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周玉清 张青萍
自70年代后期人们已开始研究三维超声成像技术。早期试用于胎儿重量的估计、颈动脉及其粥样斑块的显示和心室容积的测量等。从80年代后期开始，由于计算机技术的发展，三维超声成像有了较大进步，并逐步进入临床应用阶段。本文对静态结构三维超声成像方法学研究进展作一综述。
三维超声成像早期曾采用立体几何构成法或表面轮廓提取法，但均有其局限性。体元模型法（voxel模型）是目前最具临床使用价值的新技术，它可对结构的所有组织及血流信息进行重建。
三维超声成像的基本步骤包括：图像的采集，图像的后处理，三维图像的重建，三维图像的显示和定量测定。
图像的采集
图像的采集是三维超声成像的第一步，也是最关键的一步。其扫查采样方式有以下数种。
1.机械驱动扫查：将探头固定于一机械臂装置上，由计算机控制电动步进马达，带动探头作某种拟定形式的运动，常见形式有三种：平行扫查、扇形扫查和旋转扫查。在机械驱动扫查中，探头具有预先设定的逻辑运动轨迹，计算机容易对所获得的每帧二维图像进行空间定位，数据处理及三维成像速度快，图像重建准确可靠。然而采样过程繁琐复杂，机械驱动支架体积大且沉重，与各类探头不易配接，扫查时有机械噪声，扫查方式固定，取样部位不易确定，扫查范围和时间受限，难以在临床工作中普及。
2.自由扫查（free－handscanning）：①声学定位扫查：在探头上安装一个声发射装置，在病床上方安装若干声接受装置（如麦克风），通过测量声传播过程中不同的时间延迟就可推算出探头的空间位置。此类装置使采样操作基本不受限制，但其空间定位精确性有限。②磁场空间定位自由扫查：该技术主要依靠一套磁场空间定位系统，由电磁场发生器、空间位置感测器（或接受器）和微处理器组成。由微处理器控制的电磁场发生器向空间发射电磁场，空间位置感测器被固定在探头上，操作者如同常规超声检查一样，手持带有空间位置感测器的探头进行随意扫查时，计算机即可感知探头在三维空间内的运动轨迹，从而确定所获得的每帧二维图像的空间坐标（x，y，z）及图像方位（α，β，γ），带有空间坐标信息和方位信息六个自由度参数的数字化图像被储存在计算机中，即可对所扫查结构进行三维重建。使用自由扫查技术时，可在任何方向移动探头，可根据需要设置扫查时间和调整扫查范围，该系统可与任何探头方便配接，体积小重量轻，扫查方式灵活，采样操作方便，成为近年三维超声成像研究的关注热点。
3.一体化三维探头：三维容积探头是将一个二维超声探头和摆动机构封装在一起，操作者只要将此一体化探头指向所需探测的部位，系统就能自动采集三维数据。亦有制造商开发出三维电子相控阵探头及相应的电子学系统。这两种方法使用方便，不用移动探头即可获得三维数据，并能即刻或实时显像，将会促进三维超声在临床实践中的普及。
采集图像有两大类：（1）组织灰阶图像信息用于组织结构的三维重建；（2）血流的彩色多普勒显像或多普勒能量图信息用于血管结构及血流的三维重建。
图像后处理
计算机对按照某一规律采集的一系列分立的二维图像进行空间定位及数字化处理，并对相邻切面之间的空隙进行象素插补平滑，形成一个三维立体数据库（datavolume）。 | 
