作為醫學(xué)診斷(duàn)設備,臨床上對B超有兩個最重要的技術要求:一是(shì)探測深度;二是圖像分辨力。圖像分辨力包括空間分(fèn)辨力(lì)和對比(bǐ)度分辨力,其中空間分(fèn)辨力又分為軸向、側向和俯仰方向3種,而“俯(fǔ)仰分辨(biàn)力”的更常用稱(chēng)謂是“切片厚度”。本文介紹的是關於切片厚度的物理概念、臨床(chuáng)意義(yì)及其標準化檢(jiǎn)測技術。
一、聲束切片厚度概念(niàn)
超聲成像的基本原理告訴我們:當其頻率達數兆赫茲,換能元件孔徑達10mm以(yǐ)上時,超聲波將在人體組織中成(chéng)束傳播,因而被稱(chēng)為“聲(shēng)束”或“波束”。A超探頭和機械扇形掃描式B超探頭采(cǎi)用的是單元式換(huàn)能器,其壓電(diàn)元件為圓片形,聲束橫截麵為圓形;對於平麵線陣、凸陣、相控陣探頭,聲束是由多個陣元(yuán)並聯成一體發(fā)射,聲束橫截麵為矩(jǔ)形。我們看到的(de)B超影像,是借助於探頭的機(jī)械擺動,或借助於電子開關(guān)切(qiē)換,讓聲束(shù)像一把無(wú)形的刀一樣掃過和剖切人體組織,然後采集和處(chù)理所剖切的人體組(zǔ)織斷麵的信息,最終以圖像方式予以展示。聲束掃描所形成的平麵,稱(chēng)為“掃描平麵”,聲(shēng)傳播的方向稱為(wéi)“軸向”,聲束掃(sǎo)描行進的方向稱為“側向”,垂直於掃描平麵的方向稱為(wéi)“俯(fǔ)仰方(fāng)向”。相應地,聲束在掃描方向的尺寸稱為“側向束寬”,在(zài)俯仰方向的(de)尺寸稱為“俯仰束寬”,即切片厚度。
二、聲束切片(piàn)厚度的定義
眾所周知,在IEC文件和我國的國家標(biāo)準GB10152-2009《B型超聲診斷(duàn)設備》中,3個空間分辨力參數的定(dìng)義及其與聲束參數的關係如下:
(1)軸向分辨力(lì)的定義:在體模的指定深度處,沿超聲(shēng)波束(shù)軸能夠顯示為兩個回波信號的兩個靶之間(jiān)的最小間距。與之對應的,是發射超聲脈衝的半值(zhí)寬度。位於聲束軸線上(shàng)的兩個回波目標(biāo),隻有當其間距大於半個脈衝(chōng)寬度時,才(cái)能分辨出來。
(2)側向分辨力的定義:在體模的指定深度處(chù),掃描平麵(miàn)中垂(chuí)直於超聲波(bō)束軸的方向上,能夠(gòu)顯示兩(liǎng)個清晰回波信號的兩靶線之間的最小間距。與之對應的是聲束的側向寬度。在掃描平麵中,處在與聲束軸垂直的(de)直線上的兩(liǎng)個回(huí)波目標,隻有當其間距大於聲束的側(cè)向尺寸時(shí),才能分(fèn)辨出(chū)來。
(3)切片厚度的定義:在體模的指定深度處,垂(chuí)直於掃描平麵方向上顯示聲信息的仿組織材料(liào)的厚(hòu)度。與軸向、側向(xiàng)分辨力明顯不同,切片厚度(dù)沒有用兩個回波目標的思路定義。其原因是:在俯仰方向上,對於間距不同的回波目(mù)標,B超圖像上隻能顯示其有無,而不能顯示其距離。
三、聲束切片(piàn)厚度的臨(lín)床意義(yì)
B超切(qiē)片(piàn)厚度(dù)偏大的主要後果是導致(zhì)局部立體偽(wěi)像(partial volume artifact),或稱切片厚度偽像、立體平均偽像。比如一囊性病灶或充(chōng)液器官,當其在垂直於掃描(miáo)平麵方向的尺寸小於超聲波(bō)束在該方向的(de)尺寸時,B超圖像上原(yuán)本應該無(wú)回波的部位,將會有實質性組織的散射回波(bō)覆蓋在上麵,使醫生誤以為是病變(biàn)。正因為其重要的臨床意義,在高檔B超,尤其是具有三維成像功能的產品上,其所配探頭的(de)壓電晶片,在切片厚(hòu)度方向也施行了切割,采(cǎi)用(yòng)了電子聚焦,由1維變成了1.5維,最(zuì)新的B超國家標準則(zé)將其列入強製性要求。
四(sì)、檢測(cè)手段
眾所周知,檢測二維灰階圖像(xiàng)的軸向(xiàng)、側向分辨力(lì)的標準(zhǔn)化方法是借(jiè)助於超聲體(tǐ)模中相應的線靶。但(dàn)這種方法並不適用於(yú)切片厚度檢測。在(zài)IEC61390∶1996《超聲實時脈衝回波係(xì)統性能(néng)試驗方法》和國家標準GB10152-2009中,對切(qiē)片厚度指標(biāo)的規定檢測設備是切片厚度專用(yòng)體模,其基本結構如圖1所示,即在超聲體模的殼體中,斜向安置一塊(kuài)與聲窗成指定角度α、表麵布滿散射體(tǐ)的平板,且散射回波強度明顯高於背景仿組織材料。切片厚度體模與低頻、高頻體(tǐ)模的另一(yī)個明顯差(chà)別(bié)是,為確保整個(gè)探頭下方均為仿組織材(cái)料,其側壁短邊的內尺寸不是50mm,而是100mm。GB10152-2009中(zhōng)規定,切片厚度體模所用超聲仿組織材料的聲學特性與低頻(pín)(多用型)和高頻(小器官型)體模相同,即聲(shēng)速為(1540±10)m/s,聲衰減係數斜率為(wéi)(0.7±0.05)dB/(cm·MHz);並要求散射(shè)麵靶層厚度小於0.4mm。
五、檢測原理
與軸向、側向分辨力檢測中直接讀取靶線間距不同,切片厚度檢測采用的是(shì)間接法。如圖1所示,當將B超探頭(tóu)垂(chuí)直(zhí)耦合於聲窗表麵,令其長(zhǎng)邊平行於聲窗的短邊時,所成二維灰階圖像的上部將是背景仿組織材料的均勻散射回波(bō),下(xià)部將是一條強散射的亮(liàng)帶。亮帶上沿對應的,是聲束俯仰剖麵一側與靶麵的(de)交線;亮帶下沿對(duì)應的,是聲束剖麵另一(yī)側與靶麵(miàn)的交線。由圖1可見,亮(liàng)帶(dài)沿(yán)深度方向(xiàng)的尺寸和聲(shēng)束的俯仰(yǎng)寬(kuān)度(即(jí)切(qiē)片厚(hòu)度),正好是一個直角三角(jiǎo)形的兩個直角邊。由於麵靶與聲(shēng)窗平麵的夾角α已知,如測得亮帶沿深度方向的尺寸(cùn)x,則聲束切片厚度(dù)t為t=x/tanα (1)
六、檢測操作步(bù)驟
圖2是利用國產(chǎn)切片厚度體模(mó)檢測高頻線陣探頭(tóu)切片厚度的照片(piàn)。體模麵板上的白色斜線所示,即散射麵靶所在位置(zhì)及傾斜(xié)角度。檢測的基本步驟如下:
(1)利用符合GB10152-2009要求的(de)普通低頻、加長低頻或帶有縱向靶群的切片厚度體模,測出配接指定探(tàn)頭時的探測深度。(2)將該探頭垂直(zhí)耦合於(yú)切(qiē)片(piàn)厚度體模散射靶上方的聲窗上,令探頭(tóu)長邊與聲窗的短邊平行,被檢B超(chāo)屏幕上將顯示如圖2所示的亮帶。(3)在充分耦合狀態下,在聲窗表麵上由右向左滑移,可看到亮帶沿深度方向由上向下平移。
(4)以屏幕上的縱向距(jù)離標記為參照,選擇1/3、1/2、2/3探測(cè)深度處的亮帶,分別取得圖2所示的B超圖(tú)像。
(5)利(lì)用(yòng)被測(cè)B超的(de)電子遊標,分別測出3幅圖像上亮帶沿深度方向的尺寸x1、x2、x3。
(6)利用式(1),分別算出3個深度處的(de)聲(shēng)束切片厚度t1、t2、t3。
(7)取三者中最大值(zhí)作為該主機-探頭組合的切片厚度。