放射学中的超声：从解剖、功能、分子成像到药物传递和图像引导治疗

　　摘要

　　在过去的十年中，超声已经将医学成像远远超越了“传统”放射学的设置-可移植性、低成本和易用性的结合，使得超声成像成为放射科医生和其他需要快速有效地指导治疗干预的医学专业人员不可或缺的工具。超声结合了很好的深度渗透到软组织的能力和非常好的空间分辨率，只有少数例外(即涉及上覆骨或气体)。实时成像(每秒高达几十万帧)能够指导治疗程序和活检；组织力学特性的表征极大地帮助了程序的准确性。

　　超声局部沉积能量的能力带来了局部干预的潜力，包括：组织消融，增强药物在体内传递的天然屏障，以及引发载体微纳米粒子的药物释放。微泡造影剂的使用带来了监测和定量组织灌注的能力，配体修饰的微泡靶向微泡能获得分子生物标志物信息，即超声分子成像。总之，超声已经成为现代医学中应用最广泛的成像方式，它将继续发展壮大。

　　导言

　　在2000-2011年的十年中，X射线计算机断层成像(CT)和磁共振成像(MRI)的每年全球每次使用量翻了一番。同时，超声成像程序的数量增加了十多倍。对于执业放射科医生来说，超声成像使用的这种增加显然没有发生在传统的医学成像环境中--放射科和医院的心脏科。在这篇综述中，我们将探讨超声成像仪器的最新发展和潜在的未来方向，这将解释医学超声成像实践中的快速变化。

　　与其他成像方式类似，超声波正接近于基本物理(例如波长)和对病人暴露于任何形式的能量进入人体的调节容忍度所施加的极限。因此，面对基本物理起源的局限性，推测不同的模式在未来几年可能如何演变变得很有趣。与其他成像方法一样，造影剂的应用可能有助于克服某些局限性，并将超声成像应用于早期不可行的领域，如分子成像、治疗和药物输送。在一个简短的手稿格式是不可能提供一个详尽的文献回顾，我们提供的具体趋势的最高利益的例子。

　　超声成像实践中的碎片化

　　直到21世纪初，超声成像一直被以购物车为基础的系统占据主导地位，其定价范围为∼100至200 K。医院放射科和心脏科的医生或专门的成像技术人员操作这些仪器。最近，超声成像以手持和膝上型仪器的形式大量出现，这些仪器在传统的大型医院成像部门以外的各种环境中都得到了应用。因此，这些小型设备的规模缩小、成本降低和培训需求减少，使其成为海外社区和服务不足社区以及救护车和家庭呼叫方案的可行选择。这一变化是由摩尔定律促成的。

　　与电子产品性能有关的改进。专用的、单一用途的信号处理硬件已被一些系统所取代，在这些系统中，软件控制着在功能强大、用途广泛的数字处理器上实现的一系列功能，这些处理器具有很高的数据带宽。今天的手持式仪器基本上可以实现功能和成像性能，类似于以前基于手推车的仪器。小型仪器正在寻找包括引导血管通路的用途、急诊室对胸痛等疾病的评估检测血液汇集或异物识别/移除。值得注意的是，这些仪器主要由医护人员操作，他们的主要临床专业不是成像。医学超声已被送往国际空间站到战场。远程实时图像查看(即“远程医疗”)在这两种情况下都得到了演示。