肝脏三维超声比二维超声更有用

　　[摘要]：本文介绍了三维超声成像技术的原理，讨论了三维超声在肝癌的诊断性应用及在肝脏手术和介入中的治疗性应用。

　　1961年Baum和Greewood最先提出三维超声的概念，但其后的三十年发展比较缓慢。1994年以后，随着计算机技术与超声影像技术的不断发展，三维超声成像技术已由实验研究阶段走向临床应用阶段。现将三维超声技术及其在肝癌诊治中应用作一综述。

　　一、三维超声成像技术

　　1、图像的采集：目前，三维超声成像技术是利用计算机对一系列按一定规律采集的二维图像信息进行加工处理即重建，从而构成三维图像。高质量采集二维图像是三维重建至关重要的第一步。目前二维图像的采集主要通过以下几种完成：（1）机械驱动扫查，探头固定于机械臂上，由计算机控制电动步进马达，按选择的角度和速度做规定形式的运动。在肝脏检查，通常采用扇型扫查，用此种方式采集图像数据处理及成像速度快，图像重建准确，但操作复杂；(2)三维容积探头，又称“一体化探头”，即将一个二维探头和一个摆动机构封装在一起，操作者只要将其固定于体表并指向所需扫测部位，系统自动采集二维图像，且不需要后处理即可获得三维立体速据库，并能立刻显像。此方式采样方便可靠，探头可置于肋缘下或肋间任意位置扫查。但其扫查范围较小，单次扫查只能对肝脏的一部分进行三维重建。（3）自由扫查技术。将一个位置感应器固定在常规超声探头上，测定换能器在采样操作时的空间位置的变化。系统将这种带有空间和方位信息的二维图像转换成数字化信息并存入电脑，续而对其进行三维重建。最常用的是磁场定位扫查方式。操作方便灵活，扫查时间和范围可调。适用于作一次性较大范围复合形式的扫查采样，如肝脏的一次性整体成像。此方法的缺点在于每一次使用时都必须对系统进行精确校正，扫查过程必须均匀缓慢，受人为因数影响较大。（4）三维电子相控阵探头。根据其换能器晶片排列方式称2D阵或矩阵探头，其晶片在侧向和横向的平面上呈规则排列。可获得实时的三维图像。但现有的这种探头取样范围有限，对肝脏作一次性的整体扫查尚有一定困难。

　　2、图像的重建：扫查时获得的二维图像信息经接收并作数字化处理存入计算机，计算机对其进行空间定位，对相邻平面间的空隙进行插补平滑，形成三维立体数据库，包括了扫描角度内的全部信息。

　　3、图像的显示：（一）利用组织灰阶图像信息。显示形式常用有（1）表面成像：表面轮廓提取法的显示形式，早期包括网格型和薄壳型成像法，随着计算机技术的提高，轮廓成像的质量明显提高，图像越来越细腻，较广泛地用于含液性结构、被液体环绕结构及胎儿的三维成像；（2）透明成像：即总体显示，为体元模型法的显示形式，显示组织结构中所有的灰阶信息，采用透明算法，淡化软组织结构的灰阶信息，使之呈透明状态，既可显示脏器内部回声较强的结构，又部分保留周围组织的灰阶信息，使重建结构具有透明感和立体感，调节透明度可以突出希望清晰显示的部位和结构，有三种模式：1）最大回声模式：显示三维数据库内每条声束上的最强回声的结构。2）最小回声模式：显示三维数据库内每条声束上的最低回声的结构。3）X线模式：示三维数据库内每条声束上的灰阶平均值，重建类似于X线检查的图像。（二）利用彩色多普勒血流成像（CDFI）、多普勒能量图（CDF）及造影的信息。CDFI可显示较大血管内流速较高的血流；CDF对显示终末细小或迂曲血管内的低速血流效果较好；造影可显示与CT增强同样的效果。

　　二、三维超声成像在肝癌诊断中的应用

　　三维图像能获得比二维图像更多诊断信息。主要表现在以下几方面：①.肿瘤与血管的关系：三维超声图像（特别是半透明模式和最小回声模式重建的图像）能够显示血管在肝内的空间分布，并且可以显示肿瘤与血管的空间位置关系，血管受推压的方向和血管受压变形；②。肿瘤的内部结构：三维超声图像(特别是半透明模式重建的图像)能够显示肿瘤的内部坏死液化，坏死液化的内壁表现为凹凸不平，比二维超声图像显示的更形象和具体；③.肿瘤的表面特征：三维超声图像(特别是半透明模式重建的三维图像)能够把肝癌的部分表面特征显示出来，表现为极不平整；④.肿瘤在肝内的位置：由于三维超声图像能够显示肝内血管肿瘤的位置关系，有利于肿瘤的定位；⑤.肿瘤的立体轮廓:三维超声图像（特别是最大回声模式重建的图像）能够把肿瘤的最大轮廓显示出来，肝癌的轮廓表现为极不规则。⑥.肿瘤内部的血供：Xu等对43例肝细胞癌进行了二维和三维能量多普勒成像，其中14例进行了血管造影，以血管造影的结果为金标准，则三维成像在显示肿瘤血流类型的准确性是64.3％，而二维成像是14.3％，三维能量多普勒较二维能量多普勒能显示更多的肿瘤内血流信号，具有明显差异。三维能量多普勒成像和血管造影显示的血管密度分别是46.0%和48.5%，三维能量多普勒与血管造影结果高度相关，而二维能量多普勒相关性较低。认为三维能量多普勒描述原发性肝癌内血管分布优于二维能量多普勒，并与血管造影结果高度相关[3]。Liang等对24例HCC进行三维能量多普勒超声成像及血管造影，分析HCC动脉血管的来源与分布，结果分为三类：Ⅰ类：外周动脉环绕（抱球征）（n＝9）；Ⅱ类：少于或等于4条瘤内动脉，伴或不伴外周滋养动脉（n＝6）；Ⅲ类：多于4条瘤内动脉（提篮征）（n＝6）。三维能量多普勒超声成像能显示Ⅰ类和Ⅱ类中的大多数和Ⅲ类中全部滋养动脉，但较血管造影，三维能量多普勒超声成像对小分支及新生血管的检出率较低[4]。郑荣琴等应用编码谐波造影三维重建评价了21例肝脏肿瘤的肿瘤血管像及肿瘤实质血流灌注情况，并与其造影二维超声图像进行比较,发现谐波造影三维超声较造影二维超声能更清楚地显示肿瘤的血管像，显示血管及灌注综合像的能力亦优于造影二维超声，认为谐波造影三维超声能更好地反映肝脏肿瘤的血供特点。Ohto等对31例肝占位病变进行了三维造影超声成像，发现三维造影超声能够显示肝肿瘤内的细小血流，并且能显示不同的血流类型，如原发性肝癌为内部的网状血流及周边的环状血流、转移性肿瘤为相邻病灶之间分布的血流、肝血管瘤为肿瘤边缘局限性结节状血流，认为三维造影超声成像能够显示有助于肝内肿瘤定性诊断的血流类型[6]。⑦.肿瘤体积测量：三维超声对肝占位的体积测量比二维具有更高的准确性和可重复性。Xu等对22个规则、25个不规则模型和37个肝占位病灶进行二维和三维体积测量，发现三维和二维测量的误差有显著性差别，三维远小于二维；三维测量规则和不规则模型体积没有显著性差别，但二维测量有显著性差别；肝脏肿瘤体积的三维超声测量值和二维超声测量值均与肿瘤实际体积相关，但三维超声的相关系数更高；三维超声也具有远优于二维的可重复性；认为三维超声体积测量可以做为肝肿瘤治疗疗效评估的有用手段[7]。

　　三、三维超声在肝脏手术和介入中的应用

　　三维超声在肝脏疾病介入性诊疗操作中能更好地发挥导向作用。Xu等进行了18例肝癌三维引导下化学肿瘤消融及21例肝癌的射频消融，发现与二维相比，能更好的显示可展开的射频电极，提高操作者的信心水平、穿刺针定位的准确性及穿刺针与周围重要结构关系的可视度。Xu等对肝病患者57例,进行介入性诊疗操作72次，发现三维超声对针尖的显示优于二维超声，对针杆的显示与二维超声无明显差异，三维超声在判断穿刺针与病灶的位置关系时，三维超声的最大优势在于可通过多平面成像的旋转和平移功能，在与声束相垂直的平面上准确地确认针尖的位置，增强操作者的信心，而且对一些复杂的针型，如射频针，可准确地显示出其立体形态。Won等将动态三维超声应用于引导肝脏肿物的穿刺活检，发现与二维相比，它的可视性更强，能够提供更多的空间信息，更准确地判断活检针与目标病灶之间的关系。

　　肝脏术中超声可清楚显示肿瘤在肝脏中的位置和肝脏的血管解剖，帮助外科医生选择手术入路和制定手术方案。Minagawa等进行了20例术中三维超声成像，发现能够清楚得显示肝血管的小分枝及三维关系，更有利于观察肿瘤及其相关血管的解剖关系，是一种新型安全、高效的术中导航方法。

　　微波治疗中三维超声可观察凝固区形态，测量凝固区体积，精确比较凝固区体积大小变化及高速凝固功率和时间，客观评价疗效。李红玲对离体犬肝脏12个(共80个凝固点)，进行离体肝脏行微波凝PMCT并实时三维超声成像(RT一3DE)观察及实时全容量三维成像(FV一3DE)，发现RT一3DE即刻显示肝脏局部图像内任一结构的三向正交切面和空问毗邻关系，FV一3DE具有快速显示肝脏整体凝固区体积的优点，与实际体积相比较无明显差异，认为RT一3DE技术可观察到微波凝固治疗过程中凝固区的变化、边缘、轮廓以及凝固区的体积，对介入凝固治疗有重要指导意义。黄敏等对超声引导微波治疗，超声引导酒精治疗和经放射介入治疗的56例肝肿瘤病人进行超声随访和疗效分析，认为超声疗效分析可以作为肝肿瘤介入治疗后疗效及预后判断的有效方法，三维容积测定更能反映瘤体大小的变化。

　　综上所述，肝脏三维超声成像能够提供许多二维不能提供的信息，随着新技术的不断发展完善，定能在临床发挥更大的作用。