組織諧波成像技術

組織諧波成像 (THI) 是最近發展起來的一項新技術。它利用聲波與組織非線性作用的原理 ,採用低頻的基波發射 , 接收二倍於基波頻率的二次諧波放大成像 , 提高了信噪比 , 使心內膜顯示能力明顯增強 ,提高了心臟結構的顯示能力 , 提高了診斷的準確性。

基本介紹

• 中文名：組織諧波成像（自然組織諧波成像）
• 外文名：(nature) tissue harmonic imaging，(N)THI
• 專業：成像技術

背景

諧波成像是一項超聲診斷新技術, 是近年來非線性領域的一項重大突破 , 這一技術的開發和套用使許多疾病的診斷範圍和診斷水平得到拓展 。在二維及彩色都卜勒超聲檢查中套用諧波成像極大地提高了信噪比 , 更清晰地顯示被檢臟器的圖像和血流狀態, 這一技術被認為是超聲技術發展過程中的又一里程碑。諧波成像技術分為造影劑諧波成像和組織諧波成像 。諧波成像技術套用於非超聲造影時稱為自然組織諧波成像 (nature tissue harmonic imaging ， NTHI)。

組織諧波成像（THI）技術原理

傳統的超聲成像過程中 , 換能器只能利用接收與發射頻率相同的反射波進行超聲成像 。實際上 ,超音波在介質中的傳播為非線性傳播 , 能產生於 2倍,3 倍等反射頻率的超音波, 即諧波 。諧波的次數越高 ,頻率越高, 組織中衰減越大 ,振幅也越小。故可用於超聲成像的為二次諧波 。這種接受和利用由超音波非線性傳播所產生的二次諧波信息進行超聲成像的技術叫二次諧波成像。利用人體組織來源的二次諧波進行成像叫自然組織諧波成像（NTHI)。當用一定頻率的探頭向組織中發射單一頻率為(f_o)的超音波 ,組織中產生諧波成份,接受時通過窄帶濾波器提取返回探頭的二次諧波(f =2f_o)成份用於成像,如以 f_o =2MHz 的基波頻率發射超音波, 接受 f=4MHz 的超音波形成圖像 。

組織諧波成像（THI）技術特點

自然組織諧波技術融合了多種現代超聲技術 ,如超寬頻探頭 , 寬頻全數字聲束形成器和信號處理技術等 。因此具有良好的信噪比, 較強的空間分辨力 ,在消除近場偽像和旁瓣干擾、增強組織對比度 、提高深部組織回聲信息量等方面具有顯著的特點。

自然組織諧波成像時, 由於探頭髮射頻率較低,增加了超音波的穿透性 ,而接受的頻率較高,使所獲圖像信噪比提高, 質量改善 。

自然組織諧波成像時, 由於諧波寬度小,可提高側向分辨力 ,隨著二次諧波的增加,反射脈衝的長度逐漸減小,使軸向分辨力也得到提高 。

圖2 組織諧波成像圖

圖1 基波成像圖

基波（如圖1）頻率能量和諧波（如圖2）頻率能量呈非線性關係,能量較高的基波產生相當大的諧波能量 , 而弱的基波幾乎不產生諧波頻率能量 。因旁瓣能量比主波低的多,產生的諧波很低, 不足以形成圖像 , 因此消除了旁瓣干擾 ,故自然組織諧波圖像中偽像明顯減少。

自然組織諧波成像在臨床的套用

心臟疾病

評價左室收縮功能 :二維超聲心動圖(2DE)評價左室收縮功能已廣泛套用於臨床, 其中心內膜顯示對於計算左室容量和射血分數至關重要,其準確性對於諸多心臟病的治療方法選擇, 療效評估及愈後判斷均有重要意義。 NTHI 可清晰地顯示心內膜邊緣, 減少心腔內偽像。等研究表明採用 NTHI 後圖像 Clutfer(干擾)減少,心肌與血液的對比增強 ,幾乎每個節段心內膜清晰度及右切面圖像均有不同程度的提高 , 對於左室心尖段及側壁心內膜的顯示明顯優於 2DE ,特別對肥胖,肺氣腫 ,和肋間狹窄等聲窗較差顯像困難者 。

心肌病變:NTHI 對感染性心內膜炎患者主動脈瓣和二尖瓣上贅生物可清晰地顯示其位置 , 大小與數目。也能清晰地顯示擴張性心肌病的心肌與心內膜。此外 NTHI 除改善心內膜外心內其它結構如瓣膜、腱索 、心肌同樣獲得改善。 NTHI 對風濕性心臟病二尖瓣狹窄時的左房血栓, 瓣膜損害的評估也有明顯作用。

腹部疾病

肝臟:NTHI 能清晰顯示肝臟形態 、結構以及腫瘤 、門脈癌栓的輪廓 、內部回聲 ,腫瘤與周圍組織的關係,特別可清晰顯示腫瘤組織與正常組織界線 ,對提高診斷率和可靠、清晰的腫瘤測量提供了技術保證 。NTHI 還可使肝硬化背景下的占位性病灶的檢出率明顯提高, 肝細胞性肝癌診斷準確性達42 %。

膽道及胰腺病變:NTHI 清晰顯示膽總管管腔及管壁結構可提高膽總管擴張病因診斷, 基本消除了膽囊前壁多次反射和切面厚度效應偽像, 清晰顯示結石、息肉 、瀰漫性膽囊壁增厚和膽泥。 NTHI可使小膽石後方顯示清晰銳利的聲影使之更易於息肉鑑別。NTHI 使胰腺的邊界, 胰體實質及主胰管壁回聲均有不同程度的增強, 而主胰管腔和脾靜脈回聲進一步減低, 使胰腺與周鄰組織的回聲差別增大,界線更加清晰 ,從而提高了胰腺的顯示率。

腎臟病變:NTHI 可提供優良的組織細微分辨力和清晰的圖像使腎皮髓質和腎竇區的管壁結構境界更清晰 ,從而提高診斷準確性。

展望與發展

NTHI 成像存在問題仍受超聲物現象特性的影響 ,聲波發射接收以及聲能衰減與國際聲能標準存在安全範圍,且不可隨意增加。此外由於 NTHI 顯像探頭髮射頻率低 ,而接受頻率較高 ,使圖像分辨力仍受不同程度的影響 。由於 NTHI 尚處於套用開發階段, 目前研究多局限於圖像質量改善的比較和檢出率提高方面。相信隨著高檔超聲新技術軟體不斷研製與改進,此項技術將具有廣泛的套用前景 。