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丑哭亲妈!为啥四维彩超拍出来的孩子这么丑?

北京科学中心 数字北京科学中心 2021-03-24
审核专家:刘惠云

第三军医大学第一附属医院产科副主任医师


近日,一位准妈妈被宝宝四维彩超丑哭的视频火爆网络。肚子里的宝宝很健康,但妈妈看过宝宝的四维彩超照后却哭得梨花带雨:“太丑了,没见过这么丑的小孩。”

视频一出,不少准妈妈表示同感,表示自己做完四维彩超后好几天没睡着觉,被丑哭了。

也有一些已经生完宝宝的妈妈安慰说:“四维彩超拍出来的跟生出来的差距还是很大的,越养越好看。”

为啥四维彩超拍出来的孩子会那么丑,是画面失真了,还是小孩还没发育完全?常说的B超、彩超、四维彩超都是怎么回事?今天,小编就带大家了解下医学超声检查技术。

1

啥是超声波?怎么靠声波“看见”画面?

我们知道声音的本质是一种机械波。声波传到我们的耳朵,刺激听觉神经,产生兴奋。当兴奋传递到大脑,被大脑处理,我们就听到了声音。


声音的频率有高有低,频率越高,音调越高;频率越低,音调越低。


但是,我们的耳朵并不能感知到所有频率的声音。当频率低于20Hz,人耳就无法听到声音,这种声波叫次声波;当频率高于20000Hz,人耳也无法听到声音,高于20000Hz的声波就是我们今天的主角——超声波


超声波频率高,具有较好的方向性和穿透性,常被用来定位或探测物体内部结构。


当我们向体内发射一束超声波,超声波就会沿着入射方向进入我们体内,直到遇见脏器、胎儿或组织的表面,一部分超声波就会被反射回来,我们便接收到了一次回声。


利用回声被接收到的时间与方向,人们就能推算出脏器或胎儿表面的位置和朝向。

超声波反射示意图
这时,我们只需要不断改变超声波束的方向,让波束扫过人体的某一片区域,不断地记录每一次回声的时间与方向,就能大概推算出体内这个区域内部器官、胎儿或组织的轮廓,这个过程叫做扫描

超声波在人体内扫描

那么这些回声信号是怎么变成宝宝图像的呢?三维、四维又是怎么来的?这先要讲讲超声检查的“演变史”。

2

A超、B超,3D、4D傻傻分不清

我们平时习惯把超声检查称为B超,B是什么意思?有没有A超呢?还真有!


人体内不同组织对超声波的反射能力不同,有的反射强烈,有的反射较弱。


忽略超声波在人体内传播过程中的衰减。当一束超声波射入人体后,可能会遇到许多不同的组织表面,反射后产生回声的强度都不太一样,我们按照接收到回声的时间先后把它们的强度都用高度表示出来就会得到这样的图像。

假设下表面对超声波反射能力更强,忽略超声波在人体内的衰减

根据这个图我们能知道沿着某个方向进入体内会遇到多少个界面,这些界面都在什么深度,是不是同种组织。这种表示方法叫做幅度调制型(Amplitude Mode),就是所谓的“A超”。


显然A超得到的结果并不能直观地看出体内的构造,得有丰富的经验和想象力才行。于是人们想到了一个“新法子”。


人们不再用高度表示回声的强弱,而改用明暗,强回声的位置用明亮的白色表示,越强就越亮;弱回声的位置用暗灰色表示,越弱就越暗;几乎没有回声的位置则一片漆黑。

“用明暗条纹表示回声强弱”与“用高度表示回声强弱”相互比对图

于是A超的图像就变成了一条明暗交替的色带,表示沿着某个方向的回声强度分布。这时,如果我们改变超声波射入人体的方向,我们就又能得到一条新的明暗色带。


以此类推,如果我们连续多次改变超声波的方向,让波束转动扫描过整个人体,我们就能得到许许多多这样的色带,把这些色带按照顺序拼在一起,神奇的事情发生了,人体内部结构的轮廓图就会出现在你眼前!

B超得到的扇形人体结构图就是这么来的

于是,一张张抽象的图表就变成了一幅黑白的人体内部结构图,虽然会有点变形,但依然可以反映出此时此刻体内器官、胎儿的形态特征,以此就能判断是否有病变、畸形发生。


这种将信号可视化转变为黑白结构图的方法叫做辉度调制型(Brightness Mode)。没错,就是你熟悉的B超。


更先进的CrystalBeam波束形成技术

(来源:SAMSUNG MEDISON)

不过,B超只能得到一张平面图,展示了人体沿某方向的剖面结构,但实际的器官是立体的,医生需要根据平面图想象出人体的结构,并判断是否发生病变。

一张典型的B超图,你看见宝宝的轮廓了吗?

(来源:SAMSUNG MEDISON)

不满足于B超技术的工程师们又有了新的想法,能不能用超声波的回声信号还原出立体的人体内部结构呢?就这样三维超声检查问世了。


B超只是顺着一个方向改变超声波束的角度来扫描人体,而三维超声会全方位、无死角地对人体进行扫描,得到沿着各个方向的一系列回声信号,计算机再根据回声信号的时间先后、方向、强度还原出一个“立体+透视”的人体结构图。

三维超声成像中的各种扫描方式

至于四维超声检查其实就是增加了时间维度,把静态的一张张三维超声画面连贯地播放起来,让3D立体画变成3D电影。

平面与立体对比
(来源:SAMSUNG MEDISON)

计算机根据回声信号生成立体影像
(来源:SAMSUNG MEDISON)

3

彩超是彩色的吗?

前面带大家了解了什么是B超、什么是“四维”,那么四维彩超中的“彩”是什么意思?能看到人体内真实的颜色吗?为啥四维彩超画面中的宝宝都是“屎黄色”的?


其实,彩超表现人体结构的画面还是黑白的,只不过可以用不同颜色去表示了选定部位血液流淌的方向与速度大小。


通常,看图的右上角,在下的颜色表示远离探测头流淌的血液,不同的冷色则表示血液不同的流速;而在上的颜色表示朝着探测头流淌的血液,不同暖色表示血液朝探头流的快慢。

彩超图,绿框内的颜色表示血流的速度大小与方向
(来源:SAMSUNG MEDISON)

这样,医生不仅能依据脏器的外形、结构来判断是否有病变,还能通过观察血流的运动来判断。


同样,三维或四维彩超中表示胎儿结构的画面本质上也是黑白的,只不过为了看着方便,系统把胎儿的3D模型人为地染成了棕黄色。而三维或四维彩超中其他的颜色实际上表示血液流淌的方向和速度。

1.5倍速下的四维彩超,立体、会动,但并没你想象中的那么酷炫

除了外观,也能看见胎儿身体内部的细节

不同的是,三维及四维彩超能展现胎儿血流更多的、立体的细节,甚至可以精细地描绘出胎儿血管的三维结构。

用四维彩超技术能立体、动态地展示血流的速度大小与方向,甚至可以清晰看见血管的结构
(来源:SAMSUNG MEDISON)

4

为啥四维彩超拍出的宝宝那么丑?

终于回到最初的问题了:为啥四维彩超拍出的宝宝能把妈妈丑哭?


其实,无论是B超,还是四维彩超,只能通过计算机推算出胎儿大致的样貌,这足以让医生判断出胎儿的外形和各脏器有无畸形,但却并不是胎儿真正的样子,有一些变形是正常的(别说变形,这个配色就让人很不愉悦)


另外,准妈妈做四维彩超的时间大致在怀孕18到24个周期间,目的是排查宝宝的外形以及主要器官是否存在畸形,产科医生常把这次检查称为“大排畸”。


这时宝宝基本上刚刚长出人形,具有较完整的身体结构,可以分辨出这是个人类,但和40周马上要出生的宝宝比还是有一定差异的。如果再早一段时间,别说丑不丑,没有经验的人甚至根本不相信这是人类的宝宝。

更早期的胎儿,像不像小海马

不过,还有件事估计准妈妈们更想了解,那就是做“大排畸”检查时有没有必要一定要选四维彩超,是不是技术越先进,检查效果越好?

并不是,有研究表明单独做二维彩超或单独做四维彩超,检查的效果在统计意义上是几乎没有分别的。而且,任何一个合格的产科医生都是可以通过二维彩超完成大排畸检查的。

在实际的四维彩超检查中,医生一般也会先用二维彩超模式进行检查,然后再切换到四维模式,让准妈妈亲眼看看肚子里的孩子。四维彩超更多的是为了给新妈妈一个惊喜,而非检查所需。


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