超分辨率超声微血流成像研究进展

应育娟，郑元义，蔡晓军

(1.重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆 400010；2.上海交通大学附属第六人民医院超声科，上海 200233)

微循环指微动脉与微静脉之间的血液循环，反映局部细胞和组织氧化代谢情况[1]。癌症、糖尿病及动脉粥样硬化等疾病均与微循环密切相关[2]。受限于分辨率，MRI及PET无法用于检测微米级微循环。激光共焦显微术、光学相干成像及正交偏振光谱成像技术等能获得较高分辨率的微循环图像，但其临床应用受设备昂贵、稳定性欠佳等缺点限制，尤其危重症患者的微循环成像[3]。超声具有实时、便携、经济、无创等优势，超声造影可对血管及血流进行评估。但超声波在远场面临着基本的衍射极限，即波在两个物体之间传播时，只有当它们之间的距离超过半个波长时才能被区分开。而微循环系统血管直径往往<100 μm，最小的毛细血管直径则<10 μm，因此，由于分辨率的限制，目前临床常规超声造影无法观察微血管网络结构的细节[3]。利用提高采集频率、应用近场成像方式可提高超声成像分辨率；但多数器官距离探头深度较大，近场超分辨率方法难以应用[2，4]。超声超分辨率微血流成像(Ultrasound super resolution microcirculation imaging, USRMI)可在超分辨率水平下行微循环系统成像，改善了临床对微血管系统的认识及疾病诊疗。本文对USRMI在医学领域的研究进展进行综述。

1 USRMI概述

早期超分辨率超声仅能基于手动追踪单个微气泡的超声信号[5-6]而显示其运动轨迹、向量、速度等参数，不能对大量血管内微泡进行追踪以实现超分辨率成像[5，7]。2015年，ERRICO等[8]以超快帧频显示移动的微泡信号，通过追踪其移动轨迹实现了大鼠大脑微循环λ/10亚波长空间分辨率超分辨率成像；CHRISTENSEN-JEFFRIES等[9]则利用微气泡成功显示小鼠耳部微血管系统。其后人工智能及超声成像技术的发展，使得自动追踪超声视野下所有微气泡成为可能，推动了超分辨率血流成像技术的发展[4,10-12]。目前USRMI已可对大量注入的微泡逐一进行定位、跟踪，对距离<半个波长的两个物体进行成像，由此实现直径为数十微米的微小血管成像，不仅能超分辨率显示微血流及微循环整体情况，解决了显示微血管网络细节的难题，还可用于测量微血流速度、向量、分布、血管形貌(如扭曲度等指标)及其直径等，成为研究微血流的有力工具[2,12]。

USRMI一般遵循以下步骤进行：①注射低(<106个微泡/ml)或高浓度(>108个微泡/ml)微泡造影剂；……