（ 复旦大学电子工程系）
超声技术渗透到医学领域始于二十世纪30年代到40年代。40年代末发表的将脉冲超声波用于脑部疾病诊断的论文，是最初的A型超声诊断技术，从此A型超声诊断仪在临床上得到广泛的应用。不久，B型超声、M型超声和超声多普勒诊断法相继出现。特别是70年代开始，随着计算机、微电子和其他技术的发展及其在医学超声领域的应用，B型成像技术发展更加迅速，并在临床诊断中占有十分重要的地位。80年代初，又有脉冲多普勒技术和彩色血流成像技术相继问世，使得超声诊断的方法更加丰富。
组织鉴别
B型超声所提供的图像在医学诊断上已取得显著的成效，但也存在着局限性，这些图像往往不能诊断一些形状没有明显变化的弥漫化的疾病，也比较困难确定占位性病变的性质。这是因为要确定所患的疾病，除了需要B型超声提供的形态学信息，还要了解即关心区域组织的症状、病理改变。因而，超声有没有可能诊断更多的疾病？组织的病变性质能否更多地在其超声性质或物理参数上表现出来？如何从活体中提取这些声学参数并使之成像？这些都是目前医学超声研究人员所感兴趣的课题。
为此，必须对超声信息进行处理、分析，提取组织特征信息以及寻找新的与组织特性有关的声参数来成像。生物组织作为介质，当超声进入介质时，应在声学特性上反映出其特性。超声信息的处理、分析和特征提取包括：利用各种信号处理的方法对超声回波信号进行时间城、频率域、时间-频率域或几何域上的组织特征分析、提取、分类和决策。
生物组织是由脂肪、蛋白质、水等多种成分组成的复杂介质，其超声特性也很复杂，表现是多种多样的。新型的声参数成像主要有三类：弹性及弹性成像、声传播参数成像和声的非线性参数成像。
超声波是一种机械波，其声学参数反映了介质的弹性性质，但大多数并不直接而是间接反映；而组织的弹性却与疾病密切相关，例如肝硬化、恶性肿瘤，其硬度和正常组织、良性肿瘤有显著差异。对组织弹性的测定，归根到底是要测出组织在应力作用下的应变。从系统分析的角度来看，组织弹性的检测和成像采用工程的方法，对组织施加一个激励（可以是体外施加压力，即外应力；也可以是体内心脏或大血管搏动产生的振动，即内应力），然后测量各部分组织所引起的动态位移，得出应变。应力和应变得到后，就可以确定组织的弹性参量，最后还可以将得到的组织弹性信息进行彩色或灰度编码，得到图像的显示，称为声弹性图（Sonoelastrogram）。在具体实施上，位移的检测可以采用多普勒技术或互相关法进行处理。
目前所用的B型超声成像技术是利用组织声特性阻抗的不均匀分布，而声传播中介质的其他声学参数，例如声传播速度的分布、声衰减系数的分布、背散射系数的分布、斑纹噪声以及超声图像的纹理参数等，也分别在某些方面反映了介质的性质。借鉴经典声学的概念，这些声参数也可用来推断组织的性质。实验表明，这些声参数和组织的性质有一定的联系，对于鉴别组织有一定的灵敏度和特异性，其中以声衰减和声速最受重视，研究的也比较多，但临床应用的效果尚需提高。
另外，非性线声参数成像也一直比较引人注意。在外力声泵的作用下，组织的微结构将发生改变，据此获得的非线性参数B/A、相移参数N’等，均已证明与组织的硬度、组织的纤维化，以及肿瘤的性质有直接关系。利用它们进行成像，必然有独特的性能。
超声新技术
1. 高频超声成像技术
高频超声成像技术的应用将大大提高图像的分辨力。常规B型超声成像技术其超声工作频率在2~10 MHz，目前研究并开始临床应用的血管内超声成像技术，其工作频率高达20~ 40MHz，而40 MHz ~100 MHz的超声成像才被称为高频超声或超声后散射显微镜（UBM），可以用在皮肤的成像，以及眼部、软骨、管状动脉内的成像等等。人体内脏器官的症状往往在浅表皮层得到表现，这就加大了超声皮肤成像的应用价值。
2. 超声造影剂的研究和应用
超声造影剂从物理形态上可以分为：（1）含有自由气泡的液体；（2）含有包膜气泡的液体；（3）含有悬浮颗粒的胶状体；（4）乳剂；（5）水溶液。由于造影剂的散射截面要比同样大小的固体粒子大几个数量级，可以使背向散射的信号大大增强，造影剂的这种作用，可以突出感兴趣区域的图像，改善图像的信噪比，从而便于医学诊断。血液中存在造影剂后，人体中小血管的血流可以得到显示。由于正常组织和肿瘤对某种造影剂的作用存在差异，利用造影剂可以提高对肿瘤的检出率。早期曾用的含自由气泡的液体，例如含CO2，H2O等现在已经淘汰，这是由于气泡的稳定性不够。目前研究者趋于采用有包膜气泡的液体。研究气泡更稳定、大小可控制、对人体无害、易排出且有良好造影作用的超声造影剂，是这方面研究的一个重要方面。
造影剂的日益进展，使得谐波超声成像、谐波多普勒等技术开始应用于临床诊断。从原理上讲，常规的B型超声成像中接收系统将其通带放在倍频上，就可以得到谐波成像，从而可以降低背景干扰使局部图像的信噪比得到提高。血液中的造影剂跟随血液运动，其谐波分量被接收后，也会产生多普勒效应，用其可以估计出血流的流速信息，也可以进行彩色编码的血流成像；与常规的血流成像技术相比，谐波多普勒成像可以有效地抑制背景噪声（Flashnoise）。造影剂还可以改变组织的声衰减系数、声传播速度，还可以在声场中进行声发射，产生随机频率的超声。这些如有可能应用到超声诊断上去，可以达到提高诊断率的目的。还有由于造影剂的微气泡谐振频率与压强存在一定的关系（一定范围内近似线性关系），今后有可能利用超声实现体内压强的无损测量。
3. 超声治疗
超声热疗是个有发展前途的领域，聚焦的超声把能量集中在肿瘤区域，加上肿瘤区域散热不良从而会引起热量的积累，可以达到杀死肿瘤细胞的作用。但关键是要解决好活体的无损温度测量技术。
超声外科手术是超声治疗的重要形式，它主要利用超声空化和强烈的机械效应来切断、破坏生物组织。用超声手术刀进行外科手术，可以快速、准确而又省力地切割不需要的组织，具有止血、无感染等优点，而且刀头的温度并不高。
超声可以引导穿刺进行活检、引流，也可以进行治疗，例如超声引导下对肿瘤的介入治疗，直接注入药物，以治疗肿瘤。
4. 虚拟现实技术在超声中应用
利用现有的B型超声成像设备获得数据，经过三维数字成像技术实现超声的虚拟探查（左转、右转、上下反转等），例如乳腺肿瘤的三维重建和虚拟显示，可以作为手术方案的技术支持；骨关节的三维重建和虚拟显示，可以作为康复方案的技术支持。这方面的研究也会进一步深入。
5. 计算机化的超声成像技术
现代计算机技术越来越深入地介入医学超声领域，目前已成功应用的方面有：计算机的声束控制技术，以PC机为平台构成的超声扫描仪（超声诊断仪），PACS 和超声的远程技术，包括超声数据（图像）的远程传输和远程控制超声扫描等。计算机技术与超声图像的最新结合是采用开放结构（openarchitecture）设计，在计算机平台上产生高质量的图像，让用户使用时感到十分方便。系统的核心是计算机，系统的控制功能由屏上的游标或手触摸屏选择，有多种语言可供选择，系统与DICOM、PACS、 Teleradiology和其他遥控扫描系统相兼容。可以预见，计算机化超声成像这个趋势将越来越深入和广泛。
6. 超声探头工艺的改进
超声探头向着高密集、小曲率、高频率和两维等方面发展，微电子的工艺是其中的关键。高密集的探头阵元数达256个，高频率的探头包括： 50 MHz 的多普勒探头、45 MHz的血管内成像探头和100~200 MHz的皮肤成像探头等。两维的探头，目前的阵元数可达128×8。
7. 腔内和血管内超声成像
体表超声诊断已有将近50年的历史，介入性的超声技术虽仅为20年，在临床却已不断推广。如利用超声内镜检查消化道的疾病，可以发现消化道壁后的病变（这是光学纤维内镜所无法看到的）。又如心. 血管腔内的超声成像，利用导管将超声换能器插入血管，定性定量分析管壁斑块，鉴别管内血栓。由于深入器官，可以采用高频率的超声显像，从而获得高的图像分辨率。它们和体表超声成像系统相比，主要区别在于采用特殊的超声探头，即小型化，甚至微型化的探头，其中微马达技术是个关键。
可以预见：医学超声将会继续有较大的发展，并在医学临床诊断领域发挥越来越大的作用。