超声血流成像检测中的伪差

在超声血流成像检测过程中,可以取得来自二个方面米源的联合信息,一是被检者人体内解剖组织结构和血流;二是仪器本身和扫描过程中由于超声物理特性、信号采集和处理、仪器调节以及解剖等因素影响和限制,造成图像失真出现伪差(Artifact)。

80年代中期彩色多普勒血流成像技术的兴起,为临床诊断提供极为丰富的血流信息,从而大幅度提高超声诊断的水平,扩大了超声诊断适应证。然而,随着临床的广泛应用,超声血流成像中出现的伪差也常干扰图像正确显示造成错误诊断,并已引起临床应用重视。为此,了解超声血流成像中的伪差产生原理及其识别方法,对提高超声血流成像诊断正确性,具有重要意义。本文对采色多普勒血流成像(CDFI)、(频谱多普勒)(SD)、彩色多普勒功率图(CDP)检测以及超声造影中的常见伪像,总结作者临床实践经验,结合文献复习,分别对其产生原因、识别和消除方法,介绍如下,供国内超声工作者参考。

混迭现象(Aliasing)

在脉冲式多普勒检测血流中,取样频率至少为波形频率的二倍或二倍以上,脉冲重复频率相当于取样频率,多普勒检测所得的频移值应在PRF的1/2以下时,才能正确显示频移的大小和方向,不致失真。因此,将1/2PRF称作Nyquist频率的极限时,即PRF的取样率不足两倍(﹤2次),则可产生流速曲线正向波峰去顶后又返折到零基线负侧,或负侧返折到正侧,这种现象称为曲线混迭。在彩色多普勒血流显象上,凡超过彩标显示最高流速者,则表现为异常方向色彩,即超过彩标显示最高流速范围的血流速频移,由红变兰或由兰变红的相反颜色。这种现象称为彩色混迭,可以误认为是”湍流”,这时应与真性湍流作鉴别。二者鉴别要点是:①彩色混迭表现为同种色彩的范围较大,外周色彩较暗,向中心则逐渐增强,继而突然色彩转变由蓝变红或由红变蓝,且互相连续呈片状或带状分布;而湍流所致镶嵌血流则为多种色彩的小光点互相交错混杂出现;②调高彩标量程范围,彩色混迭可消失,而镶嵌血流则依然存在。

曲线混迭消除方法:①调高速度标尺(量程)范围:也即增大脉冲重复频率,使取样频率又恢复到不超过Nyquist频率:②改用发射频率较低的探头:可扩大探测频移的范围,如以发射频率为5.0MHz探头为例,当脉冲重复频率为6kHz时,探测最大流速是0.47m/s,而当事人改用发射频率为3.5MHz时,则探测最大流速为0.70m/s;③基线移动调节:即正向血流倒错时,调节基线下移,增大正向血流频谱的显示范围;负向血流倒错时则调节基线上移,增大负向血流频谱的显示范围;④改用连续多普勒(CW)检测:因为CW不受脉冲重复频率的限制,可测量高流速,但缺点是无距离选通能力,无法选定回声信号的深度。

时间分辨力伪差(Temporal Resolution Artifact)

在彩色多普勒检测中,有时会遇到彩色框显示的血管腔一侧出现限局性混迭,而另一侧则为层流色彩,但用频谱多普勒检测从一侧到其他一侧面的血流速是相同的。这种现象是与彩色图像获取帧画面时间过长有关,在这帧画面中,收缩期发生在扫描的左侧,而帧画面是随后才全部完成,这种伪差的产生原因是与彩色图像时间分辨力差有关,这种伪差的发生与使用不同仪器和同一仪器使用不同探头均有关系。

镜像伪差(Mirror lmage Artifact)

在彩色血流成像时,当邻近被检测血管的远侧有一个强反射体如肺胸膜、隔肌时,则在锁骨上部作横向扫查锁骨下动脉时,探头发射声束与检测目标和强反射体相互垂直,目标反射回声又经过反射体返回到探头,从而产生镜像伪差。这时,肺胸膜回声前、后方各有一条锁骨下动脉,前方者为起初血管图像,而位于肺尖胸膜回声后方的血管图像是虚像,又称镜面幻影。又如在右肋缘下斜切以CDFI或彩色多普勒功率图(CDP)显示下腔静脉及肝静脉时,可见膈肌回声上下出现对称的血管图像,膈下方者为真实图像,膈上方者为虚像,这种现象在使用多普勒功率图显示时更为明显,用频谱多普照勒检测,虚像部位可以检测到和真像部位相似的频谱,但后者信号较前者要弱。

频谱多普勒镜像为伪差(Spectral Doppler imaging artifact)

在频谱多普勒检测中,按多普勒方程式计算,当入射声束与血流方向成垂直时,预示应无频移信号,但在二维超声检测时,由于声束系组合发射、组合接收,在被测某点的血流方向,对探头的部分阵元是朝向运动,而对另一部分阵无为离向运动,因此,在零基线两侧可出现对称性的流速曲线分布,其中之一较亮,另一方较暗,对血流方向判断困难,常被误认为是双向血流。此时,彩色血流也显示暗淡、红蓝色混杂,误认为有反流。消除方法:①改变探头角度,使入射声束与血流方向间夹角减小;②降低多普勒增益。

闪烁伪差(Flash Artifact)

在CDFI或CDP检测中,由于人体内脏或器官受呼吸、心脏搏动或胃肠道蠕动影响,人体内组织界面与探头之间出现相对运动,产生多普勒频移。这种频移经接收、放大、处理后信号变成彩色,呈大片闪烁彩点,与被测脏器活动有密切关系,这种闪烁伪差容易在非血管结构如胆囊、囊肿或扩张胆管的低弱或无回声区中显示出来,可误认为上述结构其内部有血流。若以频谱多普勒检测,分别置取样门于囊肿内及其旁组织所得血流信号相同,均随心脏或呼吸运动所起。又如在检测椎动脉时,有时遇到同侧颈动脉强烈搏动,出现闪烁伪差点,俺盖椎动脉内彩色血流显示。消除方法:目前,已有一些仪器如Acuson 128/xp电脑声像仪上设有运动鉴别器(motion discrimination),这种鉴别器与滤波装置组合在一起,可使闪烁伪差降最低限度。

血管移动伪差 (Vascular motion artifact)

由于受人体呼吸的影响,使探头与被检测血管的相对位置发生改变,因此,取样门的位置也随着从管腔内移到血管外周围或与其相邻的血管腔内。此外,也可在同一条弯曲血管从一端到另一端。随之,显示血流方向及曲线开矿也有相应变化,可表现为血流速从高到低或从基线的一侧转到另一侧。这种现象多见于腹部检测门静脉、脾门部弯曲扩张的血管时发生。消除方法:检测时嘱病人摒气,保持取样门位置固定在管腔中央。

壁运动幻影 (wall-motion ghost)

这是来自心壁或血管壁活动而产生的类如血流低频信号,其特点是色彩暗淡,闪烁不定。这种信号显示色彩与心壁、血管壁运动方向和速度有关,收缩期向前呈红色,舒张期后壁向后呈兰色,弥散分布在心脏与血管腔内及外侧方实质部分,呈弥散而暗淡的红、兰色彩区。消除方法:用滤波器消除壁低频信号。

旁瓣伪差(Side-lobe Artifact)

探头发射超声能量主要集中在主瓣内,但在主瓣周围还有许多旁瓣,它们包围主瓣,当纵向检测血管长轴时,主瓣真实取样容积的血流曲线是在基线上方,而其一侧旁瓣接收到的低弱血流信号则是反方向的,在基线上方显示:若以横断面检测血管,将取样门置于血管外一侧,而旁瓣声束此地可接收来自血管腔内血流信号,而在主瓣声束方向上显示出来,从而造成错误判断。消除方法:1.侧动探头改变声束入射角度;2.降低多普勒增益使旁瓣低弱信号消失。

仪器调置不当伪差

 

  1. 多普勒增益设置错误:彩色多普勒血流显像增益设置过低,则在低流速的血管腔内显不出有彩流,可以误认为无血流;相反,增益设置过高,则图像背景出现杂乱彩色噪音。在脉冲多普勒检测时,若增益设置过低,则使有诊断价值的信号丢失;设置过高,则出现背景噪音,流速曲线增宽,收缩期曲线下方声窗变小或消失,可以影响血流参数的测定结果。因此,检测时增益应调节到背景噪音刚消失,再稍开大又出现,在这种状态下的增益较为合适。
  2. 滤波设置错误:也称壁滤波,原意是消除动脉管壁运动所造成的低速信号而设计得名的。滤波设置值愈大,则有诊断价值的低速血流被滤掉。在使用中最佳选择是既不显示非血流信号,又不丢掉需要的低速血流信号,以获取全部有诊断意义的血流信息。
  3. 速度量程设置错误:在频谱及彩色多普勒检测中,速度量程(Velocity scale)的设置正确甚为重要。量程是血流速可显示的范围,量程标尺的两端数字表示可显示的最高值,超过这个值的流速,就会出现混迭现象(Aliasing)。在彩色血流显像时,量程设置过高,则低速血流就不能显示,通畅的低速血流管腔被认为有阻塞;量程设置过低,则出现由红变兰或由兰变红的彩色混迭,需要和狭窄所致镶嵌血流作鉴别。在频谱多普勒检测时,量程设置过低,则高速血流显示出现混迭。因此,量程应设置在与被检查血流速度相适应的速度上。如在显示血流速度0.02m/s时,彩色量程设置是0.64m/s,二者比例变为1/3,则显示血流就丰富。

超声造影伪差

近年来,随着超声造影技术的广泛应用,使超声诊断水平又上一个新的台阶,它可提高血流信号的强度,增强对比分辨力,使低速血流的微小血管、血管路径得以显示,特别是增强肿瘤内新生血管的显示,对疾病的诊断和鉴别诊断具有重要作用。但在实际使用中也出现超声造影所致的伪差,根据文献初步报告担出有以下现象:

  1. “开花征”伪差(blooming artifact):超声造影成像是利用微气泡在血液中流动产生强烈的背向散射原理。采用彩色及功率多普勒超声技术注射造影剂后,可以成倍增强显示血管内彩色血流信号。从而提高对使低速血流的微小血管检出的敏感性,对肿瘤新生血管的显示,帮助临床判断肿块的良、恶性有重要意义。但在超声造影后由于迅速出现短期峰增强效应,在彩色多普勒取样框内见到彩色血流信号外溢到血管之外,呈不规则片块状,有时几乎覆盖大部分取样框内,称其为彩色超盛现象(color blooming),显示为色斑谰的“开花征”。“开花征”是由于大批造影剂微泡破裂所致。消除方法:①降低发射超声机械指数;②调高彩色多普勒速度量程。近年来,采用二次谐频成像方法,使接受回声经滤波器滤去基频,而获得二次谐频信息成像,大大提高信/噪比,致使图像细节清晰。在CDFI二次谐频成像中可消除“开花征”的大片彩色伪差。
  2. 频谱“开花征”(Spectral blooming):应用超声造影后,多普勒检测血流信号强度增高,频谱多普勒包络线上出现“毛剌样”突起,称其为频谱“开花”征,并同时开闻及气泡在血液中流动破裂的“辟、扒”声音。上前认为这种“毛刺样”的发迹是低强度和较强的噪音信号,它的产生是由于微泡破裂所引起。微泡发生破裂的原因可能是造影剂本身稳定性不够,注射速度过快,超声照射强度和时间等因素有关。消除方法:①改进造影剂本身稳定性;②减低超声照射能量。如采用反向脉冲二次谐频成像,可以使微泡存在时间延长。(西安交通大学第二医院医用超声研究室,张爱宏)

信息来源:中国医疗科技影像网

作者: bensonchina

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