超声造影全面总结

声学造影全面声学造影全面总结总结 编辑整理 李智 创建日期 2003 年 12 月 最后一次更新日期 2005 12 23 编者声明 本文的目的是为了总结造影剂成像基础知识和发展历史 并对目前各公司主要的造影 技术进行初步阐述 本文中的信息来源于多种正式和非正式的媒介 因此 本文仅代表 编者的个人观点 编者不对其中结论的正确性承担责任 如发现有误 欢迎与编者交流 目目录录 第一部分第一部分 基基础础知知识识 线线性与非性与非线线性 性 机械指数 机械指数 造影造影剂剂原理原理简简述 述 造影造影剂剂微泡的微泡的历历史 史 为为什么要使用造影什么要使用造影剂剂 造影造影剂剂的的临临床床应应用 用 造影造影剂剂成像技成像技术术的分的分类类 第二部分第二部分 SequoiaSequoia 平台提供的造影平台提供的造影剂剂成像技成像技术术及功能 及功能 PCI 能量对比造影技术 Power Contrast Imaging ADI 造影剂探测成像技术 Agent Detection Imaging CCI 相干对比造影技术 Coherent Contrast Imaging CPS 对比脉冲系列造影成像技术 Contrast Pulse Sequencing ADIADI 原理 原理 CPSCPS 原理原理 CPSCPS 的的优势优势 第三部分第三部分 关于定量分析关于定量分析 百百胜胜超声造影技超声造影技术术 PhilipsPhilips 超声造影技超声造影技术术 TOSHIBATOSHIBA 超声造影技超声造影技术术 GEGE 超声造影技超声造影技术术 第五部分第五部分 常常见问题见问题与解答与解答 1 问 为什么说西门子的 CPS 技术是世界上最先进的造影剂成像技术 2 问 其他公司都在主推什么造影剂技术 3 问 目前各公司的造影剂技术在临床应用上大致处于什么水平 4 问 目前在国内都能使用哪些造影剂 5 问 超声造影与 CT 和 MRI 造影相比有哪些优势和不足 6 问 百胜的 CnTI 技术号称 MI 最低可达 0 01 且可以显示直接声压强度的 数值 DP 值 如何应对 7 问 百胜和 ALOKA 等公司都声称已经拥有了造影剂二维双幅实时对比显示 的技术 如何应对 8 问 有人说东芝的高级动态血流成像可以看到肿瘤内部的细微血管 分辨 率比 CPS 好 如何应对 9 问 很多公司都有微血管成像技术 为什么西门子没有 10 问 CPS 技术中的精确微泡爆破技术有哪些方式 有什么用处 11 问 在哪里可以获得有关声学造影的临床文章 第一部分第一部分 基基础础知知识识 线线性与非性与非线线性 性 数学角度 设有两个变量 x 和 y 如果可以用 y kx b k b 均为常数 来表示 则称 x 与 y 之间是线性关系 在图形上 x 与 y 的这种关系可以表示成一条直线 如果 x 与 y 不存在 这种表达方式 则二者的关系为非线性 直观理解 如果 x 的改变引起了 y 的改变 且二者的变化之间存在固定的比例关系 如同 时增大 2 倍 则二者为线性关系 否则为非线性关系 对于超声系统来说 考虑某个介质 如果发射超声信号增大一倍 回波信号也增大一倍 则该介质为线性表现 否则为非线性表现 造影剂微泡在超声照射下将会扩张和收缩 但 由于内部含有气体 因此在超声照射下易于在超声照射下易于扩张扩张而不易于而不易于压缩压缩 这这就就产产生了非生了非线线性的回性的回 波信号波信号 机械指数 机械指数 超声波在人体内会产生三大效应 热效应 空化效应和声流 多数学者认为 ISPTA 空间峰 值时间平均声强 为生物学效应的主要指标 但未能明确表达超声的热效应和空化效应 1995 年以后 国际上提出了机械指数 MI 和热指数 TI 的概念 机械指数 MI Mechanical Index 指超声在弛指超声在弛张张期的期的负压负压峰峰值值 单单位位 MPaMPa 与探 与探头头中心中心频频 率 率 单单位位 MHzMHz 的平方根的比 的平方根的比值值 用来反映超声在人体内可能造成的空化效应和声流 从 而保证安全性 一般 MI 低于 1 0 认为无害 但对于特殊检查项目 如眼球 胎儿等 应调 至更低 在进行声学造影时 超声波信号会破坏微泡 减少微泡在体内的存在时间 机械指数用 来反映超声信号的强弱 造影造影剂剂原理原理简简述 述 超声波 扩 张 收 缩 原始大小 1 血液对超声的反射体主要是红细胞 但常规血液中红细胞对超声的反射非常微弱 只 相当于组织细胞的千分之一 因而无法利用二维灰阶成像的原理来看到血流状况 只能利用红细胞运动时对超声产生的多普勒效应 2 造影剂是一种经过处理的特殊微泡 注射后进入血液循环 微泡在超声作用下产生 以下几种表现 破坏 当 MI 0 7 或 0 8 时 微泡被超声打破 并在瞬间产生强烈回波信号 谐振 当 0 7 0 8 MI 0 2 0 3 时 微泡产生非线性谐振 反射 当发射超声机械指数 MI 0 1 微泡不产生非线性谐振 而表现得像普通的 人体组织一样线性振动 因此 要想观察到造影增强的效果 必须使入射超声满足前两条之一 3 造影剂注射后 在不同组织的到达时间不相同 心腔通常在几个心动周期内就会灌 注 然后是心肌 而到达肝脏约需要 10 15 秒 到达浅表器官 子宫等脏器则需要半 分钟甚至更长时间 造影剂会随着血流循环至全身各部位 逐渐破坏 最终通过呼吸 系统排出 一部分经过肝脏代谢 4 造影射通常由肘静脉注射 有两种方式 一种是团注 bolus injection 有时也称 为弹丸注射 即在短时间内将一定剂量的造影剂迅速注射入静脉 另一种是连续注射 即按照一定速度持续不断的注射入静脉 造影造影剂剂微泡的微泡的历历史 史 早期的造影剂 无外壳的空气微泡 由双氧水 H2O2 或生理盐水经震荡后形成 可以 增强多普勒信号强度 但极不稳定 且微泡直径较大 无法通过肺循环 只能用于右 心显影和子宫输卵管造影 第一代商品化造影剂 有外壳的空气微泡 由人白蛋白溶液经过振荡后形成 稳定性 有一定提高 且可通过肺循环 但由于空气的可溶性较大 且在超声照射下微泡极易 被破坏 增强效果只能持续几秒至几十秒 主要产品有 Levovist Albunex 等 第二代商品化造影剂 有外壳包裹的大分子气体 如氟碳气体 六氟化硫等 由于大 分子气体不易溶于血液 使造影剂具有更好的稳定性和更均匀的微泡直径 增强效 果可持续几分钟 因而可以观察造影剂在组织内进入到退出的全过程 主要产品有 Sonovue Optison Definity Imagent 等 为为什么要使用造影什么要使用造影剂剂 早期的造影剂仅仅是为了增强超声回波信号 使得二维 M 型和血流的显示更加清晰 敏 感 随着第二代造影剂的出现 造影剂作为血池示踪剂对组织内部的毛细血管的回波信 号的增强 可以直接观察特定组织的二维结构和微循环的灌注和消退情况 由于不同病 变常常表现出特定的灌注 消退过程和增强特征 因此为临床鉴别诊断提供了新的方法 造影造影剂剂的的临临床床应应用 用 1 心脏方面可用于显示左室 LVO 或显示心肌 MCE 评估左室功能时 检查的准确性有赖于对心内膜的良好描绘 LVO 可显着提高心 内膜边界 从而对于成像困难的病人 把没有诊断意义的结果转变为有诊断意 义的结果 心肌声学造影 MCE 目前已成为研究冠心病的病理和生理的重要手段 应用领域 包括 评价存活心肌 评价冠脉血管内皮功能 评价介入治疗疗效 测量冠脉储 备功能等方面 2 腹部方面可用于显示肝脏 肾脏 子宫和卵巢等器官 肝脏 显示不同占位性病变 如原发性肝癌 转移性肝癌 局灶性结节增生等 的 血供特点 有助于肝占位性病变的诊断及鉴别诊断 提高肿块与正常肝组织的对 比度 有助于小肿块的发现 肾脏 肿瘤周围有血管环绕 超声造影能提高肿瘤彩色血流检出率 如鉴别肥大 肾柱与小肾肿瘤 子宫和卵巢 位置较深 低速血流和小血管难以显示 造影后能够清楚显示子宫 肌层和卵巢的彩色血流 可鉴别卵巢巧克力囊肿 子宫肌瘤 腺肌症等 产科 观察胎盘的血供情况 诊断胎盘早剥 胎盘植入等 3 超声造影在甲状腺 乳腺 术中超声等方面的应用也在不断深入开展 造影造影剂剂成像技成像技术术的分的分类类 尽管各公司造影剂成像技术的名称五花八门各不相同 但按照所使用的机械指数高低可 以分成两大类 早期的造影剂成像模式大多属于高 MI 而在 2000 年左右开始出现了低 MI 的成像模式 高机械指数 高机械指数 HighHigh MIMI 机械指数高会破坏微泡 但微泡破裂的瞬间可以产生大量非线性 信号 因而只能进行触发成像 该技术由于造影剂用量大 无法长时间观察充盈和弥散 的过程 因而逐渐被低机械指数造影成像方式取代 低机械指数 低机械指数 LowLow MIMI 机械指数低可以减少对微泡的破坏 进行实时连续成像 能够观 察造影剂从充盈到弥散的整个过程 为了在连续注射造影剂时观察再灌注的过程 通常 在成像中的某个时刻用高机械指数将微泡全部打破 并将该时刻设为初始状态 然后观 察造影剂的充盈 消退过程 从初始状态到达峰值的过程称为 Wash in 清空 进入过程 从初始状态到完全消退的过程称为 Wash in out 清空 进入 退出过程 第二部分第二部分 SequoiaSequoia 平台提供的造影平台提供的造影剂剂成像技成像技术术及功能 及功能 PCI 能量对比造影技术 Power Contrast Imaging 应用于心脏造影成像 采用高机械指数的超声波打破照射野的部分微泡 利用微泡 破坏的瞬间产生的大量非线性谐波信号进行成像 属于间歇成像方式 采用信号的 失相关性 Loss of Correlation 技术 检测多普勒能量信息 能量图 PCI 具备很 好的敏感度 但特异性一般 PCI 用于心脏 ADI 造影剂探测成像技术 Agent Detection Imaging 应用于腹部造影成像 采用高机械指数的超声波打破照射野的全部微泡 属于间歇 成像方式 采用受激声发射 Stimulated Acoustic Emission 技术 检测回波信号 强度 灰阶图 ADI 与腹部二维成像具有相同的空间分辨率 并可以将组织信号与 造影剂信号分离 但由于高机械指数破坏了造影剂 因此无法进行连续观察 ADI 用于腹部 CCI 相干对比造影技术 Coherent Contrast Imaging 应用于全身造影成像 采用低机械指数 对微泡破坏较少 因此可进行连续成像 CCI 使用单脉冲删除技术 Single Pulse Cancellation 与二维成像具有同样的时 间分辨率 但无法区别组织信号与造影剂信号 CCI 用于腹部和心脏 CPS 对比脉冲系列造影成像技术 Contrast Pulse Sequencing 应用于全身造影成像 是目前超声界唯一的能利用造影剂的全部信号进行成像的技 术 采用极低机械指数 延长了微泡的生存时间 具备最佳的空间分辨率和时间分辨 率 同时能够将组织与造影剂的信号完全分离 由于使用了非线性基波信号 大大提 高了信号强度 因而可以使用高频探头 最高 14MHz 进行乳腺 甲状腺等浅表器官 的造影研究 以及鼠 兔的心脏 肾脏造影的小动物实验等 CPS 用于心脏和腹部 SequoiaSequoia 平台平台 CadenceCadence 造影成像系列功能 造影成像系列功能 技技术术名称名称 PCIPCIADIADICCICCICPSCPS 中文中文能量能量对对比造影比造影 成像技成像技术术 造影造影剂剂探探测测 成像技成像技术术 相干造影相干造影 成像技成像技术术 对对比脉冲系列造比脉冲系列造 影成像技影成像技术术 推出推出时间时间较较早早 200020001999199920022002 原理原理打破部分造影打破部分造影 微泡 一次注微泡 一次注 射后可多次射后可多次进进 行 属于多普行 属于多普 勒成像技勒成像技术术 打破全部造打破全部造 影微泡 一影微泡 一 次注射后的次注射后的 瞬瞬时时效果 效果 二二维维成像技成像技 术术 单单脉冲脉冲删删 除技除技术术 属 属 于二于二维维成成 像技像技术术 调节调节多个脉冲的多个脉冲的 振幅和相位 去振幅和相位 去 除全部的除全部的线线性信性信 号 利用全部的号 利用全部的 非非线线性基波和性基波和谐谐 波波 机械指数机械指数高高高高低低极低极低 成像方式成像方式间间歇歇间间歇歇 连续连续连续连续 微泡破坏微泡破坏较较多多很多很多较较少少很少很少 使用技使用技术术失相关 失相关 LOCLOC 受激声受激声发发射射 SAESAE 单单脉冲脉冲删删 除除 SPC SPC 非非线线性基波性基波 检测检测信号信号多普勒能量多普勒能量二二维维二二维维二二维维 时间时间分辨率分辨率低低低低高高高高 空空间间分辨率分辨率低低高高低低高高 显显示方式示方式组织组织 造影 造影剂剂 二者合成二者合成 组织组织 造影 造影 剂剂 二者合 二者合 成成 二者合成二者合成组织组织 造影 造影剂剂 二者合成二者合成 支持探支持探头头 3v2c 3v2c 5v2c5v2c6C2 6C2 4C1 4C1 3v2c3v2c3v2c 3v2c 4v1c 4v1c 4V14V14C1 4C1 4V1 4V1 6C2 6C2 15L8 15L8 15L8w15L8w 优优点点高的造影高的造影剂剂敏敏 感度感度 能能够够区区别组别组 织织和造影和造影剂剂 适于使用适于使用 LevovistLevovist 高空高空间间分辨分辨 率 全率 全场场均均 匀 匀 高高帧频帧频 对对 造影造影剂剂的的 破坏少 没破坏少 没 有有闪烁伪闪烁伪 像 像 图图像均像均 匀匀 极佳的极佳的组织组织和造和造 影影剂剂的区的区别别 可 可 以打破造影以打破造影剂观剂观 察再灌注的察再灌注的图图像 像 增加造影增加造影剂剂的存的存 在在时间时间 减少造 减少造 影影剂剂使用量 高使用量 高 帧频帧频 全 全场场均匀均匀 性 支持性 支持 TEQTEQ 高 高 分辨率和穿透力 分辨率和穿透力 高敏感度和特异高敏感度和特异 性 性 不足不足间间歇成像 歇成像 敏敏 感性高特异性感性高特异性 不不够够 间间歇成像 歇成像 机械指数机械指数 不不够够低 穿低 穿 透力不透力不够够 好 不能区好 不能区 别组织别组织和和 造影造影剂剂 ADIADI 原理 原理 f0f02f0 Xmt 1 Xmt 2 发射组织响应 f02f0 造影剂响应 发射第一个脉冲 高 MI 组织和造影剂均产生基波和谐波信号 但该脉冲会打破造 影剂微泡 因此 在发射第二个脉冲时 造影剂微泡已不存在 只有组织产生基波和 谐波信号 两次回波信号相减 就能得到纯净的造影剂信号 CPSCPS 原理原理 发射脉冲中包括 第一个波 半波正向 回波中包括组织线性基波 半波正向 造影剂非线性基波 造影剂 非线性谐波 第二个波 全波反向 回波中包括组织线性基波 全波反向 造影剂非线性基波 造影剂 非线性谐波 第三个波 半波正向 回波中包括组织线性基波 半波正向 造影剂非线性基波 造影剂 非线性谐波 三个波形相加 可完全消除组织基波 得到造影剂非线性基波 造影剂非线性谐波 之所之所 以造影以造影剂剂的基波不会被抵消 是因的基波不会被抵消 是因为为第二次接收的波形中 造影第二次接收的波形中 造影剂剂基波信号的形式并不基波信号的形式并不 是第一次和第三次的相加 非是第一次和第三次的相加 非线线性的体性的体现现 能能够够在短在短暂暂的的时间时间内内连续发连续发射振幅和相位都不相同的多个脉冲信号 体射振幅和相位都不相同的多个脉冲信号 体现现了了 SequoiaSequoia 相相 干成像的干成像的优势优势 上图 左侧为回波信号的时域成份 右侧为对应回波信号的频域成份 注意不同颜色的 虚线和实线分别代表组织和造影剂的回波信号成份 原理中需要明确以下问题 1 只要 MI 大于一定值 如 0 1 造影剂只产生非线性信号 不产生线性信号 2 组织产生线性基波和非线性谐波 3 无论是组织还是造影剂 基波能量明显高于谐波 4 与造影剂的非线性谐波信号相比 组织的非线性谐波信号非常微弱 可以忽略不计 CPSCPS 的的优势优势 1 基于 Sequoia 的相干脉冲发射技术和可编程的波形发生器 Programmable waveform generator 同时调整脉冲的振幅和相位 可以在造影剂成像时实现以下技术 精确 脉冲整形 precise pulse shaping 动态发射聚焦 dynamic transmit focusing 等 从而提高造影图像质量 而其他公司的造影成像技而其他公司的造影成像技术术大多不能与其他先大多不能与其他先进进成像技成像技 术术同同时时使用使用 2 基于 Sequoia 的相干图像形成技术 可以从组织信号中识别和区分组织和造影剂信 号 是目前唯一能在低机械指数的情况下完全分离在低机械指数的情况下完全分离组织组织和造影和造影剂产剂产生的基波信号并生的基波信号并 实时实时双幅双幅对对比比显显示的技示的技术术 而其他技术只是简单的将全部基波信号去除 3 由于造影剂成像时要使用正常组织的灌注情况作为参考 因此在注射造影剂之前对 基础灰阶图像的调节非常重要 Sequoia 使用 TEQ 均衡成像可以快速优化造影剂过 程中的图像 节省大量调节时间 减少操作者对结果一致性和可重复性的影响 4 造影剂成像应用频率范围 1 5MHz 14MHz 由于使用了非线性基波信号 大大增加了 信息量 因此可以使用高频探头 最高 14MHz 进行浅表小器官 乳腺 甲状腺 的造影 成像 及小动物实验 鼠 兔的心脏 肾脏等 研究 5 具备精确微泡爆破的控制技术 可以单次爆破 连续爆破等 可以反复爆破并观察造 影剂再灌注的过程 从而最大程度地利用造影剂微泡进行成像 6 可以将多普勒能量图与造影剂成像进行融合显示 血管分支结构由彩色多普勒能量 图直接显示 灌注情况由二维灰阶强度信号显示 7 全部造影剂成像的过程可以进行编程预设置 从而实现标准化的操作流程 增加结 果的可比较性 8 强大的在线 ACQ 和脱机 CUSQ 分析软件 可对造影剂的成像结果进行时间强度曲线 的定量分析 第三部分第三部分 关于定量分析关于定量分析 由于超声造影的实时性 使得造影剂从到达到消退的全过程可以连续观察 并保存下来 进行定量分析 目前主要的分析方法是操作者定义感兴趣区 ROI 由系统分析 ROI 内 部造影剂强度随时间变化的过程 进而得到时间强度曲线 TIC 造影剂注射方式不同 时间强度曲线的形式也不同 团注 bolus 的曲线是指示剂稀释曲线 包括充盈和消退 的过程 而持续注射的曲线上只有充盈过程而没有消退过程 造影剂到达组织并开始增 强这一过程中 时间性非常重要 而时间强度曲线上可以测量某些反映造影剂到达过程 的时间参数 到达时间 AT Arrival Time 是指造影剂的强度相对初始状态发生显着变化时 ACQ 软件中用阈值常数表示 用户可修改 所经历的时间 达峰时间 TTP Time To Peak 从初始状态到造影剂信号强度达到最大值所经历 的时间 TIC 时间强度曲线 由于时间强度曲线由采样点组成 直接测量该曲线所得到的参数 重复性和一致性均不 够理想 而 ROI 的位置变动对曲线上采样点的数值也会产生很大的影响 因此通常将时 间强度曲线进行函数拟合 目前比较常用的函数是指数函数 该函数主要用来拟合连续注射时 flash replenishment 过程的时间强度曲线 在某一时 刻用高机械指数将微泡全部爆破 并将该时刻设为计时起点 观察造影剂再次灌注并达 到峰值的过程 wash in 其中主要参数包括 基础信号强度 BI 是初始时刻信号强度 增强幅度 A 指数函数的极大值与基础信号强度 BI 的差值 反映曲线的上升速率 有时也可以用 1 代替 此时 充盈时间 表示从 BI 增强到 A 的 63 所需要的时间 用单指数函数进行拟合的结果 这里需要注意 到达时间 AT 达峰时间 TTP 和峰值强度 PI 是时间强度曲线上的特征参 数 只与 ROI 的采样点有关 与拟合函数无关 而基础强度增强幅度 A 和上升速率 是 指数函数的特征参数 因此 A 和 PI 之间不存在固定的数学关系 另一种可用来拟合的函数是 Gamma Variation 函数 形式为 该函数主要用于拟合造影剂团注后的时间强度曲线 表示造影剂清空 进入 退出 wash in out 的全过程 造影剂注射方式团注 bolus 连续注射 时间强度曲线的 形式 零 增强 峰值 消退零 增强 峰值 适用的拟合函数 Gamma 函数指数函数 函数参数 a b I0 A BI 拟合假设造影剂在某一时刻被瞬间 注入静脉 然后按指示剂 稀释原理通过单室腔 造影剂在零时刻被爆破 然后以一定速度连续到达 目标区域 优点 适于组织灌注情况 缺点 只适用于表达大血管 对 组织灌注情况拟合度较低 对低速血流的灌注拟合度 较低 关于造影剂定量分析所使用的拟合函数和相应的算法不局限于指数函数和 Gamma 函数 其他几种函数目前仍处于研究阶段 目前超声设备上提供的分析软件大多数是自动计算 出时间强度曲线和拟合曲线及相应的特征参数值 而其精确度还需要进一步验证 对于 分析软件得出的结果 国内超声界尚未得出普遍意义上的结论 计算时间强度曲线时可以采用两种信号 一种是使用系统在检波合并后第一次逆运算的 线性化信号 即原始声学信号 另一种是使用原始信号经过前处理 数字扫描变换 DSC 和后处理 如边界增强 对数压缩等 之后得到的视频显示信号 视频信号 视频信号与 原始信号之间没有直接映射关系 理论上并不能真实反映 ROI 中实际的造影剂微泡浓度 而使用反对数压缩后得到的原始声学信号才更加客观 但视频信号只有 256 个灰阶 相 当于 30dB 左右的动态范围 这样可以减少过亮的数据点对整个结果的影响 因此 目 前很多研究仍然使用对数压缩后的视频信号进行定量分析 下表是两者间关系的简化表 示 对数压缩 声学信号 动态范围高 视频信号 动态范围低 反对数压缩 ACQ 软件可以由操作者选择使用对数或反对数压缩的数据 在造影成像过程中 受操作者手法 病人呼吸等影响 很难保证 ROI 位置的固定 因此 在 ACQ 定量分析软件中采用了自动追踪的方法 这是一种基于互相关技术的匹配方法 有两种方式供用户选择 刚体方式 rigid body 只将图像进行平移和旋转 而不改变图 像内部像素点的相对位置 扭曲方式 warping 将图像分解成若干小区域 计算每个小区 域的帧间互相关 按照最大互相关的原则将帧与帧之间的图像进行匹配 ACQ 软件中操 作者可以在这两种方式间加以选择 但这种自动追踪仅能解决相同平面内的较小的位置 变动 对于脏器间发生较大的相对运动 或切面发生改变等情况 均不能取得理想的效 果 因此 在造影成像过程中 要求切面固定 病人平稳呼吸 否则难以进行定量分析 扭曲方式示意图 第四部分第四部分 不同厂家的技不同厂家的技术对术对比比 除西门子以外 百胜 Philips 东芝 GE 在声学造影方面也开展了相应工作 百百胜胜超声造影技超声造影技术术 低机械指数的谐波能量成像 LM HPI 使用低机械指数发射超声波 提取回波信 号中的二次谐波的多普勒能量信息 应用于腹部 敏感度高但特异性差 造影剂 用量较多 造影剂三频段接收技术 C3 Mode 使用高机械指数发射超声波 提取回波信号 中的 1 2 次谐波 基波和 2 次谐波的多普勒能量信息 应用于腹部 减少造影剂 用量 实时造影匹配成像 CnTI 发射纯的基波信号 接收时主要处理二次谐波信号 使用低机械指数 支持高频探头 用于全身 造影剂微血管灌注成像 CMI 对于微细血管内逐个通过的气泡进行成像的方式 采用累积多帧图像并加以融合的方法 可以显示微血管灌注情况 可以用彩色 多普勒速度和能量模式显示 支持双幅动态显示和 Wash in out 分析 3D CnTI 使用带定位装置的常规探头进行扫描 重建出静态三维图像 该功能 与 CnTI 造影剂技术相结合 以获得肿瘤的三维图像 技术推出时间 机械指数造影信号 应用领域 CnTI2001 低 MI 二维 全身 C3 Mode2000 高 MI 二维 腹部 LM HPI 较早 低 MI多普勒腹部 Flash 较早 高 MI多普勒全身 CMI2003 低 MI 和高 MI多普勒腹部 百胜超声造影的主要问题 1 无法利用造影剂的非线性基波频率 因此 对造影剂的敏感度受到影响 为达到临床 需求 通常要使用比 CPS 更大剂量的造影剂 或者提高发射功率和机械指数 2 进行造影时 百胜所宣传的各种图像优化和后处理功能均无法使用 二维图像噪声 较大 3 无法在实时状态下完全分离组织和造影剂的信号 因此不支持双幅动态分别显示二 维图像和造影剂图像 4 由于百胜的造影剂成像技术发射窄频信号 通常使用的宽频探头在进行造影剂成像 时不能最大程度接收 与探头的品质因数 Q 有关 因此为达到好的成像效果 需要 使用专用的造影成像探头 大大增加购买设备的支出 5 3D 造影 仅能获得静态 3D 效果 无法观察不同时相的情况 3D 成像依赖外接的定位 装置 PhilipsPhilips 超声造影技超声造影技术术 Philips 造影剂技术由 ATL 和 HP 分别独立开发 在 ATL 的 HDI 5000 上使用的技术包 括 PIH PPIH ADI MVI 在 HP 的 SONOS 5500 上使用的技术包括 PMI MPP 等 脉冲反相谐波成像 PIH 发射两次相位相反的超声信号 抵消基波 保留谐波 相 比以往的造影剂谐波成像技术 可以使用宽频信号进行成像 提高轴向分辨率 可用于高 MI 和低 MI 在两组发射波形之间 组织本身如果发生微移 基波将不 能完全抵消 形成噪声 在造影图上将发生背景增强的现象 而理想状况下 造 影剂到达以前背景图像应当是全黑的 能量脉冲反相谐波成像 PPIH 发射三组以上的脉冲信号 组织运动使得每个信 号相位间隔相差一个很小的角度 通过小角度公式的近似计算 可以迭加消除 组织运动造成的相位差 保证基波被抵消时不会有太多剩余 该方法显示造影 剂的多普勒能量信号 用于高 MI 成像 造影剂探测成像 ADI 与西门子 ADI 技术类似 微血管成像 MVI 微血管中的微泡和红细胞均只能单个通过 不能与组织之间形 成足够的信号强度差异 难以直接从组织背景上观察到 但由于微泡在微血管 中运动很慢 可以将连续多帧图像迭加在一起并加以显像 这个过程类似于化 学中用电子云来描述电子的运动方式 能量调制技术 PMI 和多脉冲处理技术 MPP 发射不同幅度的脉冲信号 按比例放 大到相同幅度后相减 由于组织的线性特性和造影剂的非线性特性 消除组织 信号而保留造影剂信号 应用于实时 MCE 造影 技术推出时间 机械指数造影信号 开发者应用领域 PIH1996 高和低 MI 二维 ATL 全身 PPIH1998 高 MI多普勒 ATL 全身 ADI2000 高 MI多普勒 ATL 腹部 MVI2002 低 MI 二维 ATL 腹部 PMI2000 低 MI 二维 HP 心脏 MPP2002 低 MI 二维 HP 心脏 Flash2003 高 MI多普勒 Philips 心脏 TOSHIBATOSHIBA 超声造影技超声造影技术术 ADF 高级动态血流成像 宽频带血流显示技术 提高血管显示的敏感度和信噪比 注射造影剂后能够看到更为丰富的血管网络 高 MI 用于全身 高级动态血流成像 VRI 血管识别成像 用常规多普勒速度图显示大血管 用绿色显示灌注信号 用 于腹部的低 MI 成像方式 类似复合 CPS 成像 VRI 血管识别成像 1 5 次谐波成像及 1 5RSI 比率减影谐波成像 高 MI 成像用于心脏 MFI 微细血流成像 参见 Philips 的 MVI MFI 微血管成像 FEI 闪烁回声成像 类似 Flash 的高 MI 心脏造影 PSI 脉冲减影造影剂谐波成像 类似脉冲反相谐波 适于低 MI 的心脏实时造影 到达时间成像 用不同颜色编码显示造影剂不同的到达时间 到达时间成像 技术 机械指数造影信号 应用领域 ADF 高 MI多普勒腹部 VRI 低 MI多普勒腹部 1 5RSI 高 MI多普勒 心脏 MFI 低 MI 二维 腹部 PSI 低 MI 二维心脏 FEI 高 MI多普勒 心脏 GEGE 超声造影技超声造影技术术 CPI 编码脉冲反相 低 MI 用于全身 支持 L9 L7 VV7 平台 Accumulation 模式 类似 Philips MVI TAD PI TruAgent Detection Phase Imaging 低 MI 用于腹部 类似彩色取样框 可进行双幅对比显示 二维 二维 造影剂 TAD PI 模式 第五部分第五部分 常常见问题见问题与解答与解答 1 问 为什么说西门子的 CPS 技术是世界上最先进的造影剂成像技术 答 因为只有 CPS 可以利用造影剂所产生的非非线线性基波和性基波和谐谐波波信号 2 问 其他公司都在主推什么造影剂技术 答 到目前为止 百胜公司主要介绍 CnTI Philips 主要介绍 PIH 脉冲反相谐波技术 最进又提出了先进非线性脉冲序列技术 东芝主要介绍 VRI 血管识别成像技术 GE 主要介绍 CPI 编码脉冲反相技术 上述技上述技术术均均为为低低 MIMI 实时实时造影成像技造影成像技术术 3 问 目前各公司的造影剂技术在临床应用上大致处于什么水平 答 在腹部造影方面 百胜和西门子是最早致力于宣传推广造影成像的公司 都有大 量的造影用户群和临床应用资料 东芝从 2004 年开始在全国范围内大力推广 拥有 了几家重点客户和实际临床应用结果 Philips 虽然早在 1996 年就提出并实现了造 影剂谐波成像 但没有继续投入 到目前为止也没有提出更新的技术 因此造影成像 的用户和资料较少 GE 在这几家公司中起步较晚 且临床效果一般 因此虽然一直 宣传 但始终没有得到广泛认可 在心脏低 MI 造影方面 除西门子的 CPS 技术有比较多的临床应用结果以外 其他公 司的低 MI 实时灌注均没有取得明显进展 浅表器官的造影属于新兴领域 各公司都是在 2004 年左右才开始发展相应的技术 并进行临床应用 至今仍在研究过程中 4 问 目前在国内都能使用哪些造影剂 答 可以使用第一代造影剂 Levovist 和第二代造影剂 Sonovue 由于造影剂属于药 品 需要经过严格的临床实验和审批注册 因此其他几种第二代造影剂在国内暂时 无法