超聲診斷技術(shù)的發(fā)展史

1、超聲診斷技術(shù)的發(fā)展史超聲診斷技術(shù)的發(fā)展史近10年來，隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、電子技術(shù)、壓電陶瓷等高科技的迅速發(fā)展和臨床診斷和治療的需求，使圖像質(zhì)量和分辨率越來越高，超聲診斷范圍和信息量不斷擴(kuò)充。當(dāng)前超聲診斷已從單一器官擴(kuò)大到全身，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，從定性到定量，從模擬到全數(shù)字化，從單參數(shù)到多參數(shù)，從二維到三維顯示，多普勒彩色血液顯示代替了創(chuàng)傷性導(dǎo)管檢查，形成了一門新興的科學(xué)——介人性超聲學(xué)，大大擴(kuò)充了超聲診斷治療范圍，提高了診斷的特異性和信息

2、量。由于其損傷性小，電離輻射輕，價(jià)格低廉，易被患者所接受，目前已成為發(fā)展最快的成像技術(shù)。所以，超聲診斷設(shè)備是一種高科技產(chǎn)品，在某種程度上反映一個(gè)國家的科技進(jìn)步水平。世界上的超聲診斷設(shè)備生產(chǎn)國有美國、日本、德國、澳大利亞、意大利、丹麥、韓國和中國。美國、日本生產(chǎn)的超聲診斷設(shè)備占世界超聲診斷設(shè)備的70％。1995年世界超聲診斷設(shè)備市場達(dá)20億美元。僅1998年我國即進(jìn)口超聲設(shè)備2242l萬美元，出口超聲設(shè)備21633萬美元。超聲成像設(shè)備大致

3、可分為通用型、心臟科和小器官／血管用等三類。不難看出超聲診斷設(shè)備的需求量很大，特別是中、高檔超聲診斷設(shè)備。下面介紹幾種超聲診斷技術(shù)的最新進(jìn)展。一、全數(shù)字化技術(shù)。全數(shù)字化技術(shù)帶來了圖像的高質(zhì)量，使超聲成像系統(tǒng)具有更高的可靠性和穩(wěn)定性。1987年美國ATL公司研制出世界上第一臺(tái)前端全數(shù)字化超聲診斷系統(tǒng)以來，該技術(shù)已成為現(xiàn)今超聲診斷系統(tǒng)最先進(jìn)的平臺(tái)。全數(shù)字化技術(shù)的關(guān)鍵是用計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字聲束形成及控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)再與工作在射頻下的高采集率A

4、jD變換器及高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)結(jié)臺(tái)起來形成數(shù)字化的核心。它包括有三個(gè)重要技術(shù)：（1）數(shù)字化聲束形成技術(shù)；（2）前端數(shù)字化或射頻信號(hào)模數(shù)變換技術(shù)；（3）寬頻探頭和寬頻技術(shù)。前端數(shù)字化后，分辨率改善30％，動(dòng)態(tài)范圍增加48dB，隨機(jī)噪聲降低1／3。超高密度陣元（512、1024陣元）探頭，并可使探頭的相對(duì)帶寬超過80％。面陣超高密度陣元探頭的出現(xiàn)，使二維聚集成為可能，它能同時(shí)改善側(cè)向分辨力和橫向分辨力。而寬頻探頭結(jié)合數(shù)字聲束形成和射頻數(shù)字

5、化使現(xiàn)今的全數(shù)字化系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)寬頻技術(shù)，該技術(shù)可避免使用模擬式儀器損失50％以上頻帶信息的弊端。所以寬頻探頭和寬頻技術(shù)，不僅能解決分辨力和穿透力的矛盾，而且信息量豐富，有可能獲取完整的組織結(jié)構(gòu)反射的寬頻信號(hào)。真正的數(shù)字式超聲診斷儀應(yīng)從波束形成到信號(hào)轉(zhuǎn)化的全過程采用數(shù)字處理，圖像分辨率要比64—128通道的模擬式超聲診斷儀要高出2倍以上。因超聲的關(guān)鍵技術(shù)是分辨率。數(shù)字式超聲采用數(shù)字波束形成技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)像素聚焦超聲，實(shí)現(xiàn)完全沒有失真的超聲圖

6、像。全數(shù)字化超聲診斷儀是在數(shù)字波束形成的基礎(chǔ)上，包括數(shù)字圖像管理和數(shù)字圖像傳送，無失真的圖像存儲(chǔ)和調(diào)用，采用PACS（影像存儲(chǔ)與通訊系統(tǒng)）的DICOM界面，運(yùn)算快、容量大，無失真圖像傳送。2000年美國GE公司發(fā)明的數(shù)字編碼超聲技術(shù)是對(duì)超聲脈沖進(jìn)行編碼和解碼，從而將數(shù)字化超聲進(jìn)一步前推到超聲波束，達(dá)到了將有用的微弱信號(hào)提升放大，抑制不需要的超聲回波信號(hào)。多方面改善了超聲波圖像的質(zhì)量，更為編碼M次諧波（CodedHarmonics）等一系

7、列臨床應(yīng)用技術(shù)奠定了基礎(chǔ)?？傊?，全數(shù)字化技術(shù)保證了超聲診斷設(shè)備圖像更清晰、更準(zhǔn)確，分辨率更高，大大提高了超聲診斷的準(zhǔn)確率，直接決定著超聲診斷設(shè)備的整體質(zhì)量。本世紀(jì)末90％以L的B超將采用前端數(shù)字化，這是必然趨勢。在一定程度L可解決帶寬、噪聲、動(dòng)態(tài)范圍、暫態(tài)特性之間的矛盾，改善分辨力30％，動(dòng)態(tài)范圍增加48dB，隨機(jī)噪聲降低＊。所以說超聲圖像處理的潮流是數(shù)字化圖像替代模擬方式的一次飛躍。二、M維超聲成像技術(shù)。70年代中期人們開始探討發(fā)展三

8、維超聲成像技術(shù)，自80年代后期開始，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)信號(hào)的信息量加在常規(guī)的二維圖上進(jìn)行成像的，它顯示血流或組織的運(yùn)動(dòng)情況。CDE雖不能表示彩色血流的方向和速度，但有很高的空間分辨力，對(duì)小血管的低速血流很敏感，目前已能顯示0.mms低速的血流。日本東芝公司將CDFI和CDE兩者所長結(jié)臺(tái)起來，發(fā)明了一種DPA（方向能量圖），既能對(duì)低速血流的敏感性，又有彩色多普勒的方向性。CCD（彩色多普勒速度能量圖）是近年來開發(fā)的新技術(shù)對(duì)血流顯像更簡便、更敏

9、感。尤其是可顯示心肌內(nèi)的冠脈穿插支，對(duì)冠心病的研究開拓了新領(lǐng)域。美國GEFIOW的專利技術(shù)得到更好的血管及血流圖像的空間分辨率和時(shí)間分辨率，能動(dòng)忘清晰地看到血流的運(yùn)動(dòng)和血管壁的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。是超聲技術(shù)的新突破。QTV（定量組織速度成像）技術(shù)是近年興起的新技術(shù)，是定量分析心肌存活性的新手段。以原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和超高幀頻為基礎(chǔ)，克服了傳統(tǒng)多普勒心肌成像的局限性，因此臨床上可廣泛地應(yīng)用于冠心病、高血壓、心肌病、心臟電生理等方面的檢查。今年Gesys

10、temFive型高檔數(shù)字多普勒超聲診斷儀推出的AMM（直線解剖M型）技術(shù)，發(fā)展了傳統(tǒng)M型超聲心動(dòng)圖技術(shù)。在360”范圍內(nèi)任意取樣對(duì)心臟各室壁均能精確觀察其厚度及增厚情況，也有利于射血分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確測量。在不同時(shí)期存儲(chǔ)二維超聲心動(dòng)圖基礎(chǔ)上得到的M型圖像，在不同時(shí)期存儲(chǔ)的二維超聲心動(dòng)圖上得到的M型圖像，可比較同一患者不同時(shí)期多個(gè)室壁節(jié)段運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)了解治療及判斷預(yù)后均有重要意義。CMM（曲線解剖M型）于二維彩色多普勒速度圖像之上，將“M型曲線”

11、放置于掃查切面內(nèi)任意一段心肌，其取樣線走向可為任意方向、任意形狀，并可置于心肌壁中央，然后獲得實(shí)時(shí)的二維彩色多普勒?qǐng)D像中掃查切面內(nèi)所有心肌節(jié)段的舒縮運(yùn)動(dòng)時(shí)相信息，以及速度、運(yùn)動(dòng)幅度、加速度、能量及應(yīng)力率等局域心肌功能指標(biāo)。與定量組織速度成像（QTVI）技術(shù)結(jié)臺(tái)，給心肌缺血、心肌激動(dòng)順序及多節(jié)段心肌運(yùn)動(dòng)分析帶來了新的手段。近年開展的AQ（超聲聲學(xué)定量技術(shù)）、CK（彩色寶壁運(yùn)動(dòng)成像技術(shù)）技術(shù)可用于心內(nèi)膜自動(dòng)描記，方便的觀察心臟室壁運(yùn)動(dòng)。心臟

12、超聲軟件也十分豐富。有些高檔次心臟彩超可以報(bào)告川多種心臟檢測參數(shù)，對(duì)臨床診斷各類心臟疾病極有價(jià)值。腹部彩超除作其它腹部臟器檢查外都裝有豐富的產(chǎn)科軟件，可方便的檢出胎齡，從而準(zhǔn)確方便地判定胎兒發(fā)育狀況及報(bào)告、羊水指數(shù)及多項(xiàng)胎兒發(fā)育參數(shù)。高檔彩超，特別是三維彩超都裝備了變頻探頭、寬頻探頭及超聲CT軟件，使圖像更清晰更逼真，分辨率更強(qiáng)，臨床應(yīng)用更廣泛。今天的彩色超聲多普勒所顯示的灰階和彩色圖像質(zhì)量對(duì)體內(nèi)流體（血液）的敏感程度均達(dá)到理想程度。所

13、以說彩色超聲多普勒設(shè)備的開發(fā)成功是超聲醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑。五、換能器技術(shù)的發(fā)展。高頻超聲波可以分辨更細(xì)微的病灶，提高圖像的軸向分辨力。高檔換能器是保證超聲診斷圖像分辨率和高清晰度的關(guān)鍵技術(shù)。制作振子的壓電材料有單晶、多晶、壓電聚合物復(fù)臺(tái)壓電材料、壓電高分子材料（聚乙烯共聚物）等。90年代日本用聚乙烯共聚物制作的線陣超聲換能器性能良好。90年代后，國外幾個(gè)主要公司都研制出高水平的各種換能器，高密度線陣探頭已做到196元，相對(duì)帶寬達(dá)

14、80％，超寬帶換能器可以保證臨床診斷所需要的探測深度并獲得最佳的圖像質(zhì)量。工作頻率從ZDMHZ可做到60MHZ，在血管及內(nèi)窺鏡超聲成像中，已采用頻率為2040MHZ的換能器。適用于皮膚病變檢查用的60－100MHZ探頭已研制成功，超高頻和超聲后向散射顯微鏡的頻率范圍也達(dá)到40—100MHZ，被用于皮膚、眼前房、冠狀動(dòng)脈內(nèi)成像。凸陣的曲率半徑可小于10nun。環(huán)陣換能器為一代扇掃探頭，可實(shí)現(xiàn)二維全程動(dòng)態(tài)聚焦，改善橫向和切片分辨力，在焦區(qū)內(nèi)