下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
掌上超声设备（handled ultrasound device）归属便携式超声范畴。按业内的基本共识，重量为5kg左右的仪器称为便携式超声设备。便携式超声又可细分为笔记本式、平板式和掌上式三种形式。其中掌上式又分带显示屏和不带显示屏两种模式，带显示屏（含探头）重量一般在1kg以内，不带显示屏只计主机重量通常在0.5kg左右，当前最小的约0.25kg，采用无线网络信号传输，可与任何种类的显示屏连接（如手机、电脑、电视等显示屏）。本章所介绍的掌上超声主要是指重量在0.5kg及以下的无线/有线超小型掌上超声设备。值得指出的是，这类超小型掌上超声目前尚无专门的国家标准，只能参照现有的彩超标准。实际上掌上超声与传统台车式、便携式彩超有很大的区别，主要表现在：①主机探头一体化；②采用无线保真（WiFi）发射图像至显示屏；③体积小、重量轻，仅为台车式的1%甚至更低；④直流供电；⑤可采用4G/5G进行远程图像传输，且使用者大多为临床医护人员。因此，有必要制订一个专门的国家标准进行规范。
超小型掌上超声仪（又称“手执超声”“超声视诊器”），具备高端、直观、便携、灵巧的优点，使其在临床科室得到广泛应用大有“遍地开花”之势，从内科到外科，从辅助科室到临床科室，从浅表器官到内脏脏器，将如同听诊器一样成为临床医生的“第三只眼睛”。
2001年初，深圳市某公司根据我国基层卫生计生工作“走村入户、上门服务”的工作需求，率先研制了掌上机械扇扫超声仪。2002年10月全国医疗器械（秋季）博览会，国内首创的WED-2000型机械扇扫掌上超声仪亮相，该机体积仅为书本大小，重量为800g，电池可连续工作3小时以上。之后不同型号和不同功能的掌上超声仪先后问世，可配置凸阵、线阵等多种探头。2007年，该公司全系列全数字超声技术全面技术升级，图像质量进一步提高，操作进一步优化，产品占据了当年国内掌上超声70%以上市场份额，并多年保持国内黑白超声出口前三名的市场地位。在2008年汶川地震时，掌上超声发挥重要作用。2016年8月，国内首款有线掌上黑白超声取得注册证，其设备大小如同智能手机（6英寸，1英寸= 2.54cm），全触屏操作、图像智能优化的产品实现了超声与手机功能整合，不仅使超声诊断更为便捷，也使远程医疗成为可能；可广泛应用于交通不便的地区以及战场、突发灾难等特殊场合中。其售价仅国外同类产品一半，更显现出强大的竞争优势。国家卫生健康委组织的超声医师进藏工作中，在为当地百姓筛查包虫病（棘球蚴病）的活动中，上海某医院派出的团队利用掌上超声筛查出的病患已有多例。掌上超声让以前“动员牧民到临时医疗点来”变为了“医生到牧民家里去”，大大地方便了当地群众。
半年后，国内首款无线探头式掌上超声获得注册证书，其无线掌上超声还颠覆了传统的“主机与探头分离”的模式，把主机缩小到只是一个重300g的手机大小，一个“探头”就相当于一台超声仪，超声图像信号通过WiFi无线传输到安装了超声应用程序（APP）的手机或平板电脑进行显示。该仪器体积小、重量轻、功耗低，特别适合用于基层临床科室应急检查、筛查、可视引导、远程会诊用。目前国内20余家企业正在研发不同形式、不同用途的掌上超声。这些产品的问世受到国内外医护人员普遍关注，其中有些型号已远销欧洲、美洲，在国内外享有盛誉。预计今后会有多家产品获得注册，从而为掌上超声的推广、普及、应用打下坚实的基础。
20世纪90年代初，美国率先展开手提超声仪的研制。1994年，位于西雅图的某公司首先开启了手提彩超研发计划，提出运用高科技将传统超声需要的15~20块电路板整合为3块芯片。这样既保持了原有功能和品质，又明显减小了体积和重量，使超声设备小巧、稳定。1996年，该公司获美国国防部高级研究计划局（DARPA）专项拨款以打造军用掌上彩超仪。1998年4月，其将手提彩超事业部分离出来成立SonoSite。1999年9月，全球第一台手提彩超上市，它体积小，配备宽频心腹两用探头、具备彩色能量多普勒功能。2004年开发出的另一款手提彩超，其应用更加广泛，图像更加清晰。2005年该公司成功研发出新一代手提彩超，该仪器可配十几种探头，并获得Frost & Sullivan年度医学影像最快进步奖。2007年10月更新换代，设备重量约3.6kg（8磅），系统在处理性能上有了大幅度的提升，图像优化技术与影像优化技术的自动处理大大减少了图像优化的手工操作。
美国GE的Vscan掌上彩超自2011年进入中国，设备尺寸为135mm×73mm×28mm，外观接近于翻盖手机，重量为390g，电池可连续工作1小时；采用彩色编码血流成像技术，探头内置声束形成器，确保了图像质量。该掌上超声适用于腹部、心脏、泌尿系统、妇产、儿科等临床疾病的测量和分析，以及胸廓/胸膜运动及积液的检测、特殊护理领域的检查。在日本东北部地震和海啸的灾难现场得到应用，发挥了积极的救治作用。2015年4月，新设备进一步拓展移动便携超声设备的应用范围，从心脏、急诊、ICU到全科。
2015年，首台迷你型掌上彩超面世，其外形如手机（本身集成了超声传感器和特殊的数据转换电路）大小，彩色声像图可以通过微型USB接口插入智能手机或其他终端设备中，并通过终端设备上的一个图像管理的应用程序（APP）进行超声信息采集，APP可从“Google Play”上下载，这种APP更可以连接到云端，易于分享图像、添加标记以及发送邮件，使数据和成像结果都可以通过自己的数字平台而获取。该设备可以在多个互联环境中提供一种随需应变的即时诊断。
2017年末，美国Butterfly Network推出了Butterfly iQ芯片超声系统（ultrasound system on a chip）。加州大学尔湾医学院Fox医生在使用过后的评价是：让人惊讶的是一个16×16的面阵探头可以顶替传统超声的凸阵、线阵、相控阵三个探头，且可以实现三维成像。也就是说，一个芯片探头在手，可以从浅表查到深部，从腹部查到心脏，其间无须更换，频带足够宽。这对急诊室、急救中心、救护车、抢险救灾和前线战场，都有十分重要的价值。它的出现是对多年电容微机械超声换能器（CMUT）踟蹰不前的重大突破。
临床诊疗可视化是医护人员多年追求的目标，临床诊疗由“盲视”到“可视”、由“听诊”到“视诊”将是一个质的飞跃，将大大提高诊断准确率和治疗有效率，人们可以通过超声这一“安全无损、直观即时”的技术得以实现。尤其是中国制造物美价廉的掌上超声产品的普及应用，必将引领全球可视化诊疗技术在基层医疗机构和临床专科应用的全方位多层次发展。在所有影像技术中唯有超声影像设备可随身携带、无处不在地使用，甚至作为手机“伴侣”而进入千家万户成为健康的“守护神”，其广阔的发展前景已成为国内外专家的共识。
掌上超声仪主要有以下方面的应用：①急诊和床旁应用，超声科一线值班医生用掌上超声在急诊床旁、临床科室床旁观察浆膜腔积液（腹腔积液、胸腔积液和心包积液），并在超声引导下行可视化诊断性穿刺或置管引流。②紧急情况下对病情或伤情监测和初筛，如临床抢救、术中超声监测等。③教学和培训。在研究生、进修生、住培生和实习生的教学和培训中，掌上超声可在不同场所（普通体模、模拟人、模特等）使用，是超声影像上机前培训的首选仪器和方法。
超声在妇产科疾病的常规和急症诊断治疗中发挥巨大作用，掌上超声在妇产科的应用主要体现在以下方面：①临床查房，治疗前后评价是否存在浆膜腔积液、积液量、妇科肿瘤患者治疗期间病情监测。②术后腹腔是否存在游离液体，判定是否有术后出血，手术是否损伤输尿管、膀胱等。③妇产急症。几乎所有产科和妇科急症都可以采用超声进行监测和评估，如羊膜早破、先兆流产、异位妊娠、盆腔脓肿、卵巢囊肿及其破裂等。④引导可视化操作。最常见的应用如羊水穿刺、清宫手术、困难宫内节育器的取出、卵巢囊肿蒂扭转的早期穿刺治疗等。
掌上超声最早开始用于院前救治、抢救间救治，由超声科医生或急诊科医生进行操作。由于超声应用规范化培训相对滞后，因此超声科一线值班医生应用更多。到目前，主要用于以下方面：
（1）腹部实质脏器破裂出血：
确定腹腔内出血，采用创伤超声重点评估（focused assessment with sonography for trauma，FAST）对腹部进行探查。腹腔积液呈无回声区，掌上超声诊断腹腔积液（积血）的准确率为97%~100%，对不明原因的积液，可在超声引导下行腹腔诊断性穿刺。
（2）血胸：
采用掌上超声对可疑胸腔积血伤患胸腔进行探查，平卧位时探头置于胸部的腋中线与腋后线之间，坐位时探头置于肩胛下线与腋前线之间，可显示胸腔积液无回声区，实时观察到肺活动，其诊断血胸的准确率为100%。当存在积液伴呼吸困难，积液前后径大于4cm时，可考虑超声引导下穿刺置管引流。
（3）气胸：
掌上超声可清晰显示胸壁和胸膜结构，动态观察可见胸膜线与肺滑动征，当胸膜线显示不清，而肺滑动征消失结合临床表现提示气胸。在掌上超声引导下，可行气胸穿刺减压。
（4）心脏破裂：
行胸部创伤的超声探查，或拓展的FAST检查，均可明确心包腔是否存在积血或积液。当超声提示心包腔积血在中量以上，在掌上超声引导下，穿刺针经胸壁实时抵达心包腔，进行穿刺减压，并维持心包腔一定压力，赢得救治时间，争取手术修补。
（5）颅脑创伤：
近年来，掌上超声在颅脑创伤出血、高颅内压急症中得到应用，尤其是超声引导下将脑室减压管置入侧脑室进行减压，以及判定脑死亡等。
（6）肢体血管破裂：
采用掌上超声确定肢体损伤血管的位置、破裂程度，实现准确、高效止血，可发挥较大作用。
（7）肢体骨折：
掌上超声观察长骨骨膜不连续，局部软组织结构紊乱伴血肿，可准确诊断肢体骨折。
（8）骨筋膜间室综合征：
若患肢疼、麻、胀较重，且肢体远端苍白甚至无脉，应高度疑诊肢体骨筋膜间室综合征。掌上超声可见肢体软组织回声、血流信号及多普勒频谱形态异常。一旦明确骨筋膜间室综合征，即应在超声引导下行切开减压，避免截肢。
超声引导的硬膜外阻滞、颈肩部神经阻滞、臂丛神经阻滞、胸椎旁神经阻滞、腰丛神经阻滞、骶管阻滞、坐骨神经阻滞等已在临床广泛应用。由于高端便携式超声技术的发展，绝大多数神经结构可被超声清晰显示，即使有些神经不能直接显示，也可以依据血管神经束来进行准确定位，因为彩色多普勒超声较容易显示血管神经束内的血管结构，据此可定位同处束内的神经结构。超声引导神经支配区的阻滞与传统方法比较，除了阻滞准确，避免损伤周围重要结构外，还在于高效、用药量少，减少了麻醉用药过量和超平面阻滞的风险，而且显著缩短了麻醉时间。
随着高频超声技术的发展，超声用于皮肤疾病的诊断和微创治疗也越来越广泛。皮肤鳞状细胞癌、黑色素瘤等恶性皮肤疾病，其超声特征已被明确，超声引导的皮肤穿刺活检已成为常规方法。对于全身皮肤疾病，如银屑病、硬皮病等超声图像特征也多见研究报道。
掌上超声首先在急诊胸痛中心得到应用，可以快速判定心脏结构及功能是否存在某些急性的变化，排除心脏大血管急症，从而可以帮助医师进行临床决策。如胸痛患者救治时，对于心肌梗死、急性肺栓塞和动脉夹层的鉴别需要心电图、心肌酶学、急诊冠状动脉造影、增强CT等，等待这些检查结果的回报需要一定时间，常常延误救治，而采用掌上超声，可以在5分钟内对上述胸痛急症作出初步筛查。因为掌上超声可以实时明确心房大小、左心室大小、室壁节段性运动情况、左心室收缩功能、瓣膜反流及心包积液等，其在筛查方面具有与台式超声一致性高的特点。但掌上超声诊断仪有着某些功能的缺失，比如缺少组织多普勒、连续多普勒及M型超声等，仍需要安排台式超声仪进行检测。掌上超声可作为普通超声应用前的筛查工具。
（1）眼科的眼外伤、视网膜脱离、玻璃体积血、眼部血管疾病依赖高频超声的诊断和引导的微创治疗。
（2）脑外科的超声引导脑出血清除术，血肿清除更彻底、缩短了救治时间，其优势还在于手术患者避免的放射线暴露，是目前推崇的绿色介入治疗技术。
（3）骨科和康复科的肌骨关节损伤的超声诊断和引导的微创治疗已广泛应用。
（4）风湿免疫科、内分泌科等对于类风湿关节炎、银屑病、硬皮病等骨关节损伤，糖尿病血管损伤等无不需要超声评价，已有将掌上超声用于查房和临床带教的报道。
灾难医学的主要特点是突发的灾难导致大量伤亡，以及当地医疗卫生资源匮乏，不能满足救治的需要，其救治的关键是运用现有资源使最多的伤者获救。掌上超声由于其便携性，容易到达灾难现场；采用某些特殊材料和设计，具有防水、防尘、抗摔功能，可以通过空投到达灾难现场，使之在灾难救援中发挥优势。
采用掌上超声可在5分钟内完成从头到脚的检伤分类，相较于传统的体格检查，诊断准确率显著提高。对于不可救治的危重伤才考虑放弃；对于轻伤可以暂缓后送，从而优化医疗资源分配；对于致死性可救治伤能够在超声引导下行现场的损伤控制，如颅脑出血导致的颅内高压、气道梗阻、张力性气胸、胸腔积血、心脏破裂或心脏压塞、腹部实质脏器创伤出血、躯体交界部位血管破裂出血、极端环境下外周静脉通道和中心静脉通道的建立等。
伤患在转运过程中，需要便携监护设备。无论是救护车、救生艇还是救生机，掌上超声仍可发挥其监测作用，随时可进行从头到脚的伤情评估。若在转运途中需要紧急救治，也可以采用超声引导实施可视化损伤控制。
灾难救援中除了处理急性创伤外，一些内科急危重症也应受到重视。如急性心力衰竭、创伤应激性心肌病、创伤性大动脉夹层、急性呼吸衰竭、急性肺栓塞、急性肾衰竭等，掌上超声可以提供直接或间接的影像学信息。
灾难救援的培训已得到各医疗发达国家的重视，掌上超声操作简单，部分已实现一键优化的操作。从科技研发、应用推广和产业发展等方面结合我国语音识别、视觉识别等领先技术，应用自主学习、直觉感知、群体智能、图像处理、智能监控、服务机器人、无人驾驶等技术，获取灾难环境下超声诊疗的数据化信息，结合人工智能（AI）技术，采用图像或数字报警系统，能够使非超声专业医生或非医学专业人员方便地使用超声，在一线救援中发挥作用。通过智能化改造，掌上超声操作更简单化，受训人员能够做到“一看就懂，一学就会”。
“始于灾前、重于灾中、延于灾后”的灾难立体大救援观已形成。“互联网+”人工智能行动实施方案已在国内落定。智能化掌上超声设备，配合以计算机网络技术为支撑，以数字化云技术平台，在突发灾难时启动超声远程会诊，充分利用远程中的专家资源，无形中可迅速扩大救援队伍。
随着国内社区医疗单元和社区医联体的建设和发展以及养老公寓医疗网的建设，所配置的医疗设备已涵盖超声仪，便携式超声是一级诊疗的主要设备和技术。各类临床常见病和多发病都可以在一级诊疗的乡镇和社区医院使用，对各类疾病的诊断和治疗内容等同于二级以上医疗中心，但通过一级筛查和诊疗，可以显著降低上级诊疗中心的压力。
在乡镇、社区组织的健康体检活动中，掌上超声也有其用武之地，发挥初筛优势，对轻症可以在一级医疗单元处理，重症积极上转。对于发生在乡镇、社区一级医疗区域的急症，便携式超声能够进入家庭，首先对常见急症进行初步诊断，需要紧急救治者，还能在超声引导下准确实施，避免转运风险。
在其他领域，如空间站宇航员心血管容量监测、肌肉体积及骨密度监测、人体藏毒缉查等，都有很好的应用价值。
把传统大型彩超的图像发射、接收和处理系统集成在一个仅有手机大小的机壳内，而且还需要低功耗运行。其技术和工艺难度可想而知，中国超声专家采用新的研发思路和技术路径，成功解决了这一难题，采用最新的系统集成技术，研发出具有中国特色64通道128阵元的无线/有线双模态掌上彩超。
目前全球仅有个别公司研制出无线图像传输彩超，且价格昂贵、体积较大。中国的无线掌上彩超重量不到200g，传输的图像基本上能够满足临床医生尤其麻醉科的环境需求，避免了探头线对手术视野的干扰。为进一步确保图像传输不掉线，双通道自动切换的WiFi传输系统也在研发之中。
作为超小型掌上彩超仪器的领头羊，美国GE公司的Vscan长期占据的垄断地位已被我国产品的问世而打破。而且我国的产品性价比高，可使用4G/5G网络进行图像远程传输。
临床超声可视化是众多超声科以外临床科室的迫切需要。以急诊科为例，以往抢救危重患者还需请超声科派人带仪器到抢救现场，现在急诊科医生配备的口袋掌上超声，可即时进行检查处理，争取到宝贵的抢救时间，挽救了患者的生命。目前麻醉科、重症科、妇产科、疼痛科等众多临床科室希望配置掌上超声仪器，这不仅对精准诊疗有利，也能降低漏诊率、误诊率，减轻了超声科人满为患的检查压力。
人工智能辅助诊断产品、医疗健康可穿戴设备、医用机器人等智能化医疗器械普及应用，正在重塑疾病预防、检测、治疗模式，为推动健康中国建设和“一带一路”健康丝绸之路建设提供了新的手段。
1.国产掌上超声便于携带，图像可满足一般临床需求，且价格适宜基层大规模采购装备，因而真正实现了优质医疗资源下沉的国家战略要求。
2.国产掌上超声易于操作，图像直观易判别常见病多发病的特异性病变所在，可在基层分流一部分患者的超声检查需求，因而支持了分级诊疗、小病不出乡镇的政策导向。
3.国产掌上超声也受到各临床专科医生们的青睐，成为医生的“第三只眼”，因而被称为医护人员必备的“可视听诊器”（视诊器），大大提高了诊疗效果，挽救了更多伤病者生命。
1.据不完全统计，2018年我国共生产各类型掌上超声仪器约15 000部，绝大部分为彩超，实现产值约3亿元人民币，其中有一半出口到国外。
2.业内专家预测掌上超声仪器将以每年50%以上的增长率发展，除了国家对自主创新产品的利好政策外，广阔的国内外市场需求，可培养起10家以上年销售过亿的企业，此外也可带动研发、生产、销售、服务整个链条的一万人以上就业人数。因此，到“十三五”末期，国产掌上超声仪器总产值极有可能突破百亿人民币。
（毓 星）