[摘要]：本文介紹了三維超聲成像科技的原理，討論了三維超聲在肝癌的診斷性應用及在肝臟手術和介入中的治療性應用。
1961年Baum和Greewood最先提出三維超聲的概念，但其後的三十年發展比較緩慢。1994年以後，隨著電腦技術與超聲影像技術的不斷發展，三維超聲成像科技已由實驗研究階段走向臨床應用階段。現將三維超聲科技及其在肝癌診治中應用作一綜述。
一、三維超聲成像科技
1、影像的採集：現時，三維超聲成像科技是利用電腦對一系列按一定規律採集的二維影像資訊進行加工處理即重建，從而構成三維圖像。高品質採集二維影像是三維重建至關重要的第一步。現時二維影像的採集主要通過以下幾種完成：（1）機械驅動掃查，探頭固定於機械臂上，由電腦控制電動步進馬達，按選擇的角度和速度做規定形式的運動。在肝臟檢查，通常採用扇型掃查，用此種方式採集影像資料處理及成像速度快，圖像重建準確，但操作複雜；（2）三維容積探頭，又稱“一體化探頭”，即將一個二維探頭和一個擺動機构封裝在一起，操作者只要將其固定於體表並指向所需掃測部位，系統自動採集二維影像，且不需要後處理即可獲得三維立體速據庫，並能立刻顯像。此管道採樣方便可靠，探頭可置於肋緣下或肋間任意位置掃查。但其掃查範圍較小，單次掃查只能對肝臟的一部分進行三維重建。（3）自由掃查科技。將一個位置感應器固定在常規超聲探頭上，測定換能器在採樣操作時的空間位置的變化。系統將這種帶有空間和方位資訊的二維圖像轉換成數位化資訊並存入電腦，續而對其進行三維重建。最常用的是磁場定位掃查管道。操作方便靈活，掃查時間和範圍可調。適用於作一次性較大範圍複合形式的掃查採樣，如肝臟的一次性整體成像。此方法的缺點在於每一次使用時都必須對系統進行精確校正，掃查過程必須均勻緩慢，受人為因數影響較大。（4）三維電子相控陣探頭。根據其換能器晶片排列方式稱2D陣或矩陣探頭，其晶片在側向和橫向的平面上呈規則排列。可獲得實时的三維圖像。但現有的這種探頭取樣範圍有限，對肝臟作一次性的整體掃查尚有一定困難。
2、影像的重建：掃查時獲得的二維影像資訊經接收並作數位化處理存入電腦，電腦對其進行空間定位，對相鄰平面間的空隙進行插補平滑，形成三維立體資料庫，包括了掃描角度內的全部資訊。
3、影像的顯示：（一）利用組織灰階影像資訊。顯示形式常用有（1）表面成像：表面輪廓選取法的顯示形式，早期包括網格型和薄殼型成像法，隨著電腦技術的提高，輪廓成像的質量明顯提高，影像越來越細膩，較廣泛地用於含液性結構、被液體環繞結構及胎兒的三維成像；（2）透明成像：即總體顯示，為體元模型法的顯示形式，顯示組織結構中所有的灰階資訊，採用透明算灋，淡化軟組織結構的灰階資訊，使之呈透明狀態，既可顯示臟器內部回聲較强的結構，又部分保留周圍組織的灰階資訊，使重建結構具有透明感和立體感，調節透明度可以突出希望清晰顯示的部位和結構，有三種模式：1）最大回聲模式：顯示三維資料庫內每條聲束上的最强回聲的結構。2）最小回聲模式：顯示三維資料庫內每條聲束上的最低回聲的結構。3）X線模式：示三維資料庫內每條聲束上的灰階平均值，重建類似於X線檢查的影像。（二）利用彩色多普勒血流成像（CDFI）、都卜勒能量圖（CDF）及造影的資訊。CDFI可顯示較大血管內流速較高的血流；CDF對顯示終末細小或迂曲血管內的低速血流效果較好；造影可顯示與CT增强同樣的效果。
二、三維超聲成像在肝癌診斷中的應用
三維圖像能獲得比二維影像更多診斷資訊。主要表現在以下幾方面：①.腫瘤與血管的關係：三維超聲影像（特別是半透明模式和最小回聲模式重建的影像）能够顯示血管在肝內的空間分佈，並且可以顯示腫瘤與血管的空間位置關係，血管受推壓的方向和血管受壓變形；②。腫瘤的內部結構：三維超聲影像（特別是半透明模式重建的影像）能够顯示腫瘤的內部壞死液化，壞死液化的內壁表現為凹凸不平，比二維超聲影像顯示的更形象和具體；③.腫瘤的表面特徵：三維超聲影像（特別是半透明模式重建的三維圖像）能够把肝癌的部分表面特徵顯示出來，表現為極不平整；④.腫瘤在肝內的位置：由於三維超聲影像能够顯示肝內血管腫瘤的位置關係，有利於腫瘤的定位；⑤.腫瘤的立體輪廓：三維超聲影像（特別是最大回聲模式重建的影像）能够把腫瘤的最大輪廓顯示出來，肝癌的輪廓表現為極不規則。⑥.腫瘤內部的血供：Xu等對43例肝細胞癌進行了二維和三維能量都卜勒成像，其中14例進行了血管造影，以血管造影的結果為金標準，則三維成像在顯示腫瘤血流類型的準確性是64.3%，而二維成像是14.3%，三維能量都卜勒較二維能量都卜勒能顯示更多的腫瘤內血流訊號，具有明顯差异。三維能量都卜勒成像和血管造影顯示的血管密度分別是46.0%和48.5%，三維能量都卜勒與血管造影結果高度相關，而二維能量都卜勒相關性較低。認為三維能量都卜勒描述原發性肝癌內血管分佈優於二維能量都卜勒，並與血管造影結果高度相關[3]。Liang等對24例HCC進行三維能量都卜勒超聲成像及血管造影，分析HCC動脈血管的來源與分佈，結果分為三類：Ⅰ類：外周動脈環繞（抱球征）（n＝9）；Ⅱ類：少於或等於4條瘤內動脈，伴或不伴外周滋養動脈（n＝6）；Ⅲ類：多於4條瘤內動脈（提籃征）（n＝6）。三維能量都卜勒超聲成像能顯示Ⅰ類和Ⅱ類中的大多數和Ⅲ類中全部滋養動脈，但較血管造影，三維能量都卜勒超聲成像對小分支及新生血管的檢出率較低[4]。鄭榮琴等應用編碼諧波造影三維重建評估了21例肝臟腫瘤的腫瘤血管像及腫瘤實質血流灌注情况，並與其造影二維超聲影像進行比較，發現諧波造影三維超聲較造影二維超聲能更清楚地顯示腫瘤的血管像，顯示血管及灌注綜合像的能力亦優於造影二維超聲，認為諧波造影三維超聲能更好地反映肝臟腫瘤的血供特點。Ohto等對31例肝占位病變進行了三維造影超聲成像，發現三維造影超聲能够顯示肝腫瘤內的細小血流，並且能顯示不同的血流類型，如原發性肝癌為內部的網狀血流及周邊的環狀血流、轉移性腫瘤為相鄰病灶之間分佈的血流、肝血管瘤為腫瘤邊緣局限性結節狀血流，認為三維造影超聲成像能够顯示有助於肝內腫瘤定性診斷的血流類型[6]。⑦.腫瘤體積量測：三維超聲對肝占位的體積量測比二維具有更高的準確性和可重複性。Xu等對22個規則、25個不規則模型和37個肝占位病灶進行二維和三維體積量測，發現三維和二維量測的誤差有顯著性差別，三維遠小於二維；三維量測規則和不規則模型體積沒有顯著性差別，但二維量測有顯著性差別；肝臟腫瘤體積的三維超聲測量值和二維超聲測量值均與腫瘤實際體積相關，但三維超聲的相關係數更高；三維超聲也具有遠優於二維的可重複性；認為三維超聲體積量測可以做為肝腫瘤治療療效評估的有用手段[7]。
三、三維超聲在肝臟手術和介入中的應用
三維超聲在肝臟疾病介入性診療操作中能更好地發揮導向作用。Xu等進行了18例肝癌三維引導下化學腫瘤消融及21例肝癌的射頻消融，發現與二維相比，能更好的顯示可展開的射頻電極，提高操作者的信心水准、穿刺針定位的準確性及穿刺針與周圍重要結構關系的可視度。Xu等對肝病患者57例，進行介入性診療操作72次，發現三維超聲對針尖的顯示優於二維超聲，對針杆的顯示與二維超聲無明顯差异，三維超聲在判斷穿刺針與病灶的位置關係時，三維超聲的最大優勢在於可通過多平面成像的旋轉和平移功能，在與聲束相垂直的平面上準確地確認針尖的位置，增强操作者的信心，而且對一些複雜的針型，如射頻針，可準確地顯示出其立體形態。Won等將動態三維超聲應用於引導肝臟腫物的穿刺活檢，發現與二維相比，它的可視性更强，能够提供更多的空間資訊，更準確地判斷活檢針與目標病灶之間的關係。
肝臟術中超聲可清楚顯示腫瘤在肝臟中的位置和肝臟的血管解剖，幫助外科醫生選擇手術入路和製定手術方案。Minagawa等進行了20例術中三維超聲成像，發現能够清楚得顯示肝血管的小分枝及三維關係，更有利於觀察腫瘤及其相關血管的解剖關係，是一種新型安全、高效的術中導航方法。
微波治療中三維超聲可觀察凝固區形態，量測凝固區體積，精確比較凝固區體積大小變化及高速凝固功率和時間，客觀評價療效。李紅玲對離體犬肝臟12個（共80個凝固點），進行離體肝臟行微波凝PMCT並實时三維超聲成像（RT一3DE）觀察及實时全容量三維成像（FV一3DE），發現RT一3DE即刻顯示肝臟局部影像內任一結構的三向正交切面和空問毗鄰關係，FV一3DE具有快速顯示肝臟整體凝固區體積的優點，與實際體積相比較無明顯差异，認為RT一3DE科技可觀察到微波凝固治療過程中凝固區的變化、邊緣、輪廓以及凝固區的體積，對介入凝固治療有重要指導意義。黃敏等對超聲引導微波治療，超聲引導酒精治療和經放射介入治療的56例肝腫瘤病人進行超聲隨訪和療效分析，認為超聲療效分析可以作為肝腫瘤介入治療後療效及預後判斷的有效方法，三維容積測定更能反映瘤體大小的變化。
綜上所述，肝臟三維超聲成像能够提供許多二維不能提供的資訊，隨著新技術的不斷發展完善，定能在臨床發揮更大的作用。