超声成像新技术的物理声学基础及其应用

(3)常用测量指标[9]：背向散射积分技术的声学参数为背向散射积分值，包括：①图像峰-峰强度(peak to peak intensity，PPI)；②图像平均强度(average image intensity，AII);③图像强度标准差(standard deviation of image intensity，SDI)。PPI即取样容积内最强与最弱射频信号强度之差，AII与SDI即为取样容积内所有射频信号强度的平均值与标准差，单位均为分贝(dB)，最常用者为AII。在心脏研究中常用的指标有：①心肌背向散射积分值(IBS)。由于个体差异，现多采用标化(校正)背向散射积分值(IBS%)，以舒张末期心包的IBS值为100%，检测区IBS值与其相比即为IBS%；②心动周期心肌背向散射变化幅度(cyclic variation of integrated back scatter,CVIB)为心动周期中心肌IBS变化差值，是反映心肌运动的活性指标；③跨壁背向散射积分梯度(transmural gradient of IBS，TGIBS)，为心内外膜下1/2处心肌IBS值之比。
(4)测量方法：具有IBS分析功能的超声诊断仪均具有联机自动测量及显示功能。HP 5500在AQ设置下，对二维图像的感兴趣区取样后启动Sample-data键，仪器将在2.48s内自动测值62次，并以三种方式显示测量结果：①实时动态分析图：标记在测量的时间相位；②测值表：以表格形式显示测量结果；③坐标图：以坐标形式显示测量结果，可联机或脱机分析。
(5)应用：背向散射积分技术在腹部脏器的应用研究较少且不深入，顾再荣等[10]用该技术研究尿毒症，显示尿毒症患者肾实质IBS%明显高于正常人，晚期尿毒症患者肾实质IBS%显著升高，因此认为背向散射积分值能反应肾实质病变。笔者在动物实验及临床研究中发现，急性肾小管坏死性急性肾功能衰竭时肾皮质IBS明显升高，肾髓质IBS改变不明显；各种慢性肾病晚期肾实质(包括皮质和髓质)IBS明显升高，而肾脏病变早期肾实质IBS无明显改变。由于该技术在腹部脏器病变诊断中的研究较少，其临床应用价值有待进一步探讨。
2.2 声参量成像 此技术临床应用尚不普及，有的还处于理论阶段，因此本节仅简单讲述其物理声学基础。
(1)组织特性成像：组织特性成像(tissue statistic imaging，TSI)[1]目前主要是对组织的弹性参数(coefficient elasticity)及其分布进行测量和成像。其原理是利用特殊设计的声源(如聚焦调制或双束相交等)产生的低频间断性辐射力对待测组织进行激励(impulse)，测量其动态位移，据此计算出相应的应变，知道了应力和应变，就可求出其弹性参数，最后将组织的这种弹性参数以彩色或灰阶编码显示为声弹性图(sonoelastogram)。最近已有关于软组织切变模量分布及其成像的研究报道。这一新技术在组织定征、病变鉴别及器官老化诊断等方面，可能具重要的潜在应用价值。 
(2)非线性声参量B/A成像：B/A是描绘声波非线性效应的声学参量之一，是声波通过介质时产生非线性效应大小的一个量度，将B/A参量作为成像特性量进行的成像即Ｂ／Ａ声参量成像[1]。研究发现，此参量与其他线性声参量相比，对组织特性的变化特别敏感，已有研究表明，软组织中密度和声速等参量的差异小5%，而B/A参量的差异则可达50%，而且造影剂中微泡的共振还导致非线性参量B/A值的急剧增加，可比正常组织的B/A值高出数百倍。因此，将B/A声参量成像与超声造影技术结合，可望为超声组织定征和早期非占位性癌变的诊断开辟新的途径。但是，由于B/A参量不能在一般B超上用脉冲回波法直接测得，必须采用特殊发射波型，专门的信号提取和处理技术，并对接收数据进行换算和反演，才能重建出B/A值随位置分布的断面图像，即B/A参量的超声层析(CT)成像技术。目前该技术在理论及方法学上已较为成熟，但关于成像装置、重建软件的设计以及实时成像与显示等问题尚有待解决。
(3)声速及声衰减参量成像：声速及声衰减参量成像是以超声波在介质中的传播速度或超声波通过介质时的声衰减量为成像特性量进行成像的技术[11，12]。最近问世的新型设备UBIS 3000骨扫描仪能同时测量超声波在骨中的传播速度和声衰减量，并具有骨质测定成像系统，克服了以往无图像而造成取样的盲目性。国内外已有利用该技术诊断临床病例的报道[13]。声速及声衰减参量成像也有助于超声组织定征和早期非占位性癌变的诊断。