超声非线性成像-造影谐波成像

发布时间：

2025-03-12 09:37

超声造影剂大多是包含直径在1~10um微气泡的液体，可以通过静脉注射流到身体的各部分（肠道相关的可以通过口服的方式）。由于微气泡的声阻抗特性和组织存在很大差异，可以增强基波超声成像的诊断能力。如下图所示。

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声波通过造影剂中的微气泡产生非线性传播，波形畸变，谐波成份明显增加。相比之下，其它组织产生的谐波相对较少。利用微气泡的非线性特性来增加造影剂和组织的对比度，提高信噪比。但是以上都是建立在组织回波都是线性的假设上，现在确定组织也是可以产生源于成像的谐波信号的，这个就会造成很大的干扰。

当声压达到一定阈值，发射波的频率两倍于微气泡的共振频率时，微气泡除了产生二次谐波和高次谐波之外，还有次谐波（f0/2,f0/3…）和超谐波（3f0/2,5f0/2）。如下图所示。发射频率两倍于微气泡的共振频率这个条件是为了达到比较好的效果，如果频率达不到这个条件，还是会产生次谐波和超谐波，但是效果不明显。而组织不会产生次谐波和超谐波。这样就进一步提高了对比度。同时由于发射频率高，可以提高图像的轴向分辨率。对于接收的低频率的次谐波信号，回波衰减较小，有利于深部组织的检测。
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应用实例

通过一些应用中的实例对比，看一下谐波成像的效果。
下图为组织谐波成像增强心内膜清晰度和近场分辨率，图a为基波成像，图b为组织谐波成像。可以看出组织谐波成像的心尖四腔视图更加明显。

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下图为为胸骨旁心脏长轴图像， (a)基础成像， (b)谐波成像和©脉冲反转谐波成像。可以看出组织谐波成像减少了伪影，而脉冲反转谐波成像进一步提高对比度和分辨率。

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下图是通过二次谐波成像增强造影剂强度。左图为基频静脉造影剂成像，右图为二次谐波造影剂成像。可以看出使用二次谐波造影剂成像的对比度明显增强。
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下图中使用的是将8mm血管嵌入到模拟组织的仿体进行的实验。图a是造影前的基波图像，图b是造影后的基波图像。图c是造影前的次谐波图像，图d是造影后的次谐波图像。图e是造影前的谐波图像，图f是造影后的谐波图像。可以看出造影之后的图像对比度明显比造影前的高。而使用了造影剂之后，次谐波比谐波的图像对比度要好，而且更加清晰。使用造影剂之后的基波图像对比度要比谐波的差一点，而且有伪影。

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