三維超聲成像技術(shù)的發(fā)展及臨床應(yīng)用(2)
三維超聲重建方法
圖像采集：
1,、 機(jī)械驅(qū)動(dòng)掃查：
平行掃查法：探頭由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以預(yù)定的速度和預(yù)定的間隔采集圖像。
旋轉(zhuǎn)掃查法：將探頭固定于某一透聲窗,，探頭圍繞某一軸心旋轉(zhuǎn)獲取圖像,。
扇形掃查法：探頭固定于某一位置，由機(jī)械驅(qū)動(dòng)呈扇形運(yùn)動(dòng)獲取圖像,，其掃查間隔角度可調(diào),。
2、 自由臂掃查法
3,、 三維探頭法：將晶片包容于一個(gè)探頭內(nèi),，其內(nèi)另有一機(jī)械裝置，可驅(qū)動(dòng)晶片作等距離扇形或環(huán)形掃查
4,、 三維電子相控陣方法
三維重建：將采集的原始圖像進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)并對(duì)圖像間的間隔進(jìn)行插補(bǔ),、平滑，形成立體數(shù)據(jù)庫(kù),。
臨床應(yīng)用
一,、在產(chǎn)科的應(yīng)用
二維超聲通常只對(duì)胎兒結(jié)構(gòu)進(jìn)行切面觀察,，因而有許多不足。
三維超聲不僅可以對(duì)胎兒體表結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面重建,，還可以用透明成像對(duì)胎兒體內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維成像，可從整體上對(duì)胎兒形體結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,，提高胎兒畸形的產(chǎn)前診斷率,，確定不同孕齡胎兒正常及病理形態(tài)。
1,、 不同孕齡的胎兒各器官的成像特點(diǎn)
onilla等應(yīng)用三維成像對(duì)64例孕5-40周的胚胎及胎兒不同階段進(jìn)行了詳細(xì)的觀察,。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)：孕5周可顯示卵黃囊，第六周可見胚胎,；并清晰顯示原始心管,；第八周可以辨認(rèn)手、手指和腳趾,；11周可見張嘴胎兒,；12周可辨認(rèn)男性外生殖器；13周上下肢和面部可完全顯示,。
2,、 胎兒生物學(xué)測(cè)量
估計(jì)孕周；評(píng)價(jià)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育情況,，了解有無宮內(nèi)發(fā)育遲緩（IUGR）,；診斷胎兒畸形。
3,、 胎兒泌尿生殖系統(tǒng)
通過三維超聲三個(gè)平面的平行移動(dòng),，可以清晰顯示多囊腎、腎臟發(fā)育不良等疾病,。
三維超聲表面成像能直觀準(zhǔn)確地顯示胎兒外生殖器的立體形態(tài),，對(duì)判斷兩性畸形及陰囊裂等疾病有重要價(jià)值。
4,、 胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)
許多學(xué)者通過大量的臨床實(shí)踐通過三維超聲成像診斷神經(jīng)管畸形（無腦兒,、腦脊膜膨出、脈絡(luò)膜囊腫等）,，利用血流彩色多譜勒信息建立的三維圖像可清晰顯示胎兒顱低Willis動(dòng)脈環(huán)結(jié)構(gòu),，對(duì)血管畸形等疾病的判斷有一定價(jià)值。
5,、 胎兒腹壁缺損
6,、 胎兒面部
胎兒面部觀察是高危妊娠超聲檢查的重要組成部分。面部畸形通常是染色體異?；蛱浩渌惓５囊粋€(gè)指征,。二維僅能顯示前額,、眼、鼻,、唇和耳朵,，三維更能清晰地觀察胎兒面部解剖極其相互關(guān)系。唇裂和腭裂是用常規(guī)二維難以確定的畸形,，10-15%胎兒唇裂和腭裂與其它畸形或染色體異常有關(guān),。Pretorius等對(duì)71例胎兒進(jìn)行面部觀察，結(jié)果可顯示68例胎兒面部唇結(jié)構(gòu),，其中5例唇部畸形,。（圖4）
7、 骨骼發(fā)育及畸形
三維較二維更容易全面觀察脊柱和胸廓連續(xù)性極其曲率,，從不同角度來觀察胎兒脊柱和胸廓有無異常,，正確診斷脊柱側(cè)彎、脊椎骨缺損,、胸廓變形等多種畸形,。
8、 胎兒心臟及血管
胎兒心臟的動(dòng)態(tài)三維圖像在準(zhǔn)確估計(jì)心室容積及其動(dòng)態(tài)變化,、測(cè)量射血分?jǐn)?shù),、判斷宮內(nèi)胎兒心臟先天性復(fù)雜畸形等方面可能提供一些有幫助的信息，但與MRI胎兒心臟三維重建相比,，尚不成熟,，測(cè)量的精確性需提高。
9,、 臍帶可直觀地顯示胎兒臍帶有無饒頸（饒?bào)w、饒肢）極其圈數(shù),，直觀顯示臍帶的纏繞,、打結(jié)等。
二,、在婦科的應(yīng)用
1,、子宮疾病應(yīng)用三維超聲顯像可獲取二維超聲不能得到的冠狀面的回聲信息，并能通過相互垂直平面上的平行移動(dòng)及旋轉(zhuǎn),，對(duì)感興趣結(jié)構(gòu)做全面分析,，如子宮畸形、子宮內(nèi)膜息肉,、黏膜下肌瘤等的判斷有較高價(jià)值,。
*子宮畸形：弓形子宮：子宮腔近宮底處有弧形內(nèi)凹；縱隔子宮：宮腔近宮底處有隔形成并向子宮下段延伸,，但未達(dá)宮頸處,；如宮底部有切跡形成,，其深度必不超過1cm,。雙角子宮：見相互獨(dú)立的子宮內(nèi)膜圖像。上畸形的區(qū)別主要有二項(xiàng)指標(biāo)：宮底部切跡的深度和宮腔內(nèi)縱隔的長(zhǎng)度,。三維超聲可以方便直接地測(cè)量這兩項(xiàng)指標(biāo),，對(duì)上述子宮畸形的診斷能達(dá)到量化的標(biāo)準(zhǔn),。而以往經(jīng)腹或經(jīng)陰道超聲對(duì)上述二項(xiàng)指標(biāo)不能直接測(cè)量,。有報(bào)道三維超聲用于判斷子宮畸形的敏感度與特異性均達(dá)100%，與傳統(tǒng)的子宮輸卵管X線造影術(shù)相當(dāng),，具有非侵入性,、無創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn),。*子宮內(nèi)膜息肉及子宮黏膜下肌瘤由于病變較小常規(guī)二維超聲難以作出診斷，經(jīng)陰道超聲已提高了檢出率,，但對(duì)二者不易鑒別,，經(jīng)陰道三維超聲增加了C平面的回聲信息，對(duì)二者的鑒別診斷能提供更多的幫助,。*子宮內(nèi)膜癌應(yīng)用三維超聲測(cè)量容積的方法可以準(zhǔn)確測(cè)量子宮內(nèi)膜癌的容積大小,，該指標(biāo)對(duì)子宮內(nèi)膜癌的診斷,、分期及預(yù)后有重要意義。在三維超聲出現(xiàn)之前,，尚無一種方法能準(zhǔn)確測(cè)量子宮內(nèi)膜癌的容積,。有報(bào)道以子宮內(nèi)膜容積大于13ml作為判斷子宮內(nèi)膜癌的標(biāo)準(zhǔn)，其敏感性高達(dá)100%,， 特異性為98.8%,，陽(yáng)性預(yù)測(cè)率為91.7%,，
明顯高于二維超聲以子宮內(nèi)膜厚度作為判斷子宮內(nèi)膜癌標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。
2,、 卵巢疾病
★三維超聲可以觀察囊性腫塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（內(nèi)腔是否單一,、內(nèi)壁是否光滑、有無隔膜等）,；
囊腫內(nèi)小的乳頭狀物,，二維超聲容易漏診，而三維超聲通過旋轉(zhuǎn)可直觀顯示其內(nèi)壁是否有乳頭狀突起,、形態(tài)是否規(guī)則,，能清晰觀察到乳頭狀物的表面、大小,、數(shù)目以及與囊壁的關(guān)系,；內(nèi)腔有隔膜時(shí),，三維超聲能清晰顯示隔膜的厚薄、隔膜表面是否光滑,、是否有局限性的增厚、表面是否有贅生物等,；
在判斷內(nèi)容物性質(zhì)方面三維比二維更優(yōu)越，如發(fā)現(xiàn)囊性腫塊內(nèi)有血凝塊,，其表面皺縮，多為巧克力囊腫,；如呈砂粒狀的皮脂液,，多為皮樣囊腫；如其內(nèi)有實(shí)變的結(jié)構(gòu),，可觀察實(shí)變區(qū)的范圍及表面形態(tài),，范圍大、基底寬,、表面明顯凹凸不平,，多為惡性，反之則為良性,。
★三維超聲在判斷婦科腫塊與周鄰臟器如膀胱,、直腸等的空間關(guān)系，對(duì)惡性腫瘤的浸潤(rùn)范圍及深度等方面可直觀顯示,。
★卵巢腫瘤的體積是良惡性判斷,、手術(shù)指征及療效判定必不可少的參數(shù)之一。Bonilla-Musoles對(duì)76名卵巢腫瘤婦女應(yīng)用二維和三維測(cè)定瘤體體積,，同時(shí)用水置換法測(cè)定腫瘤術(shù)后的瘤體體積進(jìn)行比較,，結(jié)果三維超聲體積測(cè)量更接近實(shí)際測(cè)量值。
3,、 監(jiān)測(cè)卵泡發(fā)育
三維能更準(zhǔn)確地測(cè)量卵巢及卵泡容積,，清晰觀察卵泡邊界、飽滿程度,，準(zhǔn)確指導(dǎo)和監(jiān)測(cè)排卵,，指導(dǎo)臨床用藥、治療不孕癥,。
4,、 宮內(nèi)節(jié)育器（IUD）
可清晰顯示IUD的形態(tài)、大小及類型,，在宮內(nèi)的準(zhǔn)確位置及異常植入子宮等,。
三,、在腹部,、小器官血管成像的應(yīng)用
1、正常臟器三維圖像的表現(xiàn)
（1）血管樹及其分支顯示充分：三維圖像從不同角度顯示正常肝,、腎,、脾血管樹分支，
較彩色多普勒血流顯像和能量圖增多,、完整,、清楚,由淺入深有層次感。并可見二維圖像難以顯露的微小血管,如腎弓形動(dòng)脈,門靜脈的四級(jí)分支,。
（2）血管的立體空間結(jié)構(gòu)清楚：三維動(dòng)態(tài)圖像以血管樹主干為中心,主干到末梢連續(xù)成像,
從不同方位分別出現(xiàn)單或多個(gè)血管樹的分支,如門脈樹右前葉,、右后葉下段支相互對(duì)應(yīng),較二維彩超更有立體感。血管樹局部放大可清晰顯示具體的細(xì)節(jié),如腎臟的葉動(dòng)脈,，三維血管造影呈魚刺樣對(duì)稱的排列,。肝內(nèi)門靜脈與肝靜脈兩種血管、腎、脾動(dòng)靜脈的2,、3,、4級(jí)分支, 三維圖像可動(dòng)態(tài)顯示從主干到大支，再到小分支逐漸增多,；兩種血管樹的分支呈相互交叉或平行的空間結(jié)構(gòu),。相鄰臟器如肝、脾與兩腎的血管樹同時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng),層次深度不同,襯托出臟器相鄰,肝脾覆蓋腎臟上極的立體解剖關(guān)系,。
（3）增強(qiáng)小器官血管樹的顯示：正常小器官血管細(xì)小,，走行彎曲，二維圖像僅部分可見,；三維重建后形成相對(duì)完整的血管結(jié)構(gòu),。如乳腺血管外側(cè)來自腋動(dòng)脈，內(nèi)側(cè)為乳內(nèi)動(dòng)脈的小分支,，血流朝向乳頭,，妊娠晚期血管增粗,血流更加豐富。正常甲狀腺,、眼底視網(wǎng)膜中央動(dòng)脈的血管樹均較二維彩色多普勒超聲清楚,。
（4）血管三維動(dòng)態(tài)造影：三維重建是圖像疊加的過程，似X線血管造影時(shí)造影劑充盈血管的表現(xiàn),。 三維成像由動(dòng)脈主干開始,依次到分支至末稍的過程似動(dòng)脈相,從末稍逐級(jí)增粗到主干似靜脈相,，為血管三維動(dòng)態(tài)造影。妊娠子宮見子宮動(dòng)脈及胎盤內(nèi)的血流自基底部穿過胎盤進(jìn)入臍帶,。
2,、病變臟器三維圖像的表現(xiàn)
（1）多血管型腫瘤：實(shí)質(zhì)性臟器的多血管型腫瘤，三維圖像顯示惡性腫瘤如肝癌血管增多,、粗細(xì)不等雜亂,，血流豐富,供血?jiǎng)用}增粗并朝向腫瘤病灶,其周圍有粗大的動(dòng)靜脈血流包繞。
少血管型癌瘤僅供血?jiǎng)用}增粗或血流包繞,，腫瘤本身回聲模糊,。
（2）功能亢進(jìn)性、血流旺盛病變：脾功能亢進(jìn),、甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)三維圖像顯示血管樹主干粗大
,，分支和末稍小支增多如網(wǎng)狀。而甲亢伴腺瘤局部血管充盈缺損,。妊娠胎盤內(nèi)外血管樹隨妊娠時(shí)間而增加妊娠晚期子宮,、胎盤血管樹多于早期。
（3）血管樹移位,、狹窄,、中斷：占位病灶侵犯血管時(shí), 三維圖像顯示血管樹移位,走向異常,或狹窄變細(xì) 分支中斷,。腹膜后腫瘤使腸系膜上動(dòng)脈向前移位、抬高,、壓迫,，并加寬血管與腹主動(dòng)脈的間距。 門靜脈內(nèi)多發(fā)性癌栓三維圖像顯示血流細(xì)狹或血流間斷,。
（4）少血管和無血管型病變?nèi)S圖像血管無特征性或減少：轉(zhuǎn)移性腎臟腫瘤三維圖像血管較少
,，因呼吸運(yùn)動(dòng)界面改變，形成病灶大小的相對(duì)輪廓,。肝囊腫僅見周圍組織的血管,；脂肪肝的血管分支減少，似枯樹枝,。隨病理病因的不同,，各病變臟器表現(xiàn)各異。因其對(duì)超聲圖像分析與鑒別診斷有較大輔助價(jià)值,，
故結(jié)合病史與臨床表現(xiàn)將提高超聲診斷水平,。病變臟器三維血管能量圖表現(xiàn)可歸納如下：*實(shí)質(zhì)性臟器惡性多血管型及浸潤(rùn)進(jìn)展中腫瘤，病灶部位血管明顯增多,、雜亂,。*功能亢進(jìn)血流旺盛疾病，血管彌慢性增多似網(wǎng)狀,，如甲狀腺機(jī)能亢進(jìn),、脾功能亢進(jìn)。病變的病理性質(zhì)不同三維血管重建的表現(xiàn)各有特征,。如肝硬化門脈高壓,，腫大脾臟的血管樹脾門部增粗最明顯，向脾實(shí)質(zhì)內(nèi)逐漸擴(kuò)展,；而白血病所致脾臟腫大,，血管樹分支增多，但脾門與脾實(shí)質(zhì)內(nèi)均無明顯增粗,，兩病表現(xiàn)不同,。*多血管臟器或多血管病變,，三維血管重建出現(xiàn)血管稀少,、變細(xì)、狹窄,、萎縮,，提示內(nèi)部血液循環(huán)障礙，血流受阻,。如脂肪肝三維圖像示血管減少似枯樹枝樣,，與其病理變化肝靜脈變細(xì)相符合,。血管增多合并良性少血管病變時(shí)在增多似網(wǎng)狀中出現(xiàn)局部血管缺損。*少血管,、含液性占位病變無血管樹,；病灶較大侵犯血管時(shí)，三維圖像顯示臟器原有的血管樹受壓,、變細(xì),、移位,走向與空間結(jié)構(gòu)失常，或分支中斷,。*病灶較小或二維能量圖血管顯示不佳者,，三維圖像血管顯示亦差。
四,、在頸動(dòng)脈與腦的應(yīng)用彩色多普勒血流三維重建頸動(dòng)脈,，能詳細(xì)顯示頸動(dòng)脈粥樣硬化程度，如斑塊的部位,、質(zhì)地,、附著關(guān)系、頸動(dòng)脈狹窄的情況,，對(duì)臨床上評(píng)估粥樣硬化有幫助,。
三維超聲在顱腦的應(yīng)用包括腫瘤和動(dòng)靜脈畸形的定位及其與周圍重要結(jié)構(gòu)的比鄰關(guān)系，術(shù)中顱腦腫瘤三維超聲可準(zhǔn)確顯示腫瘤的大小,、范圍,、空間關(guān)系。
五,、眼球及眶內(nèi)疾病眼球的生物學(xué)特性使之成為三維超聲重建的理想部位,，三維超聲能清楚顯示玻璃體內(nèi)條狀及膜狀病變，如視網(wǎng)膜脫離,、玻璃體內(nèi)機(jī)化物,、玻璃體炎癥、脈絡(luò)膜病變,、晶體后脫位等,。視網(wǎng)膜脫離時(shí)，三維超聲不僅能直觀顯示網(wǎng)膜脫離的起止部位,、大小,、范圍，而且能顯示出視網(wǎng)膜破口的形狀,、數(shù)目隨著高頻超聲的應(yīng)用,，三維超聲對(duì)球后的病變也能較好地顯示，能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)球后病變（如腫瘤）與眼球視神經(jīng)及眼外肌之間的關(guān)系,，對(duì)于手術(shù)醫(yī)師選擇合適的治療方案頗為重要,。與MRI和CT相比較,，三維超聲更省時(shí)，費(fèi)用低,、無放射性,，并可反復(fù)檢查而不必?fù)?dān)心放射線誘發(fā)白內(nèi)障。另外,，三維超聲能更準(zhǔn)確計(jì)算腫瘤的大小,、容積，并可能對(duì)病變作出較精確的定位以指導(dǎo)手術(shù)醫(yī)師及放射治療醫(yī)師的工作,。
六,、泌尿生殖系
對(duì)腎臟腫物，尤其是孤獨(dú)腎的患者,，其手術(shù)方法必須保留部分腎臟,，因此精確描述腫物與血管樹、 集合系統(tǒng)和腎包膜的空間關(guān)系至關(guān)重要,。對(duì)移植腎的成像,，三維超聲對(duì)腎臟局部血供的可視可能建立其與早期排異之間的相關(guān)性，因?yàn)榕女愒缙诘淖兓赡苁枪?jié)段性的或部分性的,。此外,，移植腎容積的判定及其隨時(shí)間的變化也可能對(duì)排異的診斷有幫助。三維超聲顯示膀胱腫瘤呈菜花狀,、乳頭狀或團(tuán)塊狀,，能顯示腫瘤與壁的空間關(guān)系、基底部及表面情況,，腫瘤的數(shù)目,、大小、方位,、與輸尿管開口的空間關(guān)系也能清晰顯示,。前列腺腫瘤的容積對(duì)其預(yù)后有重要意義，據(jù)估計(jì)腫瘤轉(zhuǎn)移容積一般會(huì)超過1.5cm 3 ,，絕大多數(shù)容積大于3.0cm 3 的腫瘤將向前列腺外播散,。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維超聲將不斷擴(kuò)展其臨床應(yīng)用范圍,，三維容積探頭將縮短檢查時(shí)間,，使操作更為簡(jiǎn)便；臟器或腫瘤容積的定量分析,；更精確地評(píng)價(jià)血管的情況,；監(jiān)測(cè)對(duì)治療的反應(yīng)；三維腔內(nèi)超聲檢查,；三維實(shí)時(shí)經(jīng)皮導(dǎo)向穿刺,。
