超聲為一種高頻振動(dòng)的機(jī)械波,在物質(zhì)分子中傳遞?,F(xiàn)階段醫(yī)學(xué)超聲的使用頻率在兆赫(MHz)級(jí),,超聲在人體軟組織(及水)中傳播速度為1500m/s左右,故其波長(zhǎng)在毫米(mm)級(jí),。在臨床應(yīng)用中主要分為診斷與治療兩個(gè)方面:超聲診斷系利用較高頻率(多在2MHz-40MHz)與較低聲強(qiáng),,高頻超聲提高對(duì)組織的分辨率,用以獲得清晰,、細(xì)致的聲像圖,;而較低聲強(qiáng)可降低對(duì)組織損傷的副作用,。超聲治療系利用較低頻率(通常<1MHz)與較高聲強(qiáng),低頻超聲增大對(duì)組織的穿透率,,而高聲強(qiáng)(特別是聚焦后)超聲可對(duì)組織產(chǎn)生溫升及機(jī)械效應(yīng),,用以選擇性破壞局灶性病變。近年來超聲醫(yī)學(xué)向上述兩個(gè)方面的一些前沿迅速發(fā)展,。
一.超聲診斷中的三個(gè)新方向
1. 超聲造影技術(shù)
利用外界物質(zhì)注入體腔內(nèi),、管道內(nèi)或血管內(nèi),根據(jù)注入物與組織間回聲的不同或者聲特性阻抗間的顯著差別,,而增強(qiáng)對(duì)臟器或病變的顯示,。在這一方面,可分為胃,、結(jié)腸超聲造影,,輸尿管、腎盂超聲造影,,子宮腔,、輸卵管超聲造影,瘺管,、竇道,、膿腔超聲造影等。常用滅菌生理鹽水或CO2氣體用細(xì)管(導(dǎo)管)注入(胃造影可服專用胃造影劑,;結(jié)腸造影可用溫生理鹽水保留灌腸),。
血管內(nèi)超聲造影劑均由微氣泡組成,絕大多數(shù)在微泡之外包裹薄層微囊,。微囊作為高能隔欄防止微泡間相互融合,。因氣體與微囊的物質(zhì)組成、微囊大小及囊壁厚度的不同而產(chǎn)生多種性能不一的造影劑,,其所適應(yīng)的臟器或疾病診斷范圍亦有所不同,。
然而,血管內(nèi)造影劑的要求極高,,必須達(dá)到以下7種基本要求:
(1) 無毒,;
(2)不影響生理平衡;
(3)對(duì)組織無刺激,;
(4)微泡尺寸1-6 m m間,,可通過毛細(xì)血管;
(5)阻止微泡相互融合形成大氣泡而導(dǎo)致小血管腔內(nèi)氣栓,;
(6)在活體循環(huán)系統(tǒng)中大部分微泡至少維持5min 以上,,以供臨床觀察分析;
(7)微泡內(nèi)氣體及微囊無任何致癌作用。
現(xiàn)用的微泡內(nèi)氣體分:空氣,、氮?dú)?、全氟丙烷、全氟丁烷,、全氟戊烷,、全氟己烷、六氟化硫等?,F(xiàn)用的微囊成分分:白蛋白,、D-半乳糖、磷脂,、脂質(zhì)體,、聚乙烯乙二醇、聚氰基丙烯酸酯等。血管內(nèi)微泡造影已用于腫瘤的診斷與部分良、惡性腫瘤的鑒別診斷,,急性局灶性炎癥,局部缺血性壞死,,血管性疾病以及心肌血流供應(yīng)情況。向靶性微泡造影劑可攜帶藥物及基因片段至選定病灶區(qū),,既可作特異性診斷(如微血栓檢出),,又可作選定病灶區(qū)灌藥治療。
2.超聲內(nèi)鏡
導(dǎo)光纖維內(nèi)鏡組合的超聲內(nèi)鏡及單獨(dú)由微型導(dǎo)管探頭行超聲掃查成像,。超聲內(nèi)鏡因在體內(nèi)的管道或腔內(nèi)直接接觸病灶,,縮短從體外進(jìn)入病灶的聲路,減少了聲衰減,,而可選用高頻探頭(20MHz-40MHz),,可清晰顯示細(xì)小病灶。目前,,在消化道診斷中成效顯著,;并可引導(dǎo)某些經(jīng)內(nèi)鏡的介入治療。此外,,超聲腹腔鏡,,導(dǎo)管式超聲食道檢查,導(dǎo)管式超聲尿道,、膀胱、輸尿管,、腎盂檢查,,導(dǎo)管式超聲陰道、宮頸,、宮腔,、輸卵管檢查均已在臨床開展,、報(bào)道。
3.三維超聲成像
收集一定數(shù)量(例如:60-300幀)按順序排列的二維聲像圖并予重建,,即可獲得超聲三維成像,。使用手動(dòng)探頭位移或側(cè)角法,手動(dòng)探頭旋角法或手動(dòng)空間磁場(chǎng)定位法所獲取的三維信息,,均需支付大量的收集時(shí)間,。因而,適用于靜態(tài)三維成像,。在心臟,,收集圖像后用心電門控電路將較多時(shí)序圖像按心電時(shí)相重組,緩慢輸入組合后,,以心搏速度回放,,形成“動(dòng)態(tài)”的三維超聲心動(dòng)圖。本技術(shù)的確切術(shù)語應(yīng)稱三維動(dòng)態(tài)超聲心動(dòng)圖,,而決非三維“實(shí)時(shí)”超聲心動(dòng)圖,。由于動(dòng)態(tài)三維用心電門控重組,故在心律紊亂病例中無法獲得清晰的三維心臟成像,;動(dòng)態(tài)三維不屬于實(shí)時(shí)三維成像,,故不宜稱作“四維”超聲心動(dòng)圖。
將一維陣探頭裝入高速機(jī)掃裝置使之自動(dòng)側(cè)角擺動(dòng),,收集順序二維圖,,可獲得容積掃查8-16幀/s,接近實(shí)時(shí)但非真實(shí)的實(shí)時(shí)三維,,可稱“準(zhǔn)實(shí)時(shí)超聲三維成像”,。
應(yīng)用高密度二維陣探頭( Two-dimensional Array Transducer)及與之適配的高通道數(shù)電路,使發(fā)射聲束既可聚焦又可作高速掃查,,以獲得真實(shí)的實(shí)時(shí)三維超聲成像,。目前已制出實(shí)時(shí)三維超聲診斷儀,其二維陣探頭的晶片陣元數(shù)為3000,;電通道數(shù)為12000,,三維成像速度在18-30幀/s間可調(diào)(>24幀達(dá)實(shí)時(shí)顯示要求)。已試用于心臟,、肝臟,、周圍血管、腎,、胎兒等診斷研究,,但尚需進(jìn)一步提高空間分辨率及對(duì)超聲劑量學(xué)的研究。
二.高強(qiáng)度聚焦超聲治療
高強(qiáng)度聚焦超聲系利用較低頻率的超聲,可穿透軟組織并在病灶區(qū)獲得聲聚焦焦域,。一定功率的超聲發(fā)射并經(jīng)聚焦后,,其在聲軸垂直平面上的聲強(qiáng)隨該處的聲束截面積成反比(忽略聲衰減時(shí))。因此,,焦域區(qū)的截面積最小,,故其聲強(qiáng)最高(通常可達(dá)數(shù)千W/cm2),。聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,焦域區(qū)迅速溫升,致使蛋白質(zhì)凝固,,或即達(dá)到腫瘤細(xì)胞滅活,,即達(dá)到相當(dāng)于非手術(shù)的“腫瘤切除”效果。目前試用于臨床已無手術(shù)指征的某些臟器,、組織惡性腫瘤,,初步顯示其抑制癌瘤生長(zhǎng)的較好效果。減輕疼痛,、延長(zhǎng)生命,。另外,高溫滅活的腫瘤組織留存在機(jī)體內(nèi)部似還可增強(qiáng)機(jī)體對(duì)其他部位同種腫瘤的腫瘤免役功能,。在早期臨床應(yīng)用中,,其適應(yīng)征應(yīng)首先選定在某些臟器的晚期惡性腫瘤或不能耐受手術(shù)切除的腫瘤病人,但需防止可能出現(xiàn)的并發(fā)癥,。