一 引言
近年來(lái)在超聲診斷的各技術(shù)領(lǐng)域都取得了重大的技術(shù)突破和發(fā)展。如應(yīng)用新型壓電材料拓寬了換能器的帶寬，單脈沖技術(shù)、多脈沖技術(shù)或多線技術(shù)等多種調(diào)制脈沖特性的技術(shù)的應(yīng)用，提高了空間分辨率和穿透力；非線性成像技術(shù)運(yùn)用組織或造影劑諧波成分成像；運(yùn)用多種不同方式從接收信號(hào)中的基波頻帶中分離利用諧波信號(hào)；多普勒模式也得到新的發(fā)展，灰階血流成像技術(shù)允許血流和組織同時(shí)顯像。上述各種技術(shù)組合應(yīng)用提高了組織對(duì)比分辨率，減小了人工散射小體的干擾。三維成像技術(shù)現(xiàn)在已普遍運(yùn)用，同時(shí)最近四維成像技術(shù)已經(jīng)被提出。彈性圖成像技術(shù)還在評(píng)價(jià)之中，但已經(jīng)展現(xiàn)出出色的臨床價(jià)值。最新的 DICOM 技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，使得超聲影像更加容易集成到 PACS 系統(tǒng)中（圖片存檔及通信系統(tǒng)）。所有這些技術(shù)進(jìn)步使得超聲診斷的臨床貢獻(xiàn)和作用得到進(jìn)一步的加強(qiáng)和發(fā)展。
近十年來(lái)，超聲工程學(xué)的發(fā)展使得臨床技術(shù)達(dá)到前所未有的進(jìn)步。醫(yī)師們可運(yùn)用超聲診斷儀實(shí)現(xiàn)他們夢(mèng)寐以求的診斷效果，使其在診斷過(guò)程中發(fā)揮更大的作用，成為一種較為重要的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。
本回顧文的目的是對(duì)那些被臨床醫(yī)師廣泛使用的超聲技術(shù)領(lǐng)域的一些重要進(jìn)展進(jìn)行概括性總結(jié)。
二 信號(hào)傳輸過(guò)程的進(jìn)展
1 ． 寬頻帶換能器的進(jìn)展
近幾年來(lái)，一系列低聲阻抗、高電耦特性的新壓電材料被發(fā)明出來(lái)，相關(guān)的阻抗匹配層和背底吸收層材料性能也得到有效改善，以使換能器陣元震動(dòng)的傳導(dǎo)基本不受影響。例如，可以改變厚度和形狀的陶瓷材料或者多層換能器（ Hitachi ）被普遍應(yīng)用。這些技術(shù)的進(jìn)展有助于形成具有精確的頻率、振幅、相位、脈沖長(zhǎng)度的超聲波脈沖。
這些技術(shù)的發(fā)展促使了超寬頻換能器的廣泛面世。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：更短的脈沖長(zhǎng)度，更寬的脈沖帶寬都可以使超寬頻換能器在實(shí)際應(yīng)用中的軸向分辨力得到更大的提高。同時(shí)更短的脈沖長(zhǎng)度可以提高超寬頻換能器的信號(hào)傳輸頻率以增強(qiáng)近場(chǎng)觀察效果，反之更低的工作頻率有助于提高對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)的穿透力。另外，一個(gè)重要的細(xì)節(jié)是，諧波圖像的形成需要換能器的超寬頻帶可以響應(yīng)至少兩次諧波以上的脈沖頻率。
2 ． 向更高的傳輸頻率發(fā)展
新型壓電材料制作的換能器由于在更前級(jí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，具有更佳的回波信號(hào)分析能力，并降低了噪聲，可以應(yīng)用更高的工作頻率進(jìn)行成像。在獲得更好的軸向分辨力和橫向分辨力的同時(shí)，仍保留了良好的穿透性。例如現(xiàn)在可以用大約 7MHz 工作頻率的探頭觀察成人的肝臟。
高頻超聲（ ≥20MHz ）的研究是另一個(gè)迅速成長(zhǎng)的領(lǐng)域，其不斷推廣應(yīng)用于諸如皮膚科、口腔科、眼科、肌肉骨骼系統(tǒng)疾病的診斷。（圖 .2 ）例如初步發(fā)展的研究包括：對(duì)直徑 100-300μm 血管中極低速血流（ ≤0.5mm/s ）的測(cè)量觀察。超高頻（ ≥50MHz ）超聲的研究，包括三維成像技術(shù)對(duì)于眼角膜及眼前段構(gòu)造病變的精確描繪和測(cè)量也是非常有價(jià)值的；但是，雖然多種不同的專用換能器已經(jīng)應(yīng)用于科學(xué)研究，但是它們中的大多數(shù)還沒(méi)有達(dá)到商業(yè)應(yīng)用。
3 ． 調(diào)制脈沖和掃描線
如前所述，新型壓電材料具有靈活調(diào)制功能，發(fā)出脈沖的頻率、帶寬、振幅、相位、脈沖長(zhǎng)度都可調(diào)。脈沖的相位變化只有相對(duì)于參考波形或者其他脈沖才能顯示出來(lái)。這在應(yīng)用中可以通過(guò)相鄰振元發(fā)出的脈沖的相位變化，構(gòu)成多線束形成器（如 Acuson 公司的 coherent image formation ）。
不同的商業(yè)公司開(kāi)發(fā)了多種多樣的脈沖調(diào)制方法，但是，技術(shù)細(xì)節(jié)通常是不公開(kāi)的。我們以下介紹一些近來(lái)發(fā)明的具有重大影響的超聲技術(shù)。這些新方法是根據(jù)換能器發(fā)出脈沖數(shù)量或掃描線數(shù)來(lái)分類的。
a. 單脈沖技術(shù)
基于單脈沖技術(shù)，脈沖調(diào)制通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)：
（ 1 ）通過(guò)減少發(fā)射脈沖的頻率帶寬，限制基波頻率與諧波頻率的重疊，通常減小發(fā)射頻率的帶寬可使脈沖加長(zhǎng)而使軸向分辨力受損。但波形經(jīng)過(guò)精確調(diào)節(jié)發(fā)出的脈沖可以準(zhǔn)確地區(qū)分基波和諧波，從而得到軸向分辨率很好諧波圖像（圖 .3 ）。
（ 2 ）發(fā)射一個(gè)線性調(diào)頻脈沖（ Acuson ），即發(fā)射一個(gè)長(zhǎng)的，經(jīng)過(guò)特別調(diào)節(jié)的脈沖（線性調(diào)頻脈沖），在其發(fā)射期間改變頻率和振幅。當(dāng)接收回波時(shí)，回波經(jīng)過(guò)濾波器，該濾波器是按照發(fā)出脈沖的精確時(shí)間反轉(zhuǎn)復(fù)制的。濾波器輸出的信號(hào)是一些 “ 高而窄 ” 的小散射體，其效果是聲波穿透力提高，提高了信噪比，圖像軸向分辨率也得到很大提高。
b. 多脈沖技術(shù)
編碼發(fā)射模式（ GE ， Esaote ）：掃描儀發(fā)出的不是單脈沖信號(hào)，而是有序編碼的 8-22 個(gè)短而高頻的，具有不同相位的調(diào)制脈沖信號(hào)。比較處理發(fā)射脈沖和接收信號(hào)時(shí)應(yīng)用匹配濾波器（解碼器）以很高的采樣頻率進(jìn)行后處理。（圖 .4 ） [7] 。這一技術(shù)很早已經(jīng)應(yīng)用于雷達(dá)和聲納應(yīng)用，以提高成像穿透力，且不削弱軸向分辨力，并可提高發(fā)射峰值電壓。
多脈沖技術(shù)基于發(fā)射反相位連續(xù)脈沖。一種方法叫做反相脈沖技術(shù)（ ATL-Philips ）或者叫做反相位技術(shù)（ Siemens ），兩個(gè)相反極性脈沖沿著同線發(fā)出。這兩個(gè)信號(hào)的回波在線性響應(yīng)性組織中因相互消減作用而減小，使得在非線性組織中的響應(yīng)性相對(duì)加強(qiáng)（圖 .5 ）；但在彩色多普勒技術(shù)中，由于基波的頻率變化可以偽裝成諧波，從而對(duì)這種方法造成干擾。
另一種方法叫做幅度調(diào)制技術(shù)（ Agilent ），發(fā)射兩個(gè)相位、振幅不同的脈沖，一個(gè)脈沖的振幅是另一個(gè)脈沖振幅的二分之一。在非線性組織中半幅度脈沖得到加強(qiáng)使幅度升高，被檢測(cè)電路優(yōu)先接收，從而使非線性組織影像被加強(qiáng)。
現(xiàn)在可見(jiàn)許多復(fù)雜的多脈沖技術(shù)。例如，在發(fā)射出兩個(gè)反相脈沖后，再發(fā)出一個(gè)與第二個(gè)脈沖反相的脈沖。這一技術(shù)叫做能量反相脈沖技術(shù)（ ATL-Philips ）（圖 .6 ），它基于能量多普勒的漂移計(jì)算。兩個(gè)脈沖間的延遲時(shí)間非常短暫，假設(shè)移動(dòng)目標(biāo)在捕獲過(guò)程中恒定不變。這種技術(shù)看來(lái)有助于減少移動(dòng)和閃爍的物質(zhì)的影響，更好的區(qū)分組織與背景。它主要應(yīng)用于造影劑增強(qiáng)超聲掃描技術(shù)中。
除前述的幾種方式，多線技術(shù)的發(fā)展幾乎可以排除多脈沖技術(shù)造成的幀頻降低的缺點(diǎn)。
c. 多線技術(shù)
運(yùn)用多重的射束形成器技術(shù)（ beamformers ），可直接集成分析相鄰近線束的相位差信息。這也是超聲技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。例如，我們可把兩束鄰近的線束產(chǎn)生的回波信號(hào)的振幅和相位信息進(jìn)行疊加處理，以抵消基波信號(hào)，加強(qiáng)諧波信號(hào)。這稱為脈沖消減技術(shù)（ Acuson-Siemens ）（圖 .7 ）。這種方法優(yōu)點(diǎn)是既可以保持幀頻不降低，又可以減少運(yùn)動(dòng)偽影。
4 ． 空間分辨率的提高
在動(dòng)態(tài)聚焦發(fā)射模式（ Acuson-Simens ）中，邊緣振元所發(fā)出的脈沖較中央振元的激發(fā)脈沖更長(zhǎng)，使得超聲射束聚焦于聲場(chǎng)內(nèi)兩個(gè)不同的點(diǎn)，從而提高了側(cè)向分辨力。所形成的組合脈沖波形仍然是短的激勵(lì)脈沖，所以軸向分辨力亦未被削弱。
如何提高超聲遠(yuǎn)場(chǎng)厚度成像分辨率是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。造影劑成像和三維成像應(yīng)用都迫切需要換能器提供更均衡圖像厚度層，更細(xì)膩的成像性能。采用一個(gè)稱為 1.5D 傳感器（ GE ， Simens ）的，其具有三到七列平行排列的陣元，在這方面取得了一些進(jìn)步。這種方法可以在 z- 平面調(diào)節(jié)聚焦，提高了空間分辨率和對(duì)比度，降低了容積偽影效應(yīng)，但是這需要運(yùn)用更多的信道數(shù)。
另一種方法是添加一個(gè)特殊聲學(xué)透鏡，一個(gè) Hanafy 透鏡（ acuson-simens ），通過(guò)運(yùn)用厚度可變晶體產(chǎn)生一個(gè)薄的，厚度均衡的成像層，同時(shí)，其具有非常寬的頻帶。在發(fā)射和接收信號(hào)過(guò)程中，在晶體共振區(qū)外產(chǎn)生低頻信號(hào)也可被聚焦，在深部組織中，低頻信號(hào)的穿透能力更強(qiáng)。焦點(diǎn)中心部分更細(xì)小，產(chǎn)生高頻共振，焦層面更薄。
三 信號(hào)接收過(guò)程的進(jìn)展
1． 非線性諧波成像
Schrope和同事們?cè)?992年對(duì)造影劑產(chǎn)生的諧波進(jìn)行了研究。這一成果備受關(guān)注，它大大的推動(dòng)了造影劑在常規(guī)超聲波檢查中的運(yùn)用。
a. 諧波的基本原理和特性
超聲波脈沖包含一定的頻率范圍，其以“過(guò)零點(diǎn)”頻率為中心頻率。當(dāng)這些脈沖在組織里轉(zhuǎn)播的時(shí)候，它們的頻譜被多種的機(jī)制改變。最明顯的變化是，由于高頻成分的迅速衰減，導(dǎo)致了中心頻率向低頻偏移。另一機(jī)制為非線性傳播導(dǎo)致更多的高頻信號(hào)生成。在任一瞬間，壓力波峰的傳播稍快，因?yàn)樵诩訅航M織中較在松弛組織中聲波傳播的速度是不一樣的，這也增加了諧波的產(chǎn)生。雖然，使脈沖波形產(chǎn)生微小畸變的諧波信號(hào)非常微弱，并保存很少，但聲波在組織傳導(dǎo)過(guò)程中，諧波成分會(huì)不斷累積加強(qiáng)。諧波成分的振幅與組織的非線性參數(shù)B/A有關(guān)，其是組織的固有特性之一。
組織諧波在皮膚層的強(qiáng)度實(shí)際為零，隨著深度增加而增強(qiáng)，直到深度到達(dá)因衰減使其幅度再轉(zhuǎn)為下降的點(diǎn)為止?？墒?，在所有深度，組織諧波強(qiáng)度總低于基波強(qiáng)度。組織諧波成像技術(shù)可以使用較低頻的波束，因?yàn)樯捎靡猿上竦闹C波的波長(zhǎng)很短。使用自動(dòng)聚焦成像時(shí)，影像中心區(qū)的諧波信號(hào)較強(qiáng)，這是因?yàn)槁暿行膮^(qū)聲壓最強(qiáng)。造成圖像信號(hào)噪聲干擾的是體壁，如脂肪和皮層厚度等含水成分層是造成聲束失真和散射的主要原因。另外，波束與層厚的側(cè)向旁瓣波產(chǎn)生的混響等也是造成圖像欠清的原因。但是，造成失真、散射的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于信號(hào)發(fā)射的能量，因此其產(chǎn)生的諧波干擾還是較弱的。最終，組織諧波成像較基波成像所含有的干擾較小，因此，諧波成像模式對(duì)病灶具有較高的檢測(cè)靈敏度。
當(dāng)使用造影劑時(shí)，超聲脈沖與造影劑微泡作用產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波的成分，這一應(yīng)用得到了廣泛的發(fā)展。
b. 圖像重建
諧波圖像形成于利用組織中產(chǎn)生的諧波成分并取消發(fā)射聲能直接反射回來(lái)的基波回波信號(hào)（圖.12）。這一成像方式要求應(yīng)用超寬頻換能器以準(zhǔn)確的發(fā)出和接收寬頻帶信號(hào)；但是，要區(qū)分諧波成分和基波成分就需要限制發(fā)射脈沖的帶寬，這將導(dǎo)致軸向分辨力的降低。
應(yīng)用接收濾波器可以濾除純粹的基波信號(hào)，而利用保留的諧波信號(hào)重建圖像。這個(gè)諧波濾波器必須與諧波頻帶完全匹配，而徹底濾除基波頻帶信號(hào)，以防止來(lái)自于基波的噪聲和干擾。
使用一些特殊的技術(shù)可以進(jìn)一步分離兩個(gè)頻帶，以加強(qiáng)諧波圖像的顯示。這些技術(shù)前面已經(jīng)列舉，包括精確調(diào)節(jié)脈沖、多脈沖等技術(shù)，如反相脈沖/相位，單脈沖取消技術(shù)。通過(guò)臨床研究表明，這些成像技術(shù)的應(yīng)用對(duì)區(qū)分正常及病態(tài)組織有顯著的幫助。
近來(lái)還發(fā)展了另外一些新技術(shù)，以增強(qiáng)對(duì)比顯示，這基于以下兩個(gè)原理。一種技術(shù)稱為超諧波技術(shù)（Agilent），它運(yùn)用射頻濾波器，濾除組織諧波信號(hào)。射頻濾波器的用處是在二次諧波和三次諧波中減少不需要的組織信號(hào)。這意味著要應(yīng)用超寬頻換能器以應(yīng)答較二次諧波頻率更高的信號(hào)。其目的是減少運(yùn)動(dòng)干擾，同時(shí)提高了側(cè)向和軸向分辨率。另一技術(shù)為分頻諧波技術(shù)，它是利用造影劑微泡產(chǎn)生較多的次級(jí)諧波來(lái)進(jìn)行成像。
2．多普勒技術(shù)
方向能量多普勒技術(shù)（Toshiba，Esaote，ATL-Philips，GE）是正、反向血流在估算信號(hào)功率之前被區(qū)分。這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)流向進(jìn)行實(shí)時(shí)二色階編碼顯示，但是不能像彩色多普勒模式那樣提供血管內(nèi)的血流動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)。但是，其對(duì)血流有更高的敏感度，且能量模式對(duì)角度的依賴性較小，它對(duì)血流的方向的描繪在某些情形下對(duì)診斷是有幫助的。
它還可用于計(jì)算多普勒頻移，持續(xù)采集觀察諧波和反相脈沖，形成諧波能量模式和反相脈沖能量多普勒技術(shù)（ATL-Philips）。通過(guò)臨床評(píng)價(jià)，這一模式可以有效地通過(guò)微泡反射的諧波獲得更好的成像，并有效地消除基波干擾。
3． 灰階血流成像技術(shù)
灰階血流成像技術(shù)基于 B模式，允許血流和組織同時(shí)成像，沒(méi)有通常多普勒模式中的閾值限定和色彩覆蓋等問(wèn)題。B-flow（GE）技術(shù)的作用是比較從很短的時(shí)間間隙中發(fā)出的一雙經(jīng)過(guò)有序編碼的脈沖信號(hào)。如果在兩個(gè)脈沖信號(hào)之間血液細(xì)胞產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，那么兩個(gè)脈沖串的回波信號(hào)會(huì)有少許差異，把它們相減，將不會(huì)完全抵消。相減后的存留信號(hào)被加強(qiáng)，顯示為運(yùn)動(dòng)影像。信號(hào)亮度取決于血流回聲強(qiáng)度和血流速度，但表現(xiàn)為非線性關(guān)系。
Scieflow（Siemens）的原理與其基本類似，都是通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波信號(hào)進(jìn)行放大而獲得影像。
4． 灰階多普勒成像
動(dòng)態(tài)血流技術(shù)（Toshiba）基于寬頻帶多普勒技術(shù)，成像分辨率近似于B模式灰階成像。它可以使用，也可不使用造影劑成像。發(fā)出兩個(gè)脈沖信號(hào)后，可以通過(guò)特別算法檢測(cè)到血液細(xì)胞和或造影劑微泡，這要結(jié)合使用自適應(yīng)濾波器和數(shù)字式運(yùn)動(dòng)微粒信號(hào)消除器。這樣，對(duì)于小血管顯示的敏感性和時(shí)間分辨率更高。
四 復(fù)合成像，均衡成像，擴(kuò)展視野采集
1． 復(fù)合發(fā)射
復(fù)合成像的原理是把通過(guò)不同空間方向所獲得的圖像進(jìn)行匹配合并而重建出更清晰的圖像，如[SonoCT （ATL-Philips），Scieclar（Siemens），Sonoview compounding （Toshiba）；圖14]都是利用此種技術(shù)。數(shù)字化聲波束形成器可以控制探頭換能器陣列同時(shí)從五到九個(gè)轉(zhuǎn)向角分別各自實(shí)時(shí)直接進(jìn)行采集。復(fù)合成像技術(shù)可以降低圖像上的斑點(diǎn)、雜亂信號(hào)等影響圖像清晰的噪聲，提高了正常軟組織及損傷組織的對(duì)比分辨率，而不影響空間分辨率等其他的成像性能。復(fù)合成像還可減少在強(qiáng)反射分界面的陰影成分，如器官邊緣、血管壁、肌腱和韌帶，因?yàn)樗鼈冊(cè)诼由浣堑姆瓷浜芪⑷酢?nbsp;
同時(shí)發(fā)射兩個(gè)不同頻率的脈沖技術(shù)（復(fù)合頻率脈沖發(fā)射技術(shù)；Acuson-Siemens）除了可以減小噪聲、光斑干擾外，還可以得到更好的對(duì)比分辨率。
2． 圖像的均衡
圖像的后處理方法有多種，評(píng)價(jià)圖像后處理的好壞主要看在不同方向的圖像是否均勻。通常用兩種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。一種手段以數(shù)字圖像優(yōu)化技術(shù)（Toshiba）和自動(dòng)組織優(yōu)化技術(shù)（GE）為代表，對(duì)圖像中感興趣的區(qū)域進(jìn)行直方圖灰階分析，計(jì)算出灰階轉(zhuǎn)換函數(shù)，調(diào)節(jié)每個(gè)象素的對(duì)比度、亮度和增益，以建立最優(yōu)化的視覺(jué)圖像。另一種手段為組織均值化技術(shù)（Acuson-Siemens），它對(duì)局部的圖像進(jìn)行自適應(yīng)分析，統(tǒng)計(jì)雜散斑點(diǎn)并區(qū)分熱噪聲，逐區(qū)域的進(jìn)行側(cè)向增益、深度增益及總增益的調(diào)整。當(dāng)應(yīng)用高頻傳輸發(fā)射成像的時(shí)候，以降低信號(hào)失真并保持最佳動(dòng)態(tài)范圍為原則調(diào)節(jié)不同深度的增益，這是數(shù)字自適應(yīng)增益調(diào)控技術(shù)（Esaote），同樣可以提高圖像的均勻性。
3． 擴(kuò)展視野影像采集
擴(kuò)展視野的采集處理包括Sciescape技術(shù)（Siemens），以及最近出現(xiàn)的自由采集技術(shù)（Acuson）、全景采集技術(shù)（ATL-Philips）、LOGIQview技術(shù)（GE）、全景觀察技術(shù)（Toshiba）等。這些技術(shù)都是通過(guò)影像自身數(shù)據(jù)獲取探頭的相對(duì)位置信息，通過(guò)手持探頭漸進(jìn)移動(dòng)掃描獲得全程數(shù)據(jù)，重建出寬幅圖像。這種寬視野模式在灰階成像和能量圖成像時(shí)都可以應(yīng)用。
五 三維成像
許多公司現(xiàn)在都提供3D影像功能。其挑戰(zhàn)和主要技術(shù)區(qū)別是如何對(duì)掃描體積內(nèi)的每一層圖像進(jìn)行定位，今后的發(fā)展也是要在不斷改善2D灰階影像的基礎(chǔ)上提高3D影像質(zhì)量。目前3D功能主要應(yīng)用在婦產(chǎn)科和心血管檢查，但技術(shù)的發(fā)展將使其應(yīng)用到神經(jīng)、腦、前列腺和消化道系統(tǒng)等領(lǐng)域。
1．3D超聲采集
圖像的采集通常都是通過(guò)徒手掃描獲得的，這就需要一個(gè)分離的定位傳感器對(duì)超聲探頭的空間位置進(jìn)行編碼。目前常用磁場(chǎng)進(jìn)行定位，把一個(gè)小傳感器安裝在超聲探頭中；但是，這一磁場(chǎng)系統(tǒng)容易受金屬物質(zhì)（例如金屬床、金屬器件）等因素的干擾，造成局部電磁場(chǎng)失真，影響位置測(cè)量精度。徒手3D掃描過(guò)程中的定位測(cè)量同時(shí)也需要應(yīng)用基于超聲圖像數(shù)據(jù)的綜合的三維定位測(cè)量技術(shù)來(lái)完成。
第三種方法是使用含有機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和定位傳感系統(tǒng)組成在一起的專用超聲探頭進(jìn)行掃描，其可完成楔入、直線和旋轉(zhuǎn)掃描。這樣，每個(gè)掃描片段的相對(duì)角度都被精確地測(cè)量，合成的掃描結(jié)果失真最小。
最新的技術(shù)發(fā)展是通過(guò)具有并行采集和處理功能的多維或鑲嵌陣列探頭操縱聲束進(jìn)行體積掃描，可以得到實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)。在探頭的二維陣列陣元中，行數(shù)和列數(shù)相同，亦即64×64，共計(jì)4096陣元。盡管這一技術(shù)看來(lái)是非常有潛力的，但龐大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)量對(duì)技術(shù)的要求非常復(fù)雜，這仍限制其發(fā)展。
2． 三維重建
近幾年來(lái)，用戶界面顯著改善，很多的超聲設(shè)備可以更容易地顯示和操控體積數(shù)據(jù)。無(wú)論什么采集技術(shù)，有些形式的內(nèi)插法仍需要對(duì)采集到的圖像的體積數(shù)據(jù)進(jìn)行添減處理。數(shù)字化存儲(chǔ)的體積數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行多平面陣列的顯示，可以同時(shí)顯示物體的三個(gè)垂直平面：軸向面、矢狀面、冠狀面。可以沿著其中任意平行平面滾動(dòng)觀察，還可旋轉(zhuǎn)到任意平面觀察最感興趣的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)資料也可通過(guò)多種不同的繪制算法被顯示為具有真實(shí)現(xiàn)實(shí)感的三維圖像，如最大密度投影算法和表面透明覆蓋算法等。
其他有潛力的進(jìn)展包括：顯示三維圖像的體積測(cè)量的全息攝影，或建造虛擬真實(shí)模型。便于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或影像存儲(chǔ)與通訊系統(tǒng)存儲(chǔ)和傳送，以便后期分析或遠(yuǎn)程專家會(huì)診。這些在非專有工作站上的分析結(jié)果是否像通常在專用工作站上的成像一樣有用目前還不清楚。
3． 心電觸發(fā)和四維成像
心電圖的觸發(fā)允許在心動(dòng)周期的恰當(dāng)時(shí)刻同步采集數(shù)據(jù)，無(wú)論在實(shí)時(shí)采集或者以回顧性方式。呼吸門(mén)控技術(shù)也在心臟檢查方面受到關(guān)注，特別是做經(jīng)食道檢查時(shí)。兩種觸發(fā)技術(shù)延長(zhǎng)了數(shù)據(jù)采集的持續(xù)時(shí)間。但最新發(fā)展的超快速、連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描的相控陣探頭可以打破這些限制。這些新技術(shù)允許對(duì)諸如心臟瓣膜啟閉的過(guò)程進(jìn)行掃描顯示。
實(shí)時(shí)四維成像（Kretz-Medison），通過(guò)快速刷新連續(xù)的三維圖像獲得，是最近發(fā)展的新技術(shù)。根據(jù)所使用的探頭和掃描視野的大小，其最快采集幀頻可以達(dá)到每秒鐘4到16幀體積數(shù)據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)既可用于灰階成像，又可用于能量多普勒彩色成像。使用該技術(shù)可以清楚地呈現(xiàn)胎動(dòng)，觀察血管內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)的情況，清楚地透視頸動(dòng)脈及頸動(dòng)脈杈，以及更好地引導(dǎo)活檢針向標(biāo)靶的穿刺。
六 彈性圖成像
彈性圖成像技術(shù)的發(fā)展可以客觀的量化比較非正常組織不同于周圍組織產(chǎn)生的病理變化。多年來(lái)人們一直使用手摸捫診和超聲影像的主觀評(píng)價(jià)來(lái)判斷低頻堅(jiān)硬組織的性質(zhì)，但對(duì)組織彈性的影像直接表現(xiàn)的需求推動(dòng)了超聲彈性圖成像技術(shù)的發(fā)展。
軟組織的機(jī)械特性依賴于其所具有的彈性模量（楊氏模量）、泊松比和剪切模量。這些完全不同彈性特性支配著超聲波在組織中的傳導(dǎo)。例如正常的乳腺組織比纖維瘤的硬度小，乳腺癌的剪切模量比正常乳腺組織高七倍。
為把上述組織特性轉(zhuǎn)化為影像的對(duì)比度，開(kāi)發(fā)了許多新的超聲成像技術(shù)。主要有以下幾種不同的手段：
1.低頻震動(dòng)能和聲波擾動(dòng)伴隨的多普勒探測(cè)的應(yīng)用。
2.對(duì)組織加壓前后的影像變化直接進(jìn)行比較評(píng)價(jià)，外加壓力的局部響應(yīng)成像技術(shù)。
3.對(duì)上述方法所獲得參數(shù)的計(jì)算。
手動(dòng)加壓（徒手彈性成像）掃描通常用于柔軟和可直接探察的組織，如乳腺組織。加壓過(guò)程中采集的回波信號(hào)可以把組織因壓力而產(chǎn)生的應(yīng)變反映在影像中，該應(yīng)變與組織硬度有關(guān)系。這種成像方法還有望用于各種不同的器官，如乳腺、前列腺、腎臟、血管和肝臟的良、惡性病變鑒別，同時(shí)還可以評(píng)價(jià)在高強(qiáng)度聚焦超聲下組織的改變。
七 小型超聲診斷儀及探頭，超聲資料的傳輸和存檔
1． 小型化超聲診斷儀介紹
現(xiàn)在的新工藝和技術(shù)可以制造出高性能有完整檢查功能的小型化超聲診斷設(shè)備，這包括了近來(lái)面世的幾個(gè)公司的手持便攜式超聲診斷儀。這些儀器的設(shè)計(jì)、重量、電池壽命、探頭的選擇、性能和模式的變化多種多樣。更有一種系統(tǒng)，將超聲處理系統(tǒng)整合在一個(gè)探頭之中，僅僅聯(lián)接到個(gè)人計(jì)算機(jī)或筆記本電腦即可（Terason）。盡管研究認(rèn)為便攜式設(shè)備的顯示性能略遜于大型超聲設(shè)備，但是其應(yīng)用于床旁穿刺活檢、ICU病房的市場(chǎng)潛力是巨大的。
換能器探頭的小型化也具有積極意義，例如用于血管內(nèi)超聲、腹腔內(nèi)超聲和經(jīng)食道超聲探頭。
2． 超聲資料的傳輸和存檔
數(shù)字化成像技術(shù)可以使超聲檢查像其他影像學(xué)檢查那樣為臨床服務(wù)，目前，超聲影像資料可以像CT和MRI影像一樣在PACS（圖片存檔及通信系統(tǒng)）中儲(chǔ)存和傳輸。另外，工作流程管理或RIS系統(tǒng)功能也可輕松地集成到超聲設(shè)備中。
最新版本DICOM協(xié)議的發(fā)布使這些功能更容易實(shí)現(xiàn)。例如新版Dicom協(xié)議中增加了彩色多普勒模式圖像標(biāo)準(zhǔn)，但還沒(méi)包括多普勒聲音信息，這也是遺留問(wèn)題之一
現(xiàn)在灰階圖像和彩色畫(huà)面一般可以保存為DICOM標(biāo)準(zhǔn)資料，這解決了使用不同品牌超聲設(shè)備得到資料的兼容性問(wèn)題。這還涉及圖像顯示、專門(mén)處理和測(cè)量。超聲圖像可以被壓縮，主要應(yīng)用JPEG格式。動(dòng)態(tài)影像片段可以連續(xù)畫(huà)面形式傳輸。對(duì)迅速增加積累的超聲資料的大量壓縮以減小其容量是非常重要的。壓縮方法主要包括MJPEG，MPEG和Wavelet格式，其都允許保存動(dòng)態(tài)影像信息。
八 結(jié)論
除了以上介紹的進(jìn)展外，其他領(lǐng)域也有許多具有前景的技術(shù)進(jìn)步，特別是脈沖波的直接應(yīng)用、動(dòng)脈壁彈性分析、超聲局部治療（熱效應(yīng)、空化效應(yīng)）等。影像專家必須時(shí)刻關(guān)注這些新的技術(shù)進(jìn)步。其有可能開(kāi)拓新的醫(yī)療領(lǐng)域，也可能代替有放射性和高成本的影像檢查。