CDFI彩色多普勒上岗证培训

全国大型医疗设备使用人员 彩色多普勒技术考试 辅导材料 第一章 物理基础 第一节 超声波的概念 一、基本概念 1、人耳的听觉范围： 20-20000Hz。 2、 超声波是频率大于 20000Hz的机械波。 3、超声波具有声波的共同物理性质。 4、 临床常用的超声频率在 2MHz10 MHz之间 。 二、 超声波基本物理量： 1、 超声波有三个基本物理量，即频率（ f）， 波 长（ ）， 声速（ c）， 它们的关系是： c = f 或 =c / f， 传播超声波的媒介物质叫做 介质 ， 不同频率的超声波在相同介质中传播时 ，声速基本相同。在人体软组织中声速为 1540m/s。 2、 相同频率的超声波在不同介质中传播，声速 不相同，人体软组织中超声波速度总体差异约 为 5% 。利用超声方法进行测距的误差也是 5% 左右。 n 三、声场 n 1、概念：发射超声在介质中传播时其能 量所达到的空间称为声场，又称声束。 n 2、声场特性： n （ 1）扫描声束随探头的 形状、大小、阵 元数及其排列、工作频率、有无聚焦以 及聚焦方式不同而有很大差异，此外还 受超声与人体组织间相互作用的影响。 n （ 2）声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组 成。超声成像主要依靠探头发射高度指向性的 主瓣并接收回声反射，旁瓣的方向总有偏差， 容易产生伪像。 n （ 3）声场分近场和远场，以圆形单晶片探头 为例，近场声束集中，呈圆柱形，其直径接近 探头直径，长度取决于超声频率和探头的半径 ，横断面上声能分布不均匀。远场声束扩散， 呈喇叭形，横断面上声能分布比较均匀。声束 向两侧扩散的角度称为扩散角，扩散角越小， 指向性越好。 多振子探头的声场分布呈 “花瓣 ” 状。 n （ 4）超声波指向性优劣的指标是近场长度和 扩散角。 n 3、声束聚焦与分辨力。 n 聚焦后可使聚焦区超声束变细，减少远 场声束扩散，改善图象的横向和侧向分 辨力。 n （ 1）聚焦的方式：固定式声透镜聚焦、 电子相控阵聚焦、二维多阵元聚焦等。 n （ 2）聚焦声束与非聚焦声束的比较。 n 第二节 超声的物理特性 1、超声波在介质中传播时，遇到不同声阻的分界面，会 产生反射和折射，反射的能量由 Z2 - Z1 2 反射系数 RI = 决定。 Z2+ Z1 Z1、 Z2为两种介质的特性声阻抗， Z=pc （ 密度 声速 ） 当 Z1 = Z2， 为均匀介质，则 RI=0， 无反射。 当 Z1肝组织 血液 若进一步细分：骨（或钙化） 肌腱（或软骨） 肝（或肾） 脂肪 血液 尿液（或胆汁）。 组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大，液 体内含蛋白成分越多，声衰减越大。 6、超声波在介质中传播时，显示器上能够区分声束中两 个细小目标的能力或最小距离，称为分辨力。其受多种 因素影响，如频率、脉冲宽度、声束宽度、声场远近和 能量 分布 、探头类型和仪器功能等。 （ 1）轴向分辨力：指在声束长轴上区分两个细小目标的 能力，与波长密切相关。频率越高，轴向分辨力越好。 从单纯理论上计算，轴向分辨力在数值上为 1/2 ， 但 实际显示的分辨力要低于理论分辨力 58 倍。 如遇声阻 不同的障碍物（目标点）则声束方向和声强将发生改变 。其改变程度与障碍物之大小及声阻抗有关。 当障碍物 的直径大于 1/2 ， 在该障碍物表面产生回声反射。当 障碍物的直径等于或小于 1/2 ， 超声波将饶过该 障碍 物而继续前进，反射很少，这种现象称为衍射， 故超声 波波长越短，能发现障碍物越小。 n （ 2）横向分辨力：与探头厚度方向上声 束宽度和曲面的聚焦性能有关。在聚焦 最佳区的横向分辨力最好，在其聚焦区 宽度一般小于 2mm。 n （ 3） 侧向分辨力：与探头长轴方向上扫 描声束的宽度有关。聚焦声束越细，侧 向分辨能力越好。 四、超声多普勒效应 1、当声源与反射界面（或散射体）作相对运动时，由 于超声波在一定介质中传播的速度是恒定的，故可看 作超声的波长被压缩或扩展。波长的变化必将伴随着 频率的移动（改变），它仍需满足 C= f 的关系， 这种现象称之为多普勒效应。 2VcosQ 其多普勒公式为： fd=fR-f0= f O C fd为多普勒频移， fO为入射频率， fR为反射频率， V为反 射物体运动速度， C为声速， Q为运动方向与入射波间 的夹角。 2、当 fO=3 MHz fR=3.005 MHz 则 fd= fR - fO=5000Hz=5KHz所以 fd一般都在音频范围内。 检出 fd 后，利用扬声器发出响声来监听，并通过 FFT对 fd进行 频谱分析， 所以多普勒频移属于声波范畴 。 n 五、超声的生物学效应 一、 超声声强概念： 对超声诊断设备的超声辐射，针对人体不同部位，规定了限定值 人体不同部位超声强度的限定值 FDA（ 美国食品药品局）规定 Isppa (W/cm2) Ispta (mw/cm2) Im (w/cm2) 心脏 190 430 310 脉管 190 720 310 眼部 28 17 50 胎儿 190 94 310 Isppa： 空间峰值脉冲平均声强 Ispta： 空间峰值时间平均声强 Im： 最大声强度 Iob： 真实声束声强 国际电工委员会： IEC 1157-92规定 Iob 2 fd， 或写成 fdc0c2。 介质中各点传播的声速不同而导致声波传播过程中形态上发生轻微变化 ，即产生畸变。图 11波峰变尖，这就意味着谐波频率的产生，这种尖峰特征比波的圆饨的波谷传播更快。 此种现象与海浪涌向岸边时逐渐演变为尖而陡的波浪类似，浪尖峰代表较高的谐波频率，而近海岸边的则代 表基波频率。 2) .谐波能量的非线性改变： 超波在弹性介质中传播时，不仅产生谐波频率，而且谐波频率能量随传 播距离而呈非线性改变。在近场表浅处，超声波仅由基波频率组成。但 传播后，能量会在二次谐波频率处产生。 其基波强度随传播距离而减少，但谐波强度呈非线性改变。在表浅处谐波能 量较低，采用谐波成像，可克服来源于腹壁和接近腹壁的反射和散射的 基波伪象，而传播数厘米后，谐波能量明显增加，产生具有一定强度的 谐波频率。 谐波能量变化示意图 3)基波能量与谐波能量的非线性改变 谐波频率能量的高低与基波频率能量有关，弱的基波频率几乎 不产生谐波频率能量，而强的基波产生较大的谐波能量。 这种非线性改变对于基波能量弱的旁瓣产生的谐波，则极少会使谐 波成像产生旁瓣伪像影响。 基波能量与谐波能量关系示意图 2.二次谐波的接收 1) 二次谐波接收是提取 2f0的谐波回声信号， 包括自然组织与造影剂的谐波信号。 谐波信号的接收示意图 2)提取纯净谐波 现在已在彩超中采取多种技术措施使二次谐波与基波相分离，而 提取纯净的二次谐波成像，它可以是一个仅使谐波频率能通过的 锐利接收滤波器。同时，接收系统应具有很宽的动态范围，才能 更好地接收非常弱的谐波信号成像。 锐利滤波器的过滤作用 若是宽带滤波，使基波和谐波混合，而窄带滤波时，只有谐波能 量通过。 3.谐波成像与图像质量 谐波成像可以明显改变超声图像质量 ，表现在： 1).消除近场伪像干扰 表层腹壁或接近腹壁 的反射和散射会产生超声伪像，但这些伪 像基波能量强，而谐波能量极少，当采用谐波成像时，则近场的 伪像将大部分被消除。 基波声束旁瓣 会产生明显的旁瓣伪像，而二次谐波声束旁瓣能 量与中心声束能量相比呈反比例降低，即使二次谐波信号强度放 大与基波的信号强度相当时，二次谐波的旁瓣仍比基波旁瓣低很 多。在二次谐波成像时，就能明显地消除声束旁瓣伪像并使主瓣 变细 2)消除近场混响 声束在表浅组织内表层与肋骨之间产生混响 , 对图像 显示常出现模糊雾状改变。因此时，尚未形成明显的 谐波能量，这些混响是由基波频率的能量形成，当声 束穿过表浅层进入组织后，谐波信号能量明显。在接 收时，消除基波后，二次谐波成像使紊乱和模糊影像 被消除，得到了更为清晰的图像。 自然组织谐波成像不需要注入造影剂，而 需要高灵敏度的接收系统。包括探头的 灵敏度和大的动态范围及信号处理技术 （提高信 /噪比及接收微弱谐波信号的能 力）。 3、组织频移谐波显像 （ Tissue harmonic Imaging THI ） 可以增强图像的显现力。 （ 1） THI原理： 声波在组织中非线性传播时，产生多倍于发 射频率（基波）的信号 二次谐波，三次谐 波 -但声能变弱： THI 采用超宽频带的探头 ，接收组织通过非线性传播所产生的高频信号 及组织细胞的谐波信号，对多频段信号进行实 时平行处理，减弱浅层胸壁和肺组织产生的回 声，增强较深部心肌组织的回声，改善图像质 量，提高信噪比。 二、 THI应用 （ a） 增强心肌和心内膜显示 （ b） 增强细微病变的显现力 （ c） 增强心腔内声学造影剂回声； （ d） 增强彩色多普勒信号，肝内血流信号 增强效果十分明显； （ e） 帮助鉴别肝内血管，了解肝内细小血 管病变。 第五章 超声临床诊断基础 第一节 人体不同组织和体液回声强度 一、分级： 强回声、中等水平回声、低回声（低 水平回声）、无回声。至少可分四级 。 实际上 ，在强、中等回声之间还可增加一级，（称高 回声）。 强回声常伴声影 ， 见于： 含气肺 （胸膜 -肺界 面） 胆结石、骨骼表面 （软组织 -骨界面）；中 等水平回声见于肝、脾实质；典型的低回声见 于皮下脂肪； 典型的无回声见于胆汁、尿液和 胸腹水 （漏出液）。 高回声 与强回声不同， 不 伴声影 。见于肝脾包膜，血管瘤及其边界 。 二、一般规律： 1、 均质性液体 （介质）如胆汁、尿液 为无回声 区 。应当注意： 有些非均质的固体如透明 软骨、小儿 肾锥体 ， 可以出现无回声 或接近无回 声。 所以，少数固体呈无回声，但必须是均质 性的。 2、非均质性液体 （介质）如尿液中混有血液和 沉淀，囊肿合并出血或感染时，液体内回声增 加。软骨等均质性组织如果纤维化、钙化（非 均质性改变），则由原来无回声（或接近无回 声）变成有回声。 所以，认为 “液体是无回声的，固体是有回 声的 ”，这种看法是 不正确 的。 3、 引起回声增强的常见原因 举例：均质性的 液 体（如血液、脓液）中混有许多微气泡 ； 血液 常是无回声的， 但是 新鲜的出血、新鲜的血肿 、静脉内血栓形成时回声增多、增强 （凝血块 内有大量纤维蛋白）； 纤维化、钙化等非均质 性改变等 。 4、 人体不同组织回声强度顺序 肾中央区（肾窦） 胰腺 肝、脾实质 肾皮质 肾髓质（肾锥体） 血液 胆汁和尿液。 正常肺（胸膜 -肺）、软组织 -骨骼界面的回 声最强；软骨回声很低，甚至接近于无回声。 病理组织中， 结石、钙化最强 ；纤维化、纤维平 滑肌脂肪瘤次之； 典型的淋巴瘤回声最低，甚 至接近无回声。 第二节 不同程度的声衰减程度的一般规律 一、组织内含水分越多，声衰减越低。 血液 是人体中含水分最多的组织 ， 比脂肪、肝、肾、肌肉等软组织更少衰减 （见表 1）。但是， 血液 比尿液、胆汁、囊液等衰减程度高，后方回声增强程度远不及尿液 、胆汁、囊液显著 （表 1）。 表一 声衰程度 极低 甚低 低 中等 高 极高 不同组织 尿液 肝脏 肌腱 骨 和体液 胆汁 血液 脂肪 肌肉 软骨 钙化 囊液 心腔 瘢痕 肺 胸腹水 脑 声影后方 - - - - +/- + 回声增强 + +/- - - - - 二、液体中含蛋白成分越多，声衰减越高。 由于 血液蛋白含量比胆汁、囊液、尿液高得多 ，故 声衰减较高， 后方回声增强不显著 。声像图上 血液和囊液、单胆汁后方回声增强的显著区别 ，具有鉴别诊断意义。 三、组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越高 。例如， 瘢痕组织、钙化和结石、骨组织均可 有显著的声衰减 ，而且常 伴有显著的声衰减 ， 而且常 伴有声影 。从表 1中可以看出，人体组 织中 以骨骼和含气肺衰减程度最高 ，而且均 伴 有声影 （注：骨骼或结石后方声影边界清晰； 含气肺的混响后方声影的边界模糊不清）。 第三节 声像图基本断面与声像图分析 一、 基本断面：有纵断面（正中、正中旁）、横 断面、斜断面和冠状断面。 二、声像图 超声断层图像分析：可以由浅入深 地按解剖层次进行。腹部应包括皮肤、皮下组 织、肌肉组织（腹壁组织）、腹膜腔以至腹部 内脏结构，对临床上重点要求检查的部位和脏 器进行仔细检查和分析。 1、内脏声像图描述（以肝脏为例）：外形、包 膜、（边界）回声、实质内部回声、血管回声 、脏器位置和毗邻关系、有无肿物等。 2、 囊肿和实性肿物的比较：（ 表 2） 表 2 囊肿和实性肿物的声像图特征 囊肿 实性肿 外形 圆、椭圆 不定（可圆、椭圆） 边界回声 清晰、光滑、整齐 不定（可光滑、整齐 ） 内部回声 无回声 有回声 可有低水平回声，漂动 无漂动，少数无回声 后方回声增强 显著 不显著，衰减声影 侧边声影 有 不定 声像图典型的囊肿和实性肿物是容易鉴别的。但是， 单凭 外形（圆、椭圆）、内部回声、后方回声增强和侧边声影 有无鉴别均不可靠。 例如，有 不少囊肿合并感染或出血 ， 内 部 可以 出现回声 ； 有的 淋巴瘤 呈圆形、椭圆形，边界清 晰、光滑、整齐、 内部无回声 ，有时 酷似囊肿 ； 又如 部分 小肿瘤 （ 3cm） 因有假包膜， 其边界 清晰、光滑，呈圆 形 ，可有轻度后 方回声 增强 等 。总之，根据若干声像图综 合分析才是可靠的。 n 第四节 超声伪像（伪差） n 一、 伪像的概念 声像图伪像（伪差， artifact） 是指超声显示的断层图 像与其相应解剖断面图像之间存在的差异。这种差异 表现为声像图中回声信息特殊的增添、减少或失真。 伪像（伪差）在声像图中十分常见 。理论上讲几乎任 何声像图上都存在一定的伪像（伪差）。而且， 任何 先进的现代超声诊断仪均无例外 ，只是伪像在声像图 上表现的形式和程度上有差别而已。 识别超声伪像是很重要的 。一方面， 可以避免 伪像可 能 引起的误诊和漏诊 ；另一方面，还可以利用某些特 征的伪像 帮助诊断 ，提高我们对于某些特殊病变成分 或结构的识别能力。我们不仅善于识别超声伪像的种 种表现，还有必要了解这些伪像产生的物理基础。 n 二、 灰阶超声伪像产生原因分类及其表现 灰阶超声伪像产生的原因和种类繁多，这再次说明伪像的常见性。 重点叙述如下： （一）、 混响 （ reverberations） 混响伪像产生的条件：超声垂直照射到平整的界面如胸壁 、腹壁上，超声波在探 头 和界面之间来回反射 ， 引起多次 反射 。混响的形态呈等距离多条回声，回声强度依深度递 减。较弱的混响，可使胆囊、膀胱、肝、肾等器官的表浅 部位出现假回声；强烈的混响多见于含气的肺和肠腔表面 ，产生强烈的多次反射伴有后方声影，俗称 “气体反射 ”。 识别混响伪像的方法 是 ： 1、适当测动探头，使声束勿垂 直于胸壁或腹壁，可减少这种伪像； 2、加压探测，可见 多次反射的间距缩小，减压探测又可见间距加大。总之， 将探头适当侧动，并适当加压，可观察到反射的变化， 从 而识别混响伪像。 （二）、 多次内部混响 （ multiple internal reverberations） 超声束在器官组织的 异物内 （亦称 “靶 ”内，如 节育器、胆固醇结晶内） 来回反射 ， 产生特征性 的彗星尾征。此现象称内部混响。 （三）、切片 （断层）厚度伪像 亦称 部分容积效应 伪像，产生的原因是： 超声 束较宽 ，即超声断层扫描时 断层较厚引 起 。例如 ，肝的小囊肿内可能出现一些点状回声（来自小 囊肿旁的部分肝实质）。 （四）、 旁瓣伪像 由主声束以外的旁瓣反射造成。在结石、肠气 等强回声两侧出现 “披纱征 ”或 “狗耳样 ”图形，即 属旁瓣伪像。旁瓣现象在有些低档的超声仪器和 探头比较严重，使图象的清晰度较差。 （五）、 声影（ shadow） 在超声扫描成象中，当声束遇到强反射（如 含 气肺 ）或声衰减程度很高的物质（ 如 瘢痕、结石 、钙化 ）时，在其后方出现条带状无回声区即声 影。边界清晰的声影（ clear shadow） 对识别瘢 痕、结石、钙化灶和骨骼时很有帮肋；边缘模糊 的声影（ dirty shadow） 常是气体反射或彗星尾 征的伴随现象。 （六）、 后方回声增强 在超声扫描成像中，当声速通过声衰减甚小的 器官或病变（如胆囊、膀胱、囊肿）时其后方回 声增强。利用后方回声增强，通常可以鉴别液性 与实性病变。 （七）、 折射声影 （侧边声影） 声束通过囊肿边缘或肾上、下级侧边时，可以 由于折射（入射角度超过临界角）而产生边缘声 影或侧边 “回声失落 ”。改变扫查角度有助于识别 这种伪像。边缘声影也见于细小的血管和主胰管 的横断面，呈小等号 “=”而非小圆形 。 （八）、 镜面伪像 当肋缘下向上扫查右肝和横膈时，声束遇到膈 肺界面会发生全反射和镜面伪像。通常声像图上， 膈下出现肝实质回声（实象），膈上出现对称性的 肝实质回声（虚象或伪像） ； 若膈下的肝内有一肿 瘤或囊肿回声（实象），膈上 对称部位也会 出现一 个相应的 肿 瘤或囊肿回声（虚象或伪像 ）。声像图 上虚象总是位于实象深方。 右侧胸腔积液时 ，膈 肺界面被膈 胸水界面取代，只能显示膈下肝脏和 膈上胸水， 上述 镜面反射消失，镜面伪像不可能存 在。 （九）、 棱镜伪像 仅在腹部横断面扫查时（靠近正中线）才出现 。例如：下腹部子宫横断面，可能使宫内的单胎 囊出现重复图象，从而误诊为 “双胎妊娠 ”。将探 头方向改为矢状断面扫查，上述胎囊重复伪像消 失。 棱镜伪像产生机理：比较复杂，再此从略。 （十）、 声速失真 超声诊断仪显示屏上的厘米标志（电子尺）是 按人体平均软组织声速 1540m/s来设定的。通常 ， 对 肝、脾、子宫、囊肿及脓肿 等进行测量， 不 会产生明显的误差 。但是对于声速过低的组织（ 如大的 脂肪瘤 ）， 就会 测值过大（误差） ； 对于 声速很高的组织 （如 胎儿股骨长径测量 ） ，必须 注意正确的超声测量技术 （使声束垂直于胎儿