1、- 1 -声学造影全面总结编辑整理：李智创建日期：2003 年 12 月最后一次更新日期：2005-12-23江西超声网-编者声明：本文的目的是为了总结造影剂成像基础知识和发展历史，并对目前各公司主要的造影技术进行初步阐述。本文中的信息来源于多种正式和非正式的媒介，因此，本文仅代表编者的个人观点， 编者不对其中结论的正确性承担责任。如 发现有误，欢迎与编者交流。目录第一部分 基础知识 .3线性与非线性： .3机械指数： .3造影剂原理简述： .3造影剂微泡的历史： .4为什么要使用造影剂： .4造影剂的临床应用： .4造影剂成像技术的分类： .5第二部分 Sequoia 平台提供的造影 剂成像
2、技术及功能： .6 PCI 能量对比造影技术（Power Contrast Imaging）： .6 ADI 造影剂探测成像技术（Agent Detection Imaging）： .6 CCI 相干对比造影技术（ Coherent Contrast Imaging）： .6 CPS 对比脉冲系列造影成像技术（Contrast Pulse Sequencing）：.7ADI 原理： .9CPS 原理： .10CPS 的优势： .12第三部分 关于定量分析 .13百胜超声造影技术： .17Philips 超声造影技术： .17TOSHIBA 超声造影技术 .19GE 超声造影技术： .21第五部
3、分 常见问题与解答 .221. 问：为什么说西门子的 CPS 技术是世界上最先进的造影 剂成像技术？ .222. 问：其他公司都在主推什么造影剂技术？ .223. 问：目前各公司的造影剂技术在临床应用上大致处于什么水平？ .224. 问：目前在国内都能使用哪些造影剂？ .22- 2 -5. 问：超声造影与 CT 和 MRI 造影相比有哪些优势和不足？ .226. 问：百胜的 CnTI 技术号称 MI 最低可达 0.01，且可以显示直接声压强度的数值（DP值），如何应对？ .227. 问：百胜和 ALOKA 等公司都声称已经拥有了造影剂二维双幅实时对比显示的技术，如何应对？ .228. 问：有人
4、说东芝的高级动态血流成像可以看到肿瘤内部的细微血管，分辨率比 CPS好，如何应对？ .239. 问：很多公司都有微血管成像技术，为什么西门子没有？ .2310. 问：CPS 技术中的精确微泡爆破技术有哪些方式？有什么用 处？ .2311. 问：在哪里可以获得有关声学造影的临床文章？ .23- 3 -第一部分 基础知识线性与非线性：数学角度：设有两个变量 x 和 y，如果可以用 y=kx+b（k,b 均为常数）来表示，则称 x 与 y 之间是线性关系，在图形上 x 与 y 的这种关系可以表示成一条直线。如果 x 与 y 不存在这种表达方式，则二者的关系为非线性。直观理解：如果 x 的改变引起了
5、y 的改变，且二者的变化之间存在固定的比例关系（如同时增大 2 倍），则二者为线性关系；否则为非线性关系。对于超声系统来说，考虑某个介质，如果 发射超声信号增大一倍，回波信号也增大一倍，则该介质为线性表现；否则为非线性表现；造影剂微泡在超声照射下将会扩张和收缩，但由于内部含有气体，因此在超声照射下易于扩张而不易于压缩，这就产生了非线性的回波信号。机械指数：超声波在人体内会产生三大效应：热效应、空化效应和声流。多数学者认为ISPTA（空间峰值时间平均声强）为生物学效应的主要指 标，但未能明确表达超声的热效应和空化效应，1995 年以后，国 际上提出了机械指数 MI 和热指数 TI 的概念。机械指
6、数 MI（Mechanical Index）：指超声在弛张期的 负压峰值（单位 MPa）与探头中心频率（单位 MHz）的平方根的比值，用来反映超声在人体内可能造成的空化超声波扩张收缩原始大小- 4 -效应和声流，从而保证安全性。一般 MI 低于 1.0 认为无害，但对于特殊检查项目（如眼球、胎儿等）应调至更低。在进行声学造影时，超声波信号会破坏微泡，减少微泡在体内的存在时间，机械指数用来反映超声信号的强弱。造影剂原理简述：1. 血液对超声的反射体主要是红细胞，但常规血液中红细胞对超声的反射非常微弱（只相当于组织细胞的千分之一），因而无法利用二维灰阶成像的原理来看到血流状况，只能利用红细胞运动时
7、对超声产生的多普勒效应。2. 造影剂是一种经过处理的特殊微泡，注射后进入血液循环。微泡在超声作用下产生以下几种表现 破坏：当 MI0.7 或 0.8 时，微泡被超声打破，并在瞬间产生强烈回波信号； 谐振：当 0.7/0.8MI0.2/0.3 时，微泡产生非线性谐振； 反射：当发射超声机械指数 MI0.1，微泡不 产生非线性谐振，而表现得像普通的人体组织一样线性振动；因此，要想观察到造影增强的效果，必 须使入射超声满足前两条之一。3. 造影剂注射后，在不同组织的到达时间不相同，心腔通常在几个心动周期内就会灌注，然后是心肌，而到达肝脏约需要 1015 秒，到达浅表器官、子 宫等脏器则需要半分钟甚至
8、更长时间。造影剂会随着血流循环至全身各部位，逐渐破坏，最终通过呼吸系统排出，一部分 经过肝脏代谢。4. 造影射通常由肘静脉注射，有两种方式：一种是团注（bolus injection），有时也称为弹丸注射，即在短时间内将一定剂量的造影剂迅速注射入静脉；另一种是连续注射，即按照一定速度持续不断的注射入静脉。- 5 -造影剂微泡的历史： 早期的造影剂：无外壳的空气微泡，由双氧水(H 2O2)或生理盐水经震荡后形成；可以增强多普勒信号强度，但极不稳定，且微泡直径较大，无法通 过肺循环，只能用于右心显影和子宫输卵管造影。 第一代商品化造影剂：有外壳的空气微泡，由人白蛋白溶液经过振荡后形成；稳定性有一定
9、提高，且可通过肺循环。但由于空气的可溶性较大，且在超声照射下微泡极易被破坏，增强效果只能持续几秒至几十秒；主要产品有Levovist, Albunex 等。 第二代商品化造影剂：有外壳包裹的大分子气体（如氟碳气体，六氟化硫等），由于大分子气体不易溶于血液，使造影剂具有更好的稳定性和更均匀的微泡直径，增强效果可持续几分钟，因而可以 观察造影剂在组织内进入到退出的全过程。主要产品有：Sonovue, Optison, Definity, Imagent 等。为什么要使用造影剂：早期的造影剂仅仅是为了增强超声回波信号，使得二维、M 型和血流的显示更加清晰、敏感，随着第二代造影剂的出现，造影剂作为 血
10、池示踪剂对组织内部的毛细血管的回波信号的增强，可以直接观察特定组织的二维结构和微循环的灌注和消退情况，由于不同病变常常表现出特定的灌注-消退过程和增强特征，因此为临床鉴别诊断提供了新的方法。造影剂的临床应用：1. 心脏方面可用于显示左室(LVO) 或显示心肌（MCE ）。 评估左室功能时，检查的准确性有赖于对心内膜的良好描绘。LVO 可显- 6 -著提高心内膜边界，从而对于成像困难的病人，把没有诊断意义的结果转变为有诊断意义的结果。 心肌声学造影（MCE）目前已成为研究冠心病的病理和生理的重要手段。应用领域包括：评价存活心肌、评价冠脉血管内皮功能、评价介入治疗疗效、测量冠脉储备功能等方面。2.
11、 腹部方面可用于显示肝脏、肾脏、子 宫和卵巢等器官 肝脏：显示不同占位性病变（如原发性肝癌、转移性肝癌、局灶性结节增生等）的血供特点，有助于肝占位性病变的诊断及鉴别诊断；提高肿块与正常肝组织的对比度，有助于小肿块的发现。 肾脏：肿瘤周围有血管环绕，超声造影能提高肿瘤彩色血流检出率。如鉴别肥大肾柱与小肾肿瘤。 子宫和卵巢：位置较深，低速血流和小血管难以显示。造影后能够清楚显示子宫肌层和卵巢的彩色血流。可鉴别卵巢巧克力囊肿、子宫肌瘤、腺肌症等。 产科：观察胎盘的血供情况，诊断胎盘早剥、胎盘植入等。3. 超声造影在甲状腺、乳腺、术中超声等方面的应用也在不断深入开展造影剂成像技术的分类：尽管各公司造影
12、剂成像技术的名称五花八门各不相同，但按照所使用的机械指数高低可以分成两大类。早期的造影剂成像模式大多属于高 MI，而在 2000 年左右开始出现了低 MI 的成像模式。高机械指数（High MI）：机械指数高会破坏微泡，但微泡破裂的瞬间可以产生大量非线性信号，因而只能进行触发成像。 该技术由于造影剂用量大，无法 长时间- 7 -观察充盈和弥散的过程，因而逐渐被低机械指数造影成像方式取代。低机械指数（Low MI）：机械指数低可以减少对微泡的破坏，进行实时连续成像，能够观察造影剂从充盈到弥散的整个过程。为了在连续注射造影剂时观察再灌注的过程，通常在成像中的某个时刻用高机械指数将微泡全部打破，并将
13、该时刻设为初始状态，然后观察造影剂的充盈-消退过程。从初始状态到达峰值的过程称为 Wash-in（清空-进入过 程）；从初始状态到完全消退的过程称为 Wash-in-out（清空- 进入- 退出过程）；- 8 -第二部分 Sequoia 平台提供的造影剂 成像技术及功能： PCI 能量 对比造影技术 （Power Contrast Imaging）：应用于心脏造影成像，采用高机械指数的超声波打破照射野的部分微泡，利用微泡破坏的瞬间产生的大量非线性谐波信号进行成像，属于间歇成像方式。采用信号的失相关性（Loss of Correlation）技术，检测多普勒能量信息（能量图）。PCI 具备 很好
14、的敏感度，但特异性一般。PCI 用于心脏 ADI 造影剂探测成像技术（Agent Detection Imaging）：应用于腹部造影成像，采用高机械指数的超声波打破照射野的全部微泡，属于间歇成像方式。采用受激声发射（Stimulated Acoustic Emission）技术，检测回波信号强度（灰阶图）。ADI 与腹部二维成像具有相同的空间分辨率，并可以将组织信号与造影剂信号分离。但由于高机械指数破坏了造影剂，因此无法进行连续观察。- 9 -ADI 用于腹部 CCI 相干对比造影技术（Coherent Contrast Imaging）：应用于全身造影成像，采用低机械指数，对微泡破坏较少，
15、因此可 进行连续成像。CCI 使用单脉冲删除技 术（Single Pulse Cancellation），与二 维成像具有同样的时间分辨率，但无法区别组织信号与造影剂信号。CCI 用于腹部和心脏 CPS 对比脉冲系列造影成像技术（Contrast Pulse Sequencing）：应用于全身造影成像，是目前超声界唯一的能利用造影剂的全部信号进行成像的技术。采用极低机械指数，延长了微泡的生存时间。具 备最佳的空间分辨率和时间分辨率，同时能够将组织与造影剂的信号完全分离。由于使用了非线性基波信号，大大提高了信号强度，因而可以使用高频探头（最高14MHz）进行乳腺、甲状腺等浅表器官的造影研究，以及
16、鼠、兔的心脏、肾脏- 10 -造影的小动物实验等。CPS 用于心脏和腹部Sequoia 平台 Cadence 造影成像系列功能：技术名称 PCI ADI CCI CPS中文 能量对比造影成像技术造影剂探测成像技术相干造影成像技术对比脉冲系列造影成像技术推出时间 较早 2000 1999 2002原理 打破部分造影微泡，一次注射后可多次进行，属于多普勒成像技术打破全部造影微泡，一次注射后的瞬时效果；二维成像技术单脉冲删除技术，属于二维成像技术调节多个脉冲的振幅和相位，去除全部的线性信号，利用全部的非线性基波和谐波机械指数 高 高 低 极低成像方式 间歇 间歇 连续 连续微泡破坏 较多 很多 较少
17、 很少使用技术 失相关（LOC） 受激声发射（SAE）单脉冲删除(SPC)非线性基波检测信号 多普勒能量 二维 二维 二维时间分辨率 低 低 高 高空间分辨率 低 高 低 高显示方式 组织、造影剂、二者合成组织、造影剂、二者合成二者合成 组织、造影剂、二者合成支持探头 3v2c, 5v2c 6C2, 4C1, 4V1 3v2c 3v2c, 4v1c, 4C1, 4V1, 6C2, 15L8, 15L8w优点 高的造影剂敏感度能够区别组织和造影剂；适于使用 Levovist；高空间分辨率；全场均匀；高帧频，对造影剂的破坏少，没有闪烁伪像，图像均匀极佳的组织和造影剂的区别；可以打破造影剂观察再灌注的图像；增加造影剂的存在时间，减少造影剂使用量；高帧频；全场
