浅议医学超声波图像的三维成像技术研讨
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浅议医学超声波图像的三维成像技术研讨

2021-03-10 16:10:39 投稿作者: 点击:

【摘要】由于超聲波诊断系统具有非侵入性、实时产生器官动态图像以及移动方便等优点,超声波成像已经成为现代医疗诊断中不可或缺的系统之一,其中三维成像技术在其中占据非常重要的作用。本文在分析二维超声波成像的基础上,分析了现有的医学超声波三维成像技术。

【关键词】超声波图像 三维成像 表面成像法 体积成像法

【中图分类号】R722.12 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949(2014)08-0488-01

超声波图像也会因设定而产生不同的结果,包括:探头频率、扫描方向、扫描深度。因此解译一张超声波图像,不只要有对图像范围内组织与器官特性的了解,还要配合仪器的操作与设定,才能顺利解译图像所代表的意义。三维超声波图像技术在现代医学中具有相当重要的作用。本文在分析二维超声波成像的基础上,分析了现有的医学超声波三维成像技术。

1三维超声的成像技术

可靠的数据提取是得到精确三维超声图像的前提。采用二维面阵超声探头,使超声束在三维扫查空间中进行摆动,即可直接得到三维体数据。但二维面阵换能器的制作工艺限制了阵元数,使得三维图像的分辨率受到了一定的限制。目前已有使用二维阵列的超声成像系统面世。目前三维超声数据的提取仍广泛采用一维阵列探头。用一维阵列探头提取三维超声数据,需要外加定位装置,如目前临床广泛采用的一体化探头。该探头是将一个一维超声探头和摆动机构封装在一起,操作者只要将该探头放在被探查部位,系统就能自动采集三维数据。还有一种新型探头专门用于解决定位问题。该探头有三个阵列,中间的主阵列用于超声成像,与主阵列垂直的两个侧阵列用于提取定位图像。由于探头移动的连续性,所以定位图像两两重叠部分很大,可以通过两侧的定位图像确定两次采样间的位移、旋转,从而确定图像的空间位置。此外,还有一些文献提供了通过相邻图像的相关和图像的斑点噪声统计规律来确定探头侧向位移的方法。

2 三维超声的临床应用

2.1 三维超声在空腔脏器中的应用

2.1.1 胃、肠道疾病 嘱受检者适量饮水或灌肠后可建立良好的透声窗。清楚显示胃肠道隆起性病变与溃疡的大小、深度、边缘形态,观察恶性肿瘤的浸润深度、范围及与邻近组织、血管的立体位置关系,进行术前TNM分期,对协助临床制定相应的治疗方案,具有重要意义。

2.1.2 膀胱疾病 膀胱充盈后可形成极佳的透声窗,三维超声与二维超声一样清晰显示病变的形态、大小、数目、内部回声,同时三维超声还能显示病变的整体、表面形态及肿瘤对膀胱壁的浸润情况,从而提高了其诊断的准确性,并有助于肿瘤术前方案的抉择。对慢性膀胱炎症、憩室、结石、凝血块等膀胱疾病的诊断,也显示出优越性。

2.2 在实质性脏器中的应用

肝脏疾病 肝囊肿与肝脓肿二维超声诊断准确性较高,而肝癌与肝内其它性质占位性病变相互间的鉴别有时较为困难。三维超声可从不同方位观察肝表面和边缘轮廓,肿三维超声成像在临床上有广泛的应用前景。可用于精确测量和定位在产科临床上,三维超声成像可用于鉴别早期胎儿是否存在畸形以及检查各个孕期胎儿的生长发育情况;在心血管疾病诊断中,可用于多种心脏疾病以及血管内疾病的检查。尽管如此,由于价格和技术上的原因,目前三维超声成像尚未达到临床广泛应用的水平,也还有不少值得研究的问题。

2.3 在妇科的应用

三维超声对子宫实质性肿瘤的断,有一定辅助作用。对卵巢和输卵管病变(特别囊性变),可清晰显示其立体外形轮廓、内部结构、有无分隔与性突起、液体浑浊度等。对盆壁转移性病灶合并腹水的人,三维较二维超声的诊断价值更大。文献报道三维超声诊断附件区恶性肿瘤时,其敏感性由二维超声的80%增87%。此外,三维超声于术前可清晰显示恶性肿瘤浸及围脏器的情况,评价肿瘤与子宫、盆壁及髂血管的关系,为中能否切除肿瘤提供有价值的资料。与此同时,应用3CDE可以显示肿瘤内血管空间结构,并计算单位体积内的瘤血管密度,为肿瘤的定性诊断增加新的参考指标。

3 三维超声波成像

近年来,在临床的应用上,由于三维超声波成像系统的技术大幅改善,使得许多医疗研究领域不断地被开发,因而对病人的诊断以及管理上造成很大的影响。到目前为止,胎儿、心脏以及妇科方面等领域最受到大家广泛的关注。

在三维超声波成像中,首先建立三维结构的人体组织及器官。在临床上虽然医生或专业人员对人体结构上有了充份的了解,可是人体结构复杂,对超声波切面图像所代表的意义不能完全记忆;因此在超声波设备旁,常常都会附上辅助的?面图像,对应各主要部位超声波图像所代表的组织或器官切面位置,方便医生进行对比。近年来,计算机的运算速度不断提升,现在已经能在计算机上展现出逼真的3D ?体效果与多屏幕输出功能;在计算机所呈现虚拟现实中,创造出与真实空间相类似的环境。通过对象物?引擎的开发,更以可在虚拟环境中仿真物体的真实物?特性,进而发展虚拟现实等工具与系统,并广泛应用于建筑、工业、娱乐等领域。最典型的取得三维超声波图像的方法,是通过移动探头,以线性扫描(Linear Scan)、扇形扫描(Sector Scan)或是箭形扫描(Sagittal Scan)的方式,连续取得多张二维图像后,再给予图像间应有的相对空间位置,最后利用表面成像法或是体积成像法来实现三维成像。

4 结束语

综上所述,超声成像是临床上广泛使用的一种成像模式,在某些场合甚至是最好乃至唯一可用的成像模式。各种新技术新方法的开发和利用,使超声仪器的检测和诊断更为有效,应用范围也不断延伸,如用于观察病程的发展情况、细胞的代谢情况等。超声成像技术在过去、现在和将来都是医学影像研究的重点内容之一。随着技术的发展、研究的深入,将会有更多新发现和新技术用于超声成像。

参考文献

[1] 周永昌,郭万学.超声医学[M].北京:科学技术文献出版社,2006.

[2] 徐颖,龚渭冰.超声诊断学[M].2版.北京:科学出版社,2007.

[3] 程自峰,李永勤.超声医学设备原理及其发展趋势[J].常规医疗装备.2006,2(6):11-13.

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