也更为显著。
空间复合成像利用了超声散斑的随机性,在不同发射角度下的声像图中缺乏稳定性,而带有组织结构信息的回波则相对稳定,当计算机整合多幅声像图时,带有组织结构信息的回波(回声)因多幅叠加而强化,而散斑则相对被抑制,从而有效的提升声像图的信噪比(Contrast-to-noise/speckle Ratio),改善声像图的品质。
图7:常规成像与空间复合成像效果对比(以甲状腺为例):后者声像图整体的清晰度提升,各层组织结构清楚,界限分明,甲状腺内的胶质囊肿边缘清晰,部分容积效应伪像被抑制,囊壁上的钙化灶明显(常规成像几乎看不到该钙化灶),囊肿后方的回声增强被削弱。
从空间复合成像的原理来看,它对部分容积效应伪像、旁瓣伪像、镜面伪像均有不错的抑制作用。然而,一些我们常用于辅助诊断的超声伪像也会受影响而削弱,如结石后方的声影、胆固醇结晶后方的彗星尾,以及囊肿后方的回声增强等。但是,相比空间复合成像对声像图整体的显著改善来说,这些影响就小多了。
空间复合成像在各超声仪器中的命名不一,Philips家叫SonoCT、GE家叫CrossXBeam,等等。大家可以在自家仪器上找一找,也可以询问相关厂家的软件工程师。
适当的运用空间复合成像,有益于提高我们对病灶的显示,赶紧试一试吧?
附:
图8:超声导声垫,辅助诊断图2中乳腺导管癌的利器。
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