三维超声成像技术及其临床应用.doc

三维超声成像技术及其临床应用         三维超声成像自80年代末始用于临床以来,已日益发挥其重要作用。目前超声三维软件应用较为成熟的有德国TomTec公司生产的Echoscan三维超声成像系统及奥地利Kretz公司生产的Voluson530D三维超声成像系统。本文将就三维超声重建的原理、方法学及其临床应用作一综述。原理与方法成像原理目前的三维超声显像已能从计算机形学转向三维物体的计算机立体模型重建。重建基于以下三种方法实现:立体几何构成法(GCS模型),表面提取法(轮廓提取法)和体元模型法(Voxel模型)。GCS模型由于需要大量的几何原物,现已很少应用。在二维像中,一条曲线是由一系列坐标点形成若干条简单的直线而提出的。表面提取法将这一概念直接扩展到三维领域,在三维空间中,容积决定于物体的轮廓,这些轮廓同样是由一系列坐标点连接成若干简单直线来描绘。该方法所需计算机内存量少,运算速度快,但此法需人工对脏器的组织结构勾边,只能重建比较简单的脏器结构,目前应用较少。体元模型法是目前最为理想的重建方法,可以提取脏器结构的组织灰阶信息,其重建所需的体元数目很大,因此,体元模型法需要相当精密的计算机。近年来,随着高速计算机像处理技术的不断进步,用体元法进行三维重建,已成为目前最具临床实用价值的新技术。在体元模型中,三维物体被划分成多个依次排列的小立方体,每个小立方体就叫作体元,体元可以认为是象素在三维空间中的延伸。与平面概念不同,体元素空间模型表示的是容积概念,与每个体元相对应的值称为“体元值”或“体元容积”,它可以决定一个体元是否属于物体的一部分[1]。成像方式目前多用基于体元模型的总体显示法,即利用总体结构内的全部信息建立一个具有实体感的三维像,显示组织结构的所有灰阶信息。具体有以下两种成像方式: :提取组织结构的表面灰阶信息,然后采取表面拟合的方式进行像重组。 :该技术采用透明算法实现三维重建,淡化组织结构的灰阶信息,使之呈透明显示。该方法使重建结构具有透明感和立体感,从而显示实质性脏器内部结构的空间位置关系。三维超声重建方法像的采集: :①平行扫查法探头由电动马达驱动以预定的速度和预定的间隔采集像。②旋转扫查法将探头固定于某一透声窗,探头围绕某一轴心旋转获取像。③扇形扫查法探头固定于某一位置,由机械驱动呈扇形运动获取像,其扫查间隔角度可调。 :此种扫查法利用声或磁遥控装置来确定探头的位置与角度,其中利用磁遥控装置的方法称为磁场空间定位自由扫查。后者电磁场发生器、磁传感器和微处理器三部分组成,该方法操作方便、扫查范围和角度可调,适于作一次性大范围复合形式的扫查取样[2]。 :Kretz530D三维探头将晶片包容于一个探头内,其内另有一机械装置,可驱动晶片作等距离扇形或环形扫查。 :目前已有制造商利用该系统成功获取了实时的三维超声像。后2种方法使用方便,不用移动探头即可获取精确的三维数据,并能即刻或实时显像。像采集时要尽量避免呼吸、体位移动而造成的影响。根据取样部位和所观察区域的大小,选择采集方式,确定观察区域范围,同时去掉无关的信息。三维重建将采集的原始像进行模数转换后存贮并对其像间的间隔进行插补、平滑,形成立体数据库。三维重建时,根据所要显示的脏器结构的部位