小动物超声成像

小动物超声成像原理

小的动物超声波探头将超声波穿过涂覆有耦合剂的小动物皮肤表面，并将超声波传递到小动物体内。超声波在遇到两种不同密度介质的界面时会发生界面反射，反射回来的超声波即为回波，被超声探头接收后，经数字模式转换形成超声图像（图1）。

图 1

超声成像的基本成像模式是B型成像，这种模式可以对小型动物的解剖结构进行成像，并以黑白灰颜色标度显示，其中：

白色：代表强烈的回声，通常是致密的组织结构，如结石和气泡。

灰色：代表低回声、一般中等密度的组织结构，如肝脏、胆囊、胰腺、脾脏和其他器官。

黑色：表示没有回声，通常表示低密度组织结构，如液体、血管、坏死组织。

另一种常用的超声成像模式是彩色多普勒模式，俗称彩色超声，它基于B型结构图像，将血流信号用不同的颜色标记，便于观察组织和器官中的血流分布，其中：

红色：代表流向探针的血液（图 2，左）。

蓝色：代表血液从探头流回（图 2 右）。

图 2

小型动物超声成像系统特点

1. 无辐射，操作简便，图像直观，能够进行实时和长时间观察（图 3）。

图 3 安全、无创、长时间的研究

2. 最擅长软组织成像。

3. 应用范围广：除了肺部成像暂时存在困难（肺部充满气体，在超声显示中表现为强回声区，无法看到内部结构）外，其他组织和器官都可以进行超声成像。

临床超声和小动物超声的区别

两者最大的区别在于超声探头的频率：临床超声探头的频率约为 3-15 MHz；小动物超声探头的频率一般可达 20-50 MHz，小鼠超声探头可达 80 MHz。

根据超声波的物理特性，超声频率越低，穿透深度越深，但分辨率越差；反之，超声频率越高，成像深度越浅，但分辨率越高。因此，临床上常用的超声大多为低频超声，这种频率的超声适用于人体，且所获得的图像分辨率足以观察组织结构。

然而，对于小型动物来说情况并非如此。例如，小鼠的体厚仅约3厘米，其内部器官的体积也比人类小得多，因此需要使用超高频探头来获取高分辨率图像以便清晰观察（图4）。

图 4 临床超声与小动物超声成像的区别

以小鼠左心室超声成像为例

图5所示的临床超声探头频率较低，成像深度较深（约3厘米），因此无法将小鼠的左心室（深度小于1厘米）置于视野中心，图像分辨率也不足以进行清晰成像。

对左心室进行细致观察和精确分析。图6所示的小动物超声探头频率高，左心室位于视野中心，可聚焦于7mm深度，图像分辨率好，能够清晰观察左心室的所有重要结构，有利于后续进行精确的定量分析。

图5 小鼠左心室的临床超声成像

图 6 小鼠左心室的小动物超声成像