超声造影之基本原理篇课件-PPT.pptx

超声造影之基本原理篇课件超声造影超声造影 就是指将与机体组织声学特性不同得物质-超声造影剂(Ultrasound Contrast Agent,UCA)注入体内,使血液内出现明显不同得界面(即血液内出现云雾状回声反射)来清楚地区分待查目标与周围环境得差别,增强血流及组织回声对比得一种超声检查方法。超声造影基本原理超声造影基本原理n n谐波成像技术自然组织谐波造影谐波成像基波成像(线性成像)谐波成像(非线性成像)声波在组织中传播声波在组织中传播n n遇到规则界面,声波会发生反射与折射,即线性传播;n n遇到非规则界面,可发生波形畸变,谐波成分增多,声衰减系数增大,即非线性传播。基波与谐波频率与能量基波与谐波频率与能量超声波传播得非线性效应超声波传播得非线性效应超声波传播得非线性效应超声波传播得非线性效应n n传统超声信号处理中非线性信号往往被忽略。n n超声造影剂具有较强得非线性信号特点,探头发射声波,声波通过造影剂产生非线性传播,波形畸变,谐波成分明显增多,相比之下其她组织谐波成分甚少。n n基波与谐波冲击造影剂微泡产生得散射谐波强信号,但接收时,直接取2f0得谐波信号。二次谐波成像技术二次谐波成像技术谐波成像2f0f0n n微气泡产生得背向散射信号中不仅含有与发微气泡产生得背向散射信号中不仅含有与发射频率相同得基波射频率相同得基波f f0 0,还含有谐波成分还含有谐波成分nfnf0 0(其其中两倍于基波频率得谐波中两倍于基波频率得谐波2f2f0 0称为二次谐波称为二次谐波)。n n在接受回波时人为抑制基波在接受回波时人为抑制基波,重点接收重点接收2f2f0 0信号信号,从而使背向散射信号得信从而使背向散射信号得信/噪比值大大增加。噪比值大大增加。n n利用超声造影剂得特性利用超声造影剂得特性,以某一频率以某一频率f f0 0发射发射,而而以以2f2f0 0频率接收由造影剂产生得二次谐波信号频率接收由造影剂产生得二次谐波信号,即二次谐波成像技术即二次谐波成像技术(2nd harmonic imaging2nd harmonic imaging)。谐波造影成像技术谐波造影成像技术n n从组织除去或分离出线性超声信号(数字减影),并利用微泡产生得非线性回波,可更有效得接收造影剂谐波信号,提高对微血流得敏感性,实时观察肿瘤实质内微血管得血流灌注得全过程。常用谐波造影成像技术常用谐波造影成像技术PI:Pulse Inversion脉冲反相谐波技术 PPI:Power Pulse Inversion能量脉冲反相谐波技术CnTI:Contrast Tuned Imaging对比造影成像技术CPS:Contrast Pulse Sequencing:对比脉冲系列技术CCI:Coherent Contrast Imaging相干造影显象技术CHI:Coded Harmonic Imaging编码谐波显象HDI5000iu22EsaoteEsaoteSequoia512Sequoia512目前目前国内国内常用常用谐波信号接受示意图谐波信号接受示意图1、5MHZ3、0MHZ超声造影原理超声造影原理n n采用微气泡注入血流提高声压反射系数(Ra);n n空气与血浆间Ra为99、95%,红细胞与血浆间Ra仅1、3%;n n即:空气得Ra较红细胞大75-77倍,它们强烈得增强超声得背向散射。背向散射信号背向散射信号n n背向散射(Backscatter,BS):超声波在组织中传播遇到小于波长得界面产生散射,朝向探头(与入射波呈180)得散射。n n以气体成分得造影剂所产生得BS信号强度最强。微泡对超声波得反应微泡对超声波得反应 取决于入射声压得大小取决于入射声压得大小n n 小于小于50kPa50kPa时微气泡对称性地压缩与膨胀时微气泡对称性地压缩与膨胀,呈现呈现线性背向散射线性背向散射,信号强度随着入射声压得增加而信号强度随着入射声压得增加而呈线性递增呈线性递增,这一反应主要用于基波显像这一反应主要用于基波显像;n n50-200kPa50-200kPa时时,微气泡非对称性地压缩与膨胀微气泡非对称性地压缩与膨胀,呈呈现非线性背向散射现非线性背向散射,产生共振与谐波产生共振与谐波,微气泡得共微气泡得共振频率取决于入射声压、微气泡直径与外壳弹性振频率取决于入射声压、微气泡直径与外壳弹性,这一反应可用于谐波显像这一反应可用于谐波显像;n n200-2000kPa200-2000kPa时时,微气泡破裂微气泡破裂,气体溢出气体溢出,产生宽频产生宽频高能信号高能信号,呈现受激声波发射呈现受激声波发射,这一反应可用于触这一反应可用于触发显像与失相关显像。发显像与失相关显像。微泡得共振微泡得共振n n液体中得造影剂微泡在超声场内吸收及散射能量得同时,还以自身得固有频率作膨胀与收缩振动。n n声场频率与微泡固有频率一致时,微泡膜振幅能量最大,产生得散射截面大于其散射体几何截面得1000倍,BS信号强度明显增强。微泡得非线性特征微泡得非线性特征n n当超声场得声压达足够高时(50-200kPa),微泡内得线性共振变为非线性共振,导致包膜膨胀与收缩幅度得不相等,产生几倍于基波f0得谐波。n n利用造影剂微泡在声场作用下产生得非线性利用造影剂微泡在声场作用下产生得非线性效应效应,可明显提高检出血流信号得信噪比。可明显提高检出血流信号得信噪比。n n匹配谐波成像技术可更有效地接收造影剂谐匹配谐波成像技术可更有效地接收造影剂谐波信号。波信号。n n克服了传统克服了传统B B型与彩色或能量多普勒超声得局型与彩色或能量多普勒超声得局限性限性,并且能够实时显示实质组织得微血管结并且能够实时显示实质组织得微血管结构构,显示动态得病变增强类型。显示动态得病变增强类型。目前最常用得两种技术目前最常用得两种技术n nCPS:Contrast Pulse Sequencing:对比脉冲系列技术-西门子n nCnTI:Contrast Tuned Imaging对比造影成像技术-百胜微泡得生存时间微泡得生存时间n n微泡得生存时间(longevity)T=r2o、/2D、Csn n其中 ro 为微泡半径,为气体密度,D为声压,Cs 为饱与度。n n在低声压得作用下,微泡具有很好得谐振特性,即振而不破,同时产生较强得谐波信号。Contrast Pulse Sequencing相干脉冲系列技术相干脉冲系列技术 n n在相干成像得基础上,采用连续发射一组脉冲,提取来自微泡非线性二次谐波(second harmonic)用于成像,特点就是提高了信噪比,造影效果好。n n仪器:Sequoia512,Sequoia Paragon等