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,、 機械驅(qū)動掃查：
平行掃查法：探頭由電動馬達驅(qū)動以預(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,，由機械驅(qū)動呈扇形運動獲取圖像,，其掃查間隔角度可調(diào),。
2,、 自由臂掃查法
3,、 三維探頭法：將晶片包容于一個探頭內(nèi)，其內(nèi)另有一機械裝置,，可驅(qū)動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行模數(shù)轉(zhuǎn)換后存儲并對圖像間的間隔進行插補、平滑,，形成立體數(shù)據(jù)庫,。
臨床應(yīng)用
一、在產(chǎn)科的應(yīng)用
二維超聲通常只對胎兒結(jié)構(gòu)進行切面觀察,，因而有許多不足,。
三維超聲不僅可以對胎兒體表結(jié)構(gòu)進行表面重建，還可以用透明成像對胎兒體內(nèi)結(jié)構(gòu)進行三維成像,，可從整體上對胎兒形體結(jié)構(gòu)進行觀察,，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
onilla等應(yīng)用三維成像對64例孕5-40周的胚胎及胎兒不同階段進行了詳細的觀察。
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,；第八周可以辨認手、手指和腳趾,；11周可見張嘴胎兒,；12周可辨認男性外生殖器；13周上下肢和面部可完全顯示,。
2,、 胎兒生物學(xué)測量
估計孕周；評價胎兒生長發(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)
通過三維超聲三個平面的平行移動,，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),，對判斷兩性畸形及陰囊裂等疾病有重要價值。
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動脈環(huán)結(jié)構(gòu),，對血管畸形等疾病的判斷有一定價值。
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€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71例胎兒進行面部觀察,，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
胎兒心臟的動態(tài)三維圖像在準(zhǔn)確估計心室容積及其動態(tài)變化,、測量射血分數(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（饒體、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及旋轉(zhuǎn),，對感興趣結(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：見相互獨立的子宮內(nèi)膜圖像,。上畸形的區(qū)別主要有二項指標(biāo)：宮底部切跡的深度和宮腔內(nèi)縱隔的長度。三維超聲可以方便直接地測量這兩項指標(biāo),，對上述子宮畸形的診斷能達到量化的標(biāo)準(zhǔn),。而以往經(jīng)腹或經(jīng)陰道超聲對上述二項指標(biāo)不能直接測量。有報道三維超聲用于判斷子宮畸形的敏感度與特異性均達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。*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)用三維超聲測量容積的方法可以準(zhǔn)確測量子宮內(nèi)膜癌的容積大小，該指標(biāo)對子宮內(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)確測量子宮內(nèi)膜癌的容積,。有報道以子宮內(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100%， 特異性為98.8%,，陽性預(yù)測率為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,，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)有實變的結(jié)構(gòu),，可觀察實變區(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,，對惡性腫瘤的浸潤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76名卵巢腫瘤婦女應(yīng)用二維和三維測定瘤體體積，同時用水置換法測定腫瘤術(shù)后的瘤體體積進行比較,，結(jié)果三維超聲體積測量更接近實際測量值,。
3、 監(jiān)測卵泡發(fā)育
三維能更準(zhǔn)確地測量卵巢及卵泡容積,，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,如腎弓形動脈,門靜脈的四級分支,。
（2）血管的立體空間結(jié)構(gòu)清楚：三維動態(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)單或多個血管樹的分支,如門脈樹右前葉、右后葉下段支相互對應(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節(jié),如腎臟的葉動脈,，三維血管造影呈魚刺樣對稱的排列。肝內(nèi)門靜脈與肝靜脈兩種血管,、腎,、脾動靜脈的2,、3,、4級分支, 三維圖像可動態(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動態(tài)轉(zhuǎn)動,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）增強小器官血管樹的顯示：正常小器官血管細小,，走行彎曲，二維圖像僅部分可見,；三維重建后形成相對完整的血管結(jié)構(gòu),。如乳腺血管外側(cè)來自腋動脈，內(nèi)側(cè)為乳內(nèi)動脈的小分支,，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)膜中央動脈的血管樹均較二維彩色多普勒超聲清楚,。
（4）血管三維動態(tài)造影：三維重建是圖像疊加的過程,，似X線血管造影時造影劑充盈血管的表現(xiàn),。 三維成像由動脈主干開始,依次到分支至末稍的過程似動脈相,從末稍逐級增粗到主干似靜脈相，為血管三維動態(tài)造影,。妊娠子宮見子宮動脈及胎盤內(nèi)的血流自基底部穿過胎盤進入臍帶,。
2、病變臟器三維圖像的表現(xiàn)
（1）多血管型腫瘤：實質(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,、粗細不等雜亂，血流豐富,供血動脈增粗并朝向腫瘤病灶,其周圍有粗大的動靜脈血流包繞,。
少血管型癌瘤僅供血動脈增粗或血流包繞,，腫瘤本身回聲模糊。
（2）功能亢進性,、血流旺盛病變：脾功能亢進,、甲狀腺機能亢進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, 三維圖像顯示血管樹移位,走向異常,或狹窄變細 分支中斷。腹膜后腫瘤使腸系膜上動脈向前移位,、抬高,、壓迫，并加寬血管與腹主動脈的間距,。 門靜脈內(nèi)多發(fā)性癌栓三維圖像顯示血流細狹或血流間斷,。
（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
，因呼吸運動界面改變,，形成病灶大小的相對輪廓,。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。因其對超聲圖像分析與鑒別診斷有較大輔助價值,，
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：*實質(zhì)性臟器惡性多血管型及浸潤進展中腫瘤，病灶部位血管明顯增多,、雜亂,。*功能亢進血流旺盛疾病，血管彌慢性增多似網(wǎng)狀,，如甲狀腺機能亢進,、脾功能亢進。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，向脾實質(zhì)內(nèi)逐漸擴展,；而白血病所致脾臟腫大,，血管樹分支增多，但脾門與脾實質(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,、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相符合,。血管增多合并良性少血管病變時在增多似網(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,，三維圖像顯示臟器原有的血管樹受壓、變細,、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、在頸動脈與腦的應(yīng)用彩色多普勒血流三維重建頸動脈,，能詳細顯示頸動脈粥樣硬化程度,，如斑塊的部位、質(zhì)地,、附著關(guān)系,、頸動脈狹窄的情況，對臨床上評估粥樣硬化有幫助,。
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,，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，三維超聲對球后的病變也能較好地顯示,，能準(zhǔn)確評價球后病變（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,，費用低、無放射性,，并可反復(fù)檢查而不必擔(dān)心放射線誘發(fā)白內(nèi)障,。另外，三維超聲能更準(zhǔn)確計算腫瘤的大小,、容積,，并可能對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
對腎臟腫物,，尤其是孤獨腎的患者，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,。對移植腎的成像,，三維超聲對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，因為排異早期的變化可能是節(jié)段性的或部分性的,。此外,，移植腎容積的判定及其隨時間的變化也可能對排異的診斷有幫助。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其預(yù)后有重要意義，據(jù)估計腫瘤轉(zhuǎn)移容積一般會超過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,。隨著計算機技術(shù)和圖形處理技術(shù)的不斷進步,，三維超聲將不斷擴展其臨床應(yīng)用范圍，三維容積探頭將縮短檢查時間,，使操作更為簡便,；臟器或腫瘤容積的定量分析；更精確地評價血管的情況,；監(jiān)測對治療的反應(yīng),；三維腔內(nèi)超聲檢查；三維實時經(jīng)皮導(dǎo)向穿刺,。
