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血管内超声显像技术

（一）仪器和成像原理

冠脉内超声主要由带微型换能器探头的导管和成像系统

组成，超声导管主要有两种设计类型，即机械旋转型和相控

阵型，机械旋转型导管缺点是如果在弯曲的血管段，驱动轴

的不均匀转动将导致图像的变形以及连接晶体的导线产生

的声影引起图像回声的失落。相控阵型缺点图像分辨率较机

械探头稍差，在导管周边存在超声的死区。

IVUS导管顶端带有微型化的压电晶体超声换能器，即

探头（probe），当受到交变电场激发时快速振动发出超声波。

超声波在超声介质中呈束状传播，当遇到具有不同声阻抗

（acousticimpedance）的两种介质的界面时它会产生散射

（scattering）和反射（reflection），反射的超声波碰击压电晶

体时产生电信号，传递到图像处理系统。根据超声波在探头

与界面之间的往返时间和在介质中的传播速度可以计算出

探头与反射界面的距离。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显示出来，据

此判断病变的性质和程度，这是IVUS二维超声显像的基本

原理。由于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的反射镜（图1-2）。血管内超声

多普勒检查则是利用多普勒原理计算超声波回声的频率变

化（即频移）来探测移动物体如血流的速度。

目前所用的IVUS仪器基本结构相似，由IVUS超声导

管（ultrasoundcatheter）、导管回撤系统（pullbacksystem）

和超声主机（imagingconsole）三部分构成。

超声导管

IVUS导管的种类有很多，一般可以根据靶血管来选择

超声导管的外径和频率。超声导管直径多为2.6～3.5F

（0.87～1.17mm）适合于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2.6～3.2F

（0.87～1.07mm）。超声导管的核心部件是安装于导管顶端

的压电晶体换能器。一般来说，换能器发放的超声频率越高，

其分辨力（resolution）越高，但穿透力（penetration）就越

低。用于冠状动脉内显像的超声探头的频率较高（20～

45MHz），适合于近距离成像。轴向（axial）和侧向（lateral）

的分辨力（resolution）分别约为100～120μm和200～250μm，

探测深度为8～20mm，其分辨力和穿透力取得较好的平衡，

能对冠状动脉病变提供高质量的图象。频率过高时血液中红

细胞的大量散射可能产生较多的伪差，同时声束的穿透力减

低；而频率较低的晶体其分辨力随之下降，一般只用于心腔

内和主动脉内的超声显像(9MHz）)。

根据超声导管晶体换能器的构成不同，IVUS导管主要

分为两种：机械旋转型mechanicallyrotatingtransducer和电

子相控阵型electronicallyswitchedmulti-element

arraytransducer（图1-1）。

图1-1IVUS导管模式图A机械旋转阵型；B电子相控阵

型

图1-2波科IVUS导管（AtlantisSRPro）外形图

图1-3波科IVUS导管（AtlantisSRPro）顶端放大图

1.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压电晶体换能器，旋转速度通常

为1800转/分，可以每秒30帧的速度成像。目前所应用的机

械旋转型超声仪器主要为美国波士顿科学（BostonScientific）

公司的ClearView和GALAXY2系统，很快将会推出iLAB

系统，操作更方便（图1-2至图1-4）。