張 熙
法國(guó)聲科影像 市場(chǎng)部
極速成像平臺(tái)令超聲技術(shù)煥發(fā)新的生命
張 熙
法國(guó)聲科影像 市場(chǎng)部
幾千年來(lái),觸診一直是醫(yī)生診斷疾病不可缺少的檢查手段,很多有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生,通過感受病灶的軟硬度及其與周圍組織的關(guān)系,就可以了解疾病的性質(zhì)。不同性質(zhì)的軟組織,其軟硬度差異極大。然而如果病灶小、不在體表,醫(yī)生就很難靠手感受到。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們希望有一天,軟組織的硬度(彈性)也可以像解剖圖像一樣,定量地顯示在醫(yī)生面前。
20世紀(jì)90年代以來(lái),隨著探頭技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展,在超聲領(lǐng)域,發(fā)生著一系列的技術(shù)革新,使超聲由簡(jiǎn)單的以解剖結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的A超、B超發(fā)展到以血流探測(cè)為主的C(CFI)超、D(Doppler)超,最終發(fā)展到以硬度病理為基礎(chǔ)的E(Elasticity)超。其中,極速成像技術(shù)起到了重要的作用。
所謂“極速成像技術(shù)”,其實(shí)是極速成像技術(shù)、極速傳輸技術(shù)和極速處理技術(shù)的統(tǒng)稱。目前大多數(shù)的超聲平臺(tái),其采集圖像的幀頻最大不過幾百幀,但是極速成像技術(shù)打破了原有聲束成像對(duì)采集圖像的限制,不僅以馬赫?qǐng)A錐原理和分層聚焦原理為基礎(chǔ),激動(dòng)探頭晶體,在組織中產(chǎn)生大量剪切波(Sonic Touch?),還以平面波為基礎(chǔ),最高采集幀頻達(dá)到20000幀,有效地采集到組織內(nèi)極其微弱的剪切波運(yùn)動(dòng)軌跡(Ultrafast Imagining?),極速傳輸又以每秒3 GB的速度將數(shù)據(jù)傳輸,把剪切波運(yùn)動(dòng)軌跡輸入到軟硬件極速?gòu)?fù)合計(jì)算平臺(tái)(即極速處理平臺(tái)),從而得到二維平面上剪切波的即時(shí)運(yùn)動(dòng)速度(Q-box?測(cè)量),現(xiàn)代剪切波理論創(chuàng)始人Fink教授的研究成果表明:人體軟組織密度相差不大,其硬度主要由剪切波即時(shí)速度決定:E=3ρCs2。
這項(xiàng)技術(shù),被行內(nèi)人士稱為二維實(shí)時(shí)剪切波彈性成像技術(shù)(Shear Wave Elastography?,SWE?),并誕生了超聲剪切波彈性成像領(lǐng)域的標(biāo)桿:E-成像模式。
E-成像模式是極速成像技術(shù)的集大成者,它首次讓醫(yī)生看到:不同的病理變化,對(duì)于疾病的良惡性分期及病變程度的分級(jí)具有準(zhǔn)確的指導(dǎo)作用。在乳腺、甲狀腺、前列腺、肝臟等應(yīng)用中,得到了良好的證明。2013年,美國(guó)放射學(xué)會(huì)對(duì)超聲BI-RADS?分類做出重大修改,加入E-成像作為診斷乳腺腫物良惡性的指標(biāo),使3、4a類腫物的診斷準(zhǔn)確性大幅升高;2014年,世界超聲聯(lián)合會(huì)(WFUMB)又將E-成像的參數(shù)直接納入到乳腺腫物診斷及肝臟纖維化判斷的標(biāo)準(zhǔn)中。這標(biāo)志著E-成像帶來(lái)的超聲診斷變革已經(jīng)開始。未來(lái),隨著超聲處理平臺(tái)的進(jìn)一步發(fā)展,E-成像的應(yīng)用范圍和應(yīng)用價(jià)值會(huì)更加廣闊,目前在乳腺中,E-成像已經(jīng)可以從三維的角度,對(duì)乳腺腫物硬度進(jìn)行全面評(píng)估,被國(guó)內(nèi)外專家盛贊為“超聲成像的藝術(shù)”!
除此以外,科學(xué)家在極速成像技術(shù)的平臺(tái)上,還大力開發(fā)出極速多普勒技術(shù)和彩色脈搏波技術(shù),前者將同一心動(dòng)周期的血流參數(shù)一次性記錄下來(lái),集彩色多普勒和脈沖多普勒的優(yōu)勢(shì)于一身,一次性操作即可以將一大片組織的血流分布情況和血流的定量數(shù)據(jù)全部都記錄下來(lái);后者可在2 s內(nèi)將血管壁精確的運(yùn)動(dòng)記錄下來(lái),以距離/時(shí)間的簡(jiǎn)單公式,自動(dòng)顯示出血管壁相對(duì)探頭運(yùn)動(dòng)的速度,目前已有大量文章發(fā)現(xiàn),血管壁搏動(dòng)速度對(duì)各種血管病變(比如動(dòng)脈硬化早期病變)均可有效、方便、精確地預(yù)測(cè),以往超聲沒有極速平臺(tái),測(cè)量脈搏波速度需要十余個(gè)心動(dòng)周期,計(jì)算公式也頗為復(fù)雜和原始,相信有了聲藍(lán),對(duì)于超聲醫(yī)生測(cè)量脈搏波速度具有非常好的促進(jìn)作用,不僅如此,彩色脈搏波顯示的是兩時(shí)相的脈搏波速度,與以前傳統(tǒng)的脈搏波測(cè)量工具相比,更加客觀和精確。
放眼未來(lái),極速成像技術(shù)與傳統(tǒng)超聲成像技術(shù)相結(jié)合,將會(huì)使超聲這種價(jià)廉物美、無(wú)輻射、實(shí)時(shí)的影像儀器煥發(fā)出新的生命和光彩。
E-成像技術(shù)原理圖顯示組織真實(shí)彈性模量值(單位:kPa)