血管内超声显像的成像原理和仪器

IVUS导管顶端带有压电晶体超声换能器（超声探头），换能器发射超声脉冲，并接受来自组织的反射信号，传递到图像处理系统，由于组织的性质不同，对超声的吸收和反射不同，不同组织之间存在声学的界面，因此可以根据接收到的超声信号的强弱以不同灰阶的形式在显示屏上显示图像并据此判断病变的性质。单一的换能器发出的超声呈扇形，因此需要多个环形排列的换能器才能进行360°的图像成像，另一种方法是旋转换能器或旋转导管顶端能折射超声波的镜子。

IVUS仪器由2个主要组成部分：一是图像处理系统。发射、接收和处理超声波，并在荧光屏上实时显示图像。随着技术的改进，目前所用的图像处理系统可以对使用自动回撤系统以一定的速度匀速回撤导管所采集的系列图像进行处理，并实时进行血管的三维重建。二是带微型超声探头的导管：IVUS导管的直径从2．6～9F（0．86～2．97mm），适合冠状动脉或周围血管（如腹主动脉）的成像需要。用于冠状动脉内的超声导管直径多为2．6～3．5F（0．96～1．17mm），一般来说，换能器发放的超声频率越高，其分辨力越高，但穿透力就降低。用于冠状动脉内显像的超声探头的频率较高（20～45MHz），轴向和侧向的分辨率分别为80～110μm和200μm。按设计类型不同，IVUS导管及其相应的成像系统主要分为机械旋转型和相控阵型2种。

机械旋转型：机械旋转探头利用外置的马达和驱动轴旋转安装于导管顶端的单一超声探头，旋转速度通常为1 800rpm，可以每秒30帧的速度成像，目前所应用的机械旋转性超声仪器主要为美国波士顿科学（Boston Scientific）公司的ClearView，GALAXY2和iLab系统。带有超声探头的导管在保护鞘内旋转，可采用单轨形式经0．014英寸的导引导丝送入需要成像的节段，导管前端的单轨部分较短，导管也较柔软，因此对扭曲病变的通过能力相对较差。

多电子相控阵型：采用环行安置于导管顶端的32～64个换能器，其优点是稳定性很好，没有旋转伪像和导丝伪像，导引导丝的轨道作用较好，导管的推送能力较优。目前由美国VALCANO公司生产。由于没有活动的部分，不会产生旋转伪像。新一代的相控阵型血管内超声图像质量已有明显的提高，与机械旋转型无显著的差别。新研制的相控阵型血管内超声可提供虚拟组织成像（virtual histology，VH），根据组织的回声不同，标上不同的色彩，可用于判断斑块中不同成分组织（如坏死组织，钙化组织等）的相对含量，以评价病变的稳定性。

目前所用的直径为2．6F（0．86mm）的IVUS导管可通过6F（内径1．8mm）及以上的指引导管的内腔。导管均采用单轨的形式，使用0．014英寸的PTCA导引导丝送入靶血管需要进行检查的病变部位的远端，一般采用从远端往近端以一定的速度连续回撤（手动或自动）的方法进行检查，然后对感兴趣的部位再进行重点检查，尤其是在使用自动回撤装置时中间不要随意停顿，否则会影响重建的图像的准确性，将图像记录在光盘或录像带上，可供事后分析。送入IVUS导管前，在冠状动脉内注射200μg硝酸甘油并加用3 000 U肝素，可减少因导管刺激可能诱发的血管痉挛以及血栓栓塞。