近日，法国索邦大学Couture教授团队在《IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control》刊发了有关超分辨率三维微血管超声成像(VULM)的评述文章。摘要——随着超声定位显微术(ULM)的出现，超分辨率超声(SRUS)技术得到了显著发展。该技术使用微泡对比剂实现亚波长分辨率成像。最初仅限于二维成像，ULM已发展为体积成像方法，可实现微血管网络的全面三维可视化。本文探讨了与体积ULM相关的技术进步和挑战，重点讨论了诸如换能器设计、采集速度、数据处理算法以及将其整合到临床实践中的关键方面。本文讨论了传统二维超声定位显微镜（ULM）的局限性，包括对精确成像平面选择的依赖以及在微血管量化方面的分辨率不足。与之相对地，体积ULM提供了增强的空间分辨率，并允许在所有方向上进行运动校正，这有望为微血管病理生理学提供革命性的洞见。通过审视当前的研究和未来的方向，本文强调了体积ULM在各种医学条件下（包括癌症、动脉粥样硬化、中风、糖尿病和神经退行性疾病）诊断方面的潜力。![]()
关键词：三维容积超声定位显微镜（VULM）、超分辨率超声、完全寻址、多路复用、稀疏阵列、行-列阵列（RCA探头）。
图1 二维ULM的局限性。A. 容积ULM显示了更大的微泡密度和更精确的血管血流动力学效果：ULM在0.2 mm切片上的最大强度投影（左）与从[46]中提取的2D切片（右）中的2D ULM对比结果。二维ULM中，离面血管跟踪效果不佳。B.（左上）面外伪影展示结果，大鼠肾髓内的径迹（红色箭头），（左下）通过对患者肾的B模式进行交叉相关的运动估计，绿线代表4秒时的B超（右上）红线是62秒时的B超（底部，右）[16]。C. ULM图像随时间变化结果，需要平衡分辨率和检测时长等因素[35]。图2 常见的容积ULM超声系统。A 1024千通道级矩阵探头；B. 稀疏阵列系统。C.带多路复用系统的矩阵探头。D.行列阵(Row-column addressed array, RCA)探头。图3 体积ULM的完全寻址系统。A. 在20-30µm之间的分辨率下，可显示整个大鼠的脑血管系统[52][55]。B. 经颅小鼠脑ULM[56]。C.经颅ULM在大鼠脑中的应用[57]。图4 容积ULM稀疏阵列系统。示范利用稀疏阵列对螺旋管仿体进行离体人体头骨的穿颅成像[48]。B. 结合光声和超分辨率成像，利用球面稀疏阵列对啮齿动物大脑几厘米深的血氧饱和度测量 [64]。C. 体外ULM稀疏阵列成像成双螺旋排列的200µm管[62]；D. 猪肾脏的离体容积ULM，5 MHz中心频率自制螺旋稀疏阵列[94]。图5 用于体积式ULM的多路复用系统。A. 演示使用多路复用系统的体积法 ULM，显示体外和体内大鼠大脑中的经颅成像[67]。B. 动态体积法ULM（dULM）用于测量小鼠和猫的体内搏动大脑，同时进行心电图监测 [71]，C. 兔子用相变造影剂的体积超高超高分子肾脏[70]。图6 用于容积式超分辨率成像的RCA系统。超分辨率投影使用大光圈RCA阵列的人类甲状腺图像[84]。图7 所示。体积ULM的应用。A.经颅容积测定大鼠的ULM可以区分出血性和缺血性[24]。B.脑胶质母细胞瘤的纵向研究使用体积ULM在完整颅骨小鼠中进行开发（McCall 2023）。C.评估冠状动脉闭塞动力学离体心脏容积ULM (Demelanere 2022)。D.大鼠肾小球体积可视化成像（Chabouh 2024）。波达团队自主研发生产了国内首款PODA波达 RCA面阵换能器，用于3D血流超快成像，为三维成像提供更具成本效益的方法。经验证，该款RCA换能器可以获得高质量的三维超声图像，在超快三维成像和功能成像方面显示出巨大的潜力。
下图是PODA波达 RCA三维超声成像探头的大鼠脑血流超分辨显微成像结果：下图是PODA波达RCA三维超声成像探头的兔脑血流超分辨显微成像结果：PODA波达RCA面阵换能器可与多数商用可编程超声系统兼容，并支持具有数千赫兹体积成像速率的超快3D成像。
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