谐波成像是一项超声诊断新技术, 是近年来非线性领域的一项重大突破 , 这一技术的开发和套用使许多疾病的诊断範围和诊断水平得到拓展 。在二维及彩色都卜勒超声检查中套用谐波成像极大地提高了信噪比 , 更清晰地显示被检脏器的图像和血流状态, 这一技术被认为是超声技术发展过程中的又一里程碑。谐波成像技术分为造影剂谐波成像和组织谐波成像 。谐波成像技术套用于非超声造影时称为自然组织谐波成像 (nature tissue harmonic imaging ， NTHI)。

传统的超声成像过程中 , 换能器只能利用接收与发射频率相同的反射波进行超声成像 。实际上 ,超音波在介质中的传播为非线性传播 , 能产生于 2倍,3 倍等反射频率的超音波, 即谐波 。谐波的次数越高 ,频率越高, 组织中衰减越大 ,振幅也越小。故可用于超声成像的为二次谐波 。这种接受和利用由超音波非线性传播所产生的二次谐波信息进行超声成像的技术叫二次谐波成像。利用人体组织来源的二次谐波进行成像叫自然组织谐波成像（NTHI)。当用一定频率的探头向组织中发射单一频率为(f_o)的超音波 ,组织中产生谐波成份,接受时通过窄带滤波器提取返回探头的二次谐波(f =2f_o)成份用于成像,如以 f_o =2MHz 的基波频率发射超音波, 接受 f=4MHz 的超音波形成图像 。

自然组织谐波技术融合了多种现代超声技术 ,如超宽频探头 , 宽频全数字声束形成器和信号处理技术等 。因此具有良好的信噪比, 较强的空间分辨力 ,在消除近场伪像和旁瓣干扰、增强组织对比度 、提高深部组织回声信息量等方面具有显着的特点。

自然组织谐波成像时, 由于探头髮射频率较低,增加了超音波的穿透性 ,而接受的频率较高,使所获图像信噪比提高, 质量改善 。

自然组织谐波成像时, 由于谐波宽度小,可提高侧向分辨力 ,随着二次谐波的增加,反射脉冲的长度逐渐减小,使轴向分辨力也得到提高 。

图2 组织谐波成像图

图1 基波成像图

基波（如图1）频率能量和谐波（如图2）频率能量呈非线性关係,能量较高的基波产生相当大的谐波能量 , 而弱的基波几乎不产生谐波频率能量 。因旁瓣能量比主波低的多,产生的谐波很低, 不足以形成图像 , 因此消除了旁瓣干扰 ,故自然组织谐波图像中伪像明显减少。

评价左室收缩功能 :二维超声心动图(2DE)评价左室收缩功能已广泛套用于临床, 其中心内膜显示对于计算左室容量和射血分数至关重要,其準确性对于诸多心脏病的治疗方法选择, 疗效评估及愈后判断均有重要意义。 NTHI 可清晰地显示心内膜边缘, 减少心腔内伪像。等研究表明採用 NTHI 后图像 Clutfer(干扰)减少,心肌与血液的对比增强 ,几乎每个节段心内膜清晰度及右切面图像均有不同程度的提高 , 对于左室心尖段及侧壁心内膜的显示明显优于 2DE ,特别对肥胖,肺气肿 ,和肋间狭窄等声窗较差显像困难者 。

心肌病变:NTHI 对感染性心内膜炎患者主动脉瓣和二尖瓣上赘生物可清晰地显示其位置 , 大小与数目。也能清晰地显示扩张性心肌病的心肌与心内膜。此外 NTHI 除改善心内膜外心内其它结构如瓣膜、腱索 、心肌同样获得改善。 NTHI 对风湿性心脏病二尖瓣狭窄时的左房血栓, 瓣膜损害的评估也有明显作用。

肝脏:NTHI 能清晰显示肝脏形态 、结构以及肿瘤 、门脉癌栓的轮廓 、内部回声 ,肿瘤与周围组织的关係,特别可清晰显示肿瘤组织与正常组织界线 ,对提高诊断率和可靠、清晰的肿瘤测量提供了技术保证 。NTHI 还可使肝硬化背景下的占位性病灶的检出率明显提高, 肝细胞性肝癌诊断準确性达42 %。

胆道及胰腺病变:NTHI 清晰显示胆总管管腔及管壁结构可提高胆总管扩张病因诊断, 基本消除了胆囊前壁多次反射和切面厚度效应伪像, 清晰显示结石、息肉 、瀰漫性胆囊壁增厚和胆泥。 NTHI可使小胆石后方显示清晰锐利的声影使之更易于息肉鉴别。NTHI 使胰腺的边界, 胰体实质及主胰管壁回声均有不同程度的增强, 而主胰管腔和脾静脉回声进一步减低, 使胰腺与周邻组织的回声差别增大,界线更加清晰 ,从而提高了胰腺的显示率。

肾脏病变:NTHI 可提供优良的组织细微分辨力和清晰的图像使肾皮髓质和肾窦区的管壁结构境界更清晰 ,从而提高诊断準确性。

NTHI 成像存在问题仍受超声物现象特性的影响 ,声波发射接收以及声能衰减与国际声能标準存在安全範围,且不可随意增加。此外由于 NTHI 显像探头髮射频率低 ,而接受频率较高 ,使图像分辨力仍受不同程度的影响 。由于 NTHI 尚处于套用开发阶段, 目前研究多局限于图像质量改善的比较和检出率提高方面。相信随着高档超声新技术软体不断研製与改进,此项技术将具有广泛的套用前景 。