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超声成像原理简介
导读：生物医学超声三维成像简介，超声（简称US）医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科，凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学，包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，超声医学影像技术作为医学影像学的一门新兴学科，经历了从A超、M超、B超、彩色多普勒超声几个阶段，三维超声成像技术（three-dimensionalultrason
生物医学超声三维成像简介
姓名：黄金盆
学号：MG1423074
超声（简称US）医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。
超声医学影像技术作为医学影像学的一门新兴学科，经历了从A超、M超、B超、彩色多普勒超声几个阶段。三维超声成像技术（three-dimensional ultrasono-graphy）的研究始于20世纪70年代，由于成像过程慢，使用复杂限制了其在临床上的使用。最近随着计算机技术的飞速发展，三维超声成像取得长足进步，已经进入临床应用阶段。
三维超声成像分为静态三维成像和动态三维成像[1]，动态三维成像由于参考时间因素，用整体显像法重建感兴趣区域准实时活动的三维图像，则又称之为四维超声心动图。静态与动态三维超声成像重建的原理基本相同[2]。
1、1立体几何构成法 该法将人体脏器假设为多个不同形态的几何体组合，需要大量的几何原型，因而对于描述人体复杂结构的三维形态并不完全适合，现已很少应用。
1、2表面轮廓提取法 是将三维超声空间中一系列坐标点相互连接，形成若干简单直线来描述脏器的轮廓的方法，曾用于心脏表面的三维重建。该技术所需计算机内存少，运动速度较快。缺点是：（1）需人工对脏器的组织结构勾边，既费时又受操作者主观因素的影响；（2）只能重建比较大的心脏结构（如左、右心腔），不能对心瓣膜和腱索等细小结构进行三维重建；（3）不具灰阶特征，难以显示解剖细节，故未被临床采用。
1、3体元模型法（votel mode） 是目前最为理想的动态三维超声成像技术，可对结构的所有组织信息进行重建。在体元模型法中，三维物体被划分成依次排列的小立方体，一个小立方体就是一个体元。任一体元（v）可用中心坐标（x，y，z）确定，这里x，y，z分别被假定为区间中的整数。二维图像中最小单元为像素，三维图像中则为体素或体元，体元素可以认为是像素在三维空间的延伸。与平面概念不同，体元素空间模型表示的是容积概念，与每个体元相对应的数V
（v）叫做“体元值”或“体元容积”，一定数目的体元按相应的空间位置排列即可构成三维立体图像。描述一个复杂的人体结构所需体元数目很大，而体元数目的多少（即体元素空间分辨率）决定模型的复杂程度。
常规三维成像包括以下步骤：
1．自动容积扫查：以三维容积探头进行扫查，获取三维数据。三维数据是通过超声探头扫查平面的移动而获取的大量连续二维断面图。现有的三维探头都配有内置的凸阵或扇形探头，探头内电磁感应器可以感应出每一断层的相对位置和方向。每一断面的二维图像信息连同其空间方位信息都被数字化后输入电脑。实时二维扫查是基础，根据感兴趣区域的空间范围，任意调节断面的角度、扫查深度和扫查角度，确定三维容积箱（volume box）的位置和大小后进行扫查。在扫查时可以根据感兴趣区的回声和运动特征调整扫查速度。对运动的目标可选用快速扫查，但获得的图像空间分辨力低；低速扫查图像分辨力最高，但易受运动影响；正常速度扫查的空间分辨力介于两者之间[3]。
2．三维数据库的建立：探头扫查获得的数据是由许许多多的断面组成的合成数据，作为三维数据库输入电脑，可以通过滤过干扰信息改善数据的质量。三维数据库包含一系列的体积像素，每一体积像素既是灰度值也是亮度值。
3．三维图像重建：应用三维数据库可以重建出各种图像，包括三维切面重建和立体三维的观察[4]。
（1）切面重建：成像最简单，通过旋转三维数据库可以选定任意一个平面的二维图像，进行多平面图像分析。尽管得到的是断面图，有时对诊断却非常有用，因为许多平面（例如子宫的冠状面）是二维超声难以观察到的。可以选择各种切面显示的方式：三个正交平面显示、图像的自由旋转、图像的移动和壁龛立体定位显示模式。
（2）容积成像（volume rendering）：是一种基于体积像素（voxel）的三维数据库的视觉工具。一个像素（pixel）是二维图像的最小的图像信息单位，一个体积像素则是三维容积数据中最小的图像信息单位。在二维的有立体感的图像上的每一个像素都代表着一组三维体积像素，沿着投射线的多个体积像素经过分析处理后得出有立体感图案的二维像素，二维像素值来源于根据特定的容积运算式得出的综合的体积像素。容积成像方法有表面成像模式和透明成像模式。前者显
示的是周围被液体包绕的结构图像，例如胎儿体表结构的表面成像；后者显示的是最大（如骨骼）或最小（如单纯囊肿）的回声结构的内部图像。结合彩色多普勒还有彩色血管成像模式。成像模式有：表面成像模式、透明成像模式、彩色模式。
三维超声成像与CT、MR相比，三维超声成像具有独特的优点:（1）采样时间短，病人一次屏气期间即可完成，避免脏器移动导致的误差；（2）无须静脉注射造影剂可显示血管结构，无电离辐射及创口；（3）经济方便，减少了对操作者技术水平的依赖，增强了可重复性。
参考文献：
[1]余薇,胡佑伦,刘昌慧.医学超声成像技术方法学进展[J].北京生物医学工程,),225-228
[2]李曦,陈光杰.三维超声成像原理及其发展[J].中国医学物理学杂志,):136-140
[3]高上凯,高小榕,张志广等.三维超声成像方法的研究[J].中国医疗器械信息,),29-31
[4]郝晓辉,高上凯,高小榕.三维超声成像的发展现状及若干关键技术分析[J].生物医学工程学杂志),311-316
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汕头超声研究所：实时三维超声成像技术填补国内空白收藏
近日，广东省知识产权局将汕头超声仪器研究所有限公司（SIUI）实时三维超声成像技术专利列入省专利技术实施计划重大项目，这是我市唯一入选的项目，全省只有十项。
SIUI在“十一五”期间，开始投入人力和资金对超声诊断领域前沿的“实时三维超声成像”技术进行研发，于2008年申请了“实时三维医学超声图像的重建方法”、“基于图形处理器的实时三维图像平滑处理方法”和“基于图形处理器的实时三维图像的光照模拟方法”三项发明专利，并分别于2010年和2011年获得授权。这三项专利特别是“实时三维医学超声图像的重建方法”，与SIUI独自拥有的容积探头技术，构成SIUI实时三维超声成像技术的核心。
SIUI的实时三维超声成像技术，首先是对来自超声三维传感器（容积探头）的体积图像数据进行预处理，获得重建图像所需的体积图像数据；然后对获得的体积图像数据的数据点进行分类，对数据点赋值，在图形处理器中对体积图像数据进行三维坐标变换，再进行重采样并合成；最后利用图形处理器本身具备的并行与高速运算能力，把目前基于中央处理器的医学超声三维重建技术重新设计为基于图形处理器重建技术，达到实时三维重建的目的。
SIUI实时三维超声成像技术的研发成功，填补了国内空白，一举打破国外医疗器械巨头的技术和产品垄断。同时SIUI还将这项技术成功应用于黑白超声诊断仪，成为世界上第一家把实时三维诊断功能在普通黑白仪器上实现的厂家。到目前为止，SIUI仍是国内唯一一家拥有实时三维超声成像技术自主知识产权的企业。
这项技术的开发成功，以及在普通黑白仪器上的应用，一方面使GE、飞利浦、西门子等国际巨头的实时三维容积探头产品在国内的售价应声而下，降至原售价的1/2；另一方面，由于实时三维功能在普通黑白仪器上应用，成本大降，也使得这项技术在国内迅速得到普及应用，普通医院均有能力购买设备，使胎儿先天缺陷检查以及妇科重大疾病早期筛查的普及成为可能，更以其质优价低的比较优势，批量出口欧美各国。
0基础电脑培训——变身高富帅!
这个超声波公司在汕头捧得好像很厉害的样子，但在外界新闻中基本很少听到
我会说超声除了印制板好之外，其他的都是渣 新产品给外国客户实验的时候居然出故障
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你可能喜欢相信各位童鞋在临床工作中，已经接触到很多CT三维重建的图像了，那么CT三维重建到底是个啥东东？这个问题要是从CT技术的角度去阐述，俩小时不一定讲得完，说的简单些呢，除了普通的CT图像（就是我们最熟悉的横断面图像，又称为轴位图像）以外，无论是“高级些”的冠、矢状位图像，还是“逼真程度”很高的血管重建、泌尿系重建、器官重建等图像，都属于CT三维重建图像的范畴。今天我就对CT三维重建中的各种后处理方法，及各种不同类型图像有何临床用处进行简单的介绍。优酷视频参考/v_show/id_XMzIyNTE1NDEy.html腾讯视频参考CT三维重建主要有六种基本后处理方法多层面重建（MPR）最大密度投影（MIP）表面阴影遮盖（SSD）容积漫游技术（VRT）曲面重建（CPR）虚拟内镜技术（VE）多层面重建（MPR）多层面重建是最基本的“三维”重建成像方法，是二维的图像序列，和我们最熟悉的轴位图像是一个“家族”的。MPR适用于任一平面的结构成像，以任意角度观察正常组织器官或病变，可以显示腔性结构的横截面以观察腔隙的狭窄程度、评价血管受侵情况、真实地反映器官间的位置关系等。最大密度投影（MIP）最大密度投影是将一定厚度（即CT层厚）中最大CT值的体素投影到背景平面上，以显示所有或部分的强化密度高的血管和/或器官，简单原理和图像是酱紫的：由于这种方法显示的是一定层厚图像中CT值最高的体素，所以变化层厚会对图像产生影响：层厚5mm & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 层厚15mm& & & 肿么样，是不是觉得层厚5mm的MIP图像上门脉有狭窄，而层厚15mm的MIP图像上门脉是正常的？由于MIP常用来显示血管的走行（问我为啥常用来显示血管？因为增强CT上血管比周围组织器官亮啊~），所以层厚的选择很重要，既不能太薄（血管的部分管腔可能在层厚以外），又不能太厚（周围组织器官有干扰），这是很考验放射科大夫的技术和临床经验的。下面给大家比较下MPR和MIP的图像：可以看到，MIP图像中的血管连续性更好。MIP这种技术有个双胞胎——最小密度投影（minIP），和MIP正好相反，反映的是一定层厚图像中CT值最低的体素，所以常用来显示胆道、气道等组织结构。表面阴影遮盖（SSD）表面阴影遮盖是将操作者的眼睛作为假设光源方向，投射到CT值在设定阈值以上的体素上则不再透过继续成像，仅呈现所有表面体素的集合立体图形，适用于显示CT值与其他结构相差较大的组织结构成像……（天地良心，我说的真是中文，如果觉得理解不了，继续看下文……）说得接地气些，SSD图像就像是黑白的塑形图像，所以临床上主要用于显示骨骼病变或是结肠CT重建：容积漫游技术（VRT）这种三维成像功能非常强大，形态及色彩逼真，绝对是CT三维重建中的“高富帅”，可以对动静脉血管、软组织及骨结构等进行立体塑形成像，也可以显示支气管树、结肠及内耳等结构，对于复杂结构的成像有一定优势。VRT图像直观生动，深受广大医生的喜爱，称得上是辅助诊断、显示病变的大杀器，但是我们要注意一点：VRT图像的伪彩设置很重要，不恰当的伪彩设置会将血管外层像素过滤掉，显示的血管狭窄的程度会比真实情况严重。曲面重建技术（CPR）这种重建技术是在一个维度上选择特定的曲线路径，将该路径上得所有体素在同一平面上进行显示，可以一次评价曲度较大的结构如脾动脉、胰管、冠状动脉等管状结构的全长情况：颈动脉冠状动脉胰管CPR可以观察管腔结构的腔壁病变（如斑块、狭窄等），也可以观察管状结构与周围结构的位置关系，但CPR所显示的不是正常的解剖结构和关系（它是把管状结构拉直了看），同时需要多个角度曲面重建以完整评价病变。虚拟内镜技术（VE）这种CT重建图像可以模拟各种内镜检查的效果，它是假设视线位于索要观察的管“腔”内，通过设定一系列的参数范围，即可看到管“腔”内的结构：声门区VE结肠VE冠状动脉腔内VE看起来很炫酷是不是？尤其是写文章、做ppt还是很吸引眼球的……以上为大家简单介绍了CT三维重建最常用的后处理技术，原理很枯燥，图像很精彩，而将这些三维重建后处理技术与传统轴位图像相结合应用于临床诊断很重要！版权声明：部分文章和信息来源于互联网，不代表本订阅号赞同其观点和对其真实性负责。如转载稿涉及版权等问题，请立即和我们联系，我们以迅速采取适当措施医学影像技术实践社区(syyx13)　
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　　这篇文章给大家讲一个看上去很直观、实际上非常高大上的话题――CT三维重建，小编拜读后很有收获，希望对大家也有所帮助！
　　文：北京协和医院放射科孙昊
　　来源：《从医开始，协和八的奇妙临床笔记》
　　相信各位同学在临床工作中，已经接触到很多CT三维重建的图像了，那么CT三维重建到底是个啥东东？
　　这个问题要是从CT技术的角度去阐述，俩小时不一定讲得完。说的简单些呢，除了普通的CT图像（就是我们最熟悉的横断面图像，又称为轴位图像）以外，无论是“高级些”的冠、矢状位图像，还是“逼真程度”很高的血管重建、泌尿系重建、器官重建等图像，都属于CT三维重建图像的范畴。
　　今天我就对CT三维重建中的各种后处理方法，及各种不同类型图像有何临床用处进行简单的介绍。
　　CT三维重建主要有六种基本后处理方法
　　?多层面重建（MPR）
　　?最大密度投影（MIP）
　　?表面阴影遮盖（SSD）
　　?容积漫游技术（VRT）
　　?曲面重建（CPR）
　　?虚拟内镜技术（VE）
　　多层面重建（MPR）
　　多层面重建是最基本的“三维”重建成像方法，是二维的图像序列，和我们最熟悉的轴位图像是一个“家族”的。
　　MPR适用于任一平面的结构成像，以任意角度观察正常组织器官或病变，可以显示腔性结构的横截面以观察腔隙的狭窄程度、评价血管受侵情况、真实地反映器官间的位置关系等（图1～3）。
　　最大密度投影（MIP）
　　最大密度投影是将一定厚度（即CT层厚）中最大CT值的体素投影到背景平面上，以显示所有或部分的强化密度高的血管和（或）器官，简单原理和图像如图4和图5。
　　由于这种方法显示的是一定层厚图像中CT值最高的体素，所以变化层厚会对图像产生影响，如图6和图7。
图6（层厚5mm）
　　图7（层厚15mm）
　　怎么样，是不是觉得层厚5mm的MIP图像上门脉有狭窄，而层厚15mm的MIP图像上门脉是正常的？
　　由于MIP常用来显示血管的走行（问我为啥常用来显示血管？因为增强CT上血管比周围组织器官亮啊），所以层厚的选择很重要，既不能太薄（血管的部分管腔可能在层厚以外），又不能太厚（周围组织器官有干扰），这是很考验放射科大夫的技术和临床经验的。
　　下面给大家比较下MPR和MIP的图像，如图8和图9。
　　可以看到，MIP图像中的血管连续性更好。
　　MIP这种技术有个双胞胎――最小密度投影（minIP），和MIP正好相反，反映的是一定层厚图像中CT值最低的体素，所以常用来显示胆道、气道等组织结构，如图10。
　　表面阴影遮盖（SSD）
　　表面阴影遮盖是将操作者的眼睛作为假设光源方向，投射到CT值在设定阈值以上的体素上则不再透过继续成像，仅呈现所有表面体素的集合立体图形，适用于显示CT值与其他结构相差较大的组织结构成像……（天地良心，我说的真是中文，如果觉得理解不了，继续看下文……）说得接地气些，SSD图像就像是黑白的塑形图像，所以临床上主要用于显示骨骼病变或是结肠CT重建，如图11和图12。
　　图11 SSD图像（骨骼）
图12 SSD图像（结肠）
　　容积漫游技术（VRT）
　　这种三维成像功能非常强大，形态及色彩逼真，绝对是CT三维重建中的“高富帅”，可以对动静脉血管、软组织及骨结构等进行立体塑形成像，也可以显示支气管树、结肠及内耳等结构，对于复杂结构的成像有一定优势，如图13和图14。
　　VRT图像直观生动，深受广大医生的喜爱，称得上是辅助诊断、显示病变的大杀器，但是我们要注意一点，VRT图像的伪彩设置很重要，不恰当的伪彩设置会将血管外层像素过滤掉，显示的血管狭窄的程度会比真实情况严重。
　　曲面重建技术（CPR）
　　这种重建技术是在一个维度上选择特定的曲线路径，将该路径上的所有体素在同一平面上进行显示，可以一次评价曲度较大的结构如脾动脉、胰管、冠状动脉等管状结构的全长情况，如图15~图17。
　　图15 颈动脉
图16 冠状动脉
　　图17 胰管
　　CPR可以观察管腔结构的腔壁病变（如斑块、狭窄等），也可以观察管状结构与周围结构的位置关系，但CPR所显示的不是正常的解剖结构和关系（它是把管状结构拉直了看），同时需要多个角度曲面重建以完整评价病变。
　　虚拟内镜技术（VE）
　　这种CT重建图像可以模拟各种内镜检查的效果，它是假设视线位于所要观察的管“腔”内，通过设定一系列的参数范围，即可看到管“腔”内的结构，如图18~图19。
　　图18 声门区
　　图20 冠状动脉腔内
　　看起来很炫酷是不是？尤其是写文章、做PPT，还是很吸引眼球的……
　　以上为大家简单介绍了CT三维重建最常用的后处理技术，原理很枯燥，图像很精彩，而将这些三维重建后处理技术与传统轴位图像相结合应用于临床诊断很重要！
　　本文授权转载自人民卫生出版社《从医开始：协和八的奇妙临床笔记》
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