弧面超声：高分辨 低损伤

第四军医大学唐都医院全军超声医学专科中心教授 曹铁生 
 
　　医学超声成像技术已成为现代医学影像学必不可少的组成部分，是其他成像方法无法取代、普遍使用的重要工具。但是，传统的超声成像技术存在三方面问题，成了阻碍其进一步发展的瓶颈：一是超声在生物软组织中的传播速度有限，平均只有1540m/s,而像心脏这样快速运动的器官（其瓣膜运动速度以毫秒级单位计时），是不可能用这样的低帧率来观察的。二是这种单点式提取图像信息的模式制约了图像的线密度，极大限制了空间分辨力的提高。三是这种方法需要多次超声脉冲的发射才能够建成一幅图像，而重复超声发射增加了超声的生物效应和对人体组织的损伤。因此，限制仪器超声能量的发射已成为普遍措施，但这同时也限制了许多仪器功能的开发和其使用范围，并不是解决问题的最佳途径。

　　我们经过十二年的研究，突破了传统超声成像速度的瓶颈、解决了时间与空间分辨率低和照射剂量过高的世界三大难题，为“快速、高分辨力、低能量超声成像技术”的理论和实践找到了新方法。这项由国家自然科学基金资助项目的总目标是，研发具有我国自主知识产权的超声成像创新理论和新的超声成像技术。

　　我们的主要成果是：首次提出采用弧面超声波发射方式进行组织逐层扫描而不是逐点，对各层散射点进行分别同时聚焦接收，摒弃了传统成像技术的发射点状超声波进行逐行扫描方式，从而大幅度提高了超声成像的速度，使二维超声成像的时间分辨率提高了三个数量级以上，理论上达到了二维超声回波成像速度的物理极限（3850帧/ S / 20CM深度）：新创立的成像模式是对各层散射点进行分别的聚焦逐层接收的，其分层的多少和散射点的大小是不受限制的。即散射点的二维（X轴和Y轴）尺度可取理论上的物理极限，这就可使二维图像的空间分辨力也达到了物理极限：首创的弧面波发射一次就可以采集到由浅入深的整个扇面内密度的全部二维超声图像信息，使受检查者的组织遭受超声照射的剂量与传统超声成像剂量相比，可以减少两个数量级以上，这还是在不考虑高成像速度和高空间分辨率情况下的保守估算，相对于传统超声成像模式来说已经是一个质的飞跃。

　　预计2009年至2011年完成小弧面超声波发射样机的实验、研制将适合用于大容量高速处理存储软件与硬件，以及初步完成临床实验资料的收集等多项工作。（朱立明整理）