斜行强回声大界面发生彩色多普勒血流显像镜像伪差及其发生机制

郭宝生，任卫东，喻晓娜，李 颖，肖杨杰，王 欣，张 晶

(中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004)

超声成像中，复杂物理效应可带来多种伪差，包括混响效应、振铃效应、镜像效应、旁瓣效应、部分容积效应及折射重影效应等[1]。镜像伪差可出现在人体多个部位，甚至可见于新生儿颅脑超声[2]。对于二维超声发生镜像伪差已形成共识[3]，与声束垂直或接近垂直的强回声大界面发生的彩色血流镜像伪差(mirror-image artifact of color blood flow， MACBF)也见于报道[4]。本文探讨斜行强回声大界面(oblique strong echo big interface， OSEBI)发生MACBF的条件及机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料 以2018年12月—2019年3月45例于盛京医院接受超声心动图检查、于降主动脉旁出现MACBF患者作为观察组，男21例，女24例，年龄4天～51岁，平均(22.6±13.6)岁；超声心动图检查均正常。以29例超声心动图正常且降主动脉旁未出现MACBF者为对照组，男14例，女15例，年龄21天～57岁，平均(24.1±15.5)岁。

1.2 仪器与方法 采用Philip Elite及Philip EPIQ 7C超声心动图诊断仪，对新生儿应用相控阵探头S12-4，频率4～12 MHz，其余患者应用相控阵探头S5-1，频率1～5 MHz。使患者左侧卧接受常规超声心动图检查；仰卧、头后仰接受降主动脉检查。于胸骨上窝观察主动脉弓长轴切面，显示降主动脉、主动脉弓及其分支。记录降主动脉内真实彩色血流(real color blood flow， RCBF)及降主动脉旁MACBF；观察二者关系及其结构特点。

1.3 图像及统计学分析 观察MACBF图像特点，明确其发生条件；应用超声多普勒成像原理探讨其发生机制及影响因素。采用SPSS 19.0统计分析软件，对2组出现MACBF必备条件发生率行χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

观察组均于降主动脉内显示RCBF，呈背离探头的蓝色血流，降主动脉左侧同时显示类似蓝色血流，即MACBF。观察组RCBF与MACBF间均存在OSEBI，且OSEBI两侧RCBF与MACBF呈镜像关系，MACBF信号强度较RCBF略弱或相同。降主动脉左侧强回声大界面为左肺与胸膜界面，呈斜行走行，即OSEBI(图1)。发生MACBF处可检出动脉频谱，与降主动脉内相对应位置(两处取样容积分别位于OSEBI两侧对称位置)检出的真实动脉频谱形态一致(图2)。对照组降主动脉左侧均未显示MACBF(图3)，2例(2/29，6.90%)降主动脉左侧存在OSEBI。观察组45例均存在OSEBI(45/45，100%)，OSEBI检出率高于对照组(χ2=65.965，P<0.01)。观察组OSEBI回声强度高于对照组。

>图1 患儿男，3岁，胸骨上窝主动脉弓长轴切面示降主动脉旁强回声大界面为OSEBI(A，箭)和降主动脉旁MACBF(B，箭) 图2 患者女，23岁，降主动脉左侧MACBF处检出的动脉频谱(A)与降主动脉对应位置检出的真实动脉频谱(B)相同 图3 患儿女，5岁，胸骨上窝主动脉弓长轴切面示降主动脉旁OSEBI回声偏弱(A，箭)，降主动脉旁未见MACBF(B)

图4 RBC背向散射探头发射的超声波传播到RBC(实线圆圈)发生散射，散射向多个方向传播，仅朝向探头的散射信号能被探头接收，即背向散射 A.发射超声波传播到RBC； B.RBC背向散射被探头接收成像形成RCBF 图5 OSEBI反射RBC散射信号发生MACBF 入射声波传到RBC(实线圆圈)使其发生散射，传到OSEBI发生反射(A)，朝向探头方向的反射信号被探头接收产生MACBF(虚线圆圈)(B) 图6 OSEBI反射超声波再经RBC散射产生MACBF 入射波传到OSEBI发生反射，反射波传到RBC(实线圆圈，A)发生散射，其中背向散射被探头接收成像为MACBF(虚线圆圈，B) 图7 OSEBI反射超声波再反射RBC散射信号产生MACBF 入射波传到OSEBI发生反射，反射波传播到RBC(实线圆圈，A)则发生散射，部分散射信号沿原路返回传到OSEBI，通过反射朝向探头方向传播，被探头接收产生MACBF(虚线圆圈，B)

3 讨论

本研究结果显示，彩色血流可发生镜像伪差，前提是其旁存在强回声大界面；如该界面回声强度偏弱，则不发生MACBF。本组MACBF见于降主动脉左侧，提示降主动脉左侧存在OSEBI是发生MACBF的必备条件。

运动的红细胞(red blood cell, RBC)是彩色多普勒超声成像的基础。血液中RBC直径(约4 μm)小于超声波波长，为小界面，发生超声信号散射，散射的超声能量可向所有方向放射，只有少量能被探头接收，称背向散射信号[5]，成像为RCBF(图4)。形成MACBF的过程存在2种基本路径，一是超声波首先传播到RBC发生散射，再经OSEBI反射；二是超声波首先传播到OSEBI发生反射，再通过与RBC的相互作用形成MACBF。

第一种路径，RBC旁存在OSEBI时，RBC散射信号传到OSEBI发生反射，其中朝向探头方向的反射信号可被探头接收成像, 形成MACBF，较形成RCBF的散射信号到达探头延迟，这是由于RBC散射信号传到OSEBI需要时间，即MACBF成像时间晚于RCBF，而MACBF成像于OSEBI的另一侧，与RCBF呈镜像关系(图5)。RBC散射信号垂直传到OSEBI形成的反射波沿原路返回RBC，在RBC上再次发生散射，也存在背向散射；由于发生2次散射，最终产生的背向散射信号非常弱，对形成MACBF可予忽略。

第二种路径，探头发射的超声波传到OSEBI时发生反射，反射波传到OSEBI旁RBC时发生散射，参与MACBF形成存在两种情形。其一是朝向探头方向(背向散射)的散射信号被接收成像，形成MACBF，通过OSEBI反射再传到RBC的超声波较由探头直接传播到RBC的距离长，较RCBF延迟形成MACBF，可位于OSEBI的另一侧(图6)。另一种是散射信号沿原路重新返回OSEBI，再通过反射沿入射方向返回探头, 成像为MACBF，形成的MACBF同样存在时间延迟，这是由于超声波传导经由OSEBI到RBC、再由RBC返回OSEBI的往返过程(图7)。

MACBF成像同样遵循多普勒效应原理。多普勒效应为声源与声接收器之间出现相对运动，超声波发射频率与接收频率之间出现差别[6]。彩色血流成像的2个必备条件为RBC散射和发生多普勒频移(fd)，即探头接收的超声波频率(f1)与发射频率(f0)不同。超声波传播中遇RBC发生散射，RBC与探头间存在相对运动则发生多普勒效应而产生多普勒频移，成像为RCBF。

第一种路径中，探头发射超声波传播到RBC发生散射，RBC与探头间存在相对运动，发生多普勒效应，产生多普勒频移，此时RBC既为声接收体又为声源(频率f1)，以散射形式(频率仍为f1)传播到OSEBI，后者反射的是散射体RBC发出的超声波(频率基本上仍为f1)，与探头发射的超声波频率(f0)不同，存在多普勒频移(fd)，被探头接收成像为MACBF。因此，MACBF成像既有多普勒频移(fd)，又有源于RBC的散射信号，遵循多普勒效应原理成像。本研究发现正常降主动脉内血流基本为层流，RBC主要沿血管走行方向运动，侧方运动可忽略不计，在OSEBI上的反射及被探头接收的超声波频率基本仍是f1。第二种路径中，探头发射超声波(f0)传到OSEBI发生反射，反射波(频率仍为f0)传到RBC，该声源与探头存在相对运动，产生多普勒频移(fd)，RBC以散射(频率f1)形式传播超声波，以背向散射形式被探头接收，成像为MACBF，或散射信号沿原路返回OSEBI，再通过反射被探头接收形而成MACBF。

本组OSEBI与产生MACBF有关，该界面两侧声阻抗差较大，使RBC散射信号在其上发生较强反射，能被探头接收成像而形成MACBF。RBC与OSEBI的距离越近，超声波传播距离越短，声衰减越小，MACBF越强；反之则MACBF信号就越弱，甚至不能形成MACBF。小儿胸廓小，超声波传播距离短，衰减小，更易发生MACBF。另外，MACBF信号强度还与彩色血流增益有关，随增益加大而增强。

超声在OSEBI存在时可发生MACBF；血流与大界面的距离及彩色血流增益均会影响MACBF形成及伪差信号强度。