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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 第四章) 中国医学科学院基础医学研究所 袁光华 中国医学科学院阜外医院 程克正 第一章 物理基础 第一节 超声显像物理基础 一、超声波基本物理量： 1、超声波是声源振动的频率大于20000Hz的机械波 2、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。探测1cm深度目标所需的时 间约13.4s. 3、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。 4、临床常用的超声频率在2MHz10 MHz之间。 二、超声波的物理性能 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 含蛋白成分的声衰减大。 9、超声波在介质中传播时，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。 10、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。这种发现最小障碍物 的能力 称为显现力。 从单纯理论上计算，能测到物体的最小直径，称做最 大理论分辨力，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。 11、超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障 碍物（或一组小障碍物形式）时，这时将有 一部分能量被散射，散射声波可进行组合， 等频同相波迭加后能量（幅度）加强，等频 反相迭加后能量减弱。 红细胞的直径比超声波要小得多，红细 胞是一种散射体，其反（后）向散射信息是 研究、分析红细胞运动规律的极有用的信息 ，声束内红细胞数量越多，后向散射强度就 越大。 三、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= fO 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，以声音发出响声来监听， 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。 四、超声波分辨力，穿透力 1、分辨力指能在荧光屏上被分别显示为两个点的最小 间距的能力，一般可分为轴（纵）向和侧（横）向两 种。 2、轴向分辨力系指声束方向，能被分辩前后两点间的 最小间距，它与超声波的频率有关，频率越高，波长 越短，则轴向分辨越好。 3、侧向分辨力系指与声束相垂直的面上，能被分辨两 点的最小间距，它与超声束的宽窄有关。声束越窄（ 细），其侧向分辨越好。 4、穿透力是指超声在介质中传播能到达最大深度的能 力，它与声衰减系数有关，并与频率成正比，用dB/cm /MHz表示，所以频率高的超声波在人体中衰减也越大 。 一、超声显像的一般规律 1、回声来源：来自大界面的反射和散射体的散射。 2、界面反射与声束角度：界面与声束角度对图像影响较 大，球形病灶常仅有前后壁回声，侧壁声常常消失形 成侧声影。 3、衰减对成像的影响：物体衰减特征主要表现在后方的 回声。 4、囊性物体的声像图特征：内部为无回声区；前壁和后 壁回声增强；侧壁回声消失；后方有回声增强和侧声影 。 5、多重反射：超声遇强反射界面，在界面后出现一系列 的间隔均匀的依次减弱的影像，称为多重反射，这是声 束在探头与界面之间往返多次而形成。 第二节 超声诊断图像基础 二、不同器官组织成分的显像特点 1、皮肤：呈线状强回声。 2、脂肪：回声强弱不同，层状分布的脂肪呈低回声。肿瘤组织中脂肪与其它组 织成分混杂分布时，常呈现强回声反射。 3、纤维组织：纤维组织与其它成分交错分布，其反射回声强，排列均匀的纤维 瘤回声则 较弱。一般纤维组织的衰减程度较明显。 4、肌肉组织：回声较脂肪组织强，且较粗糙。 5、血管：形成无回声的管状结构，动脉常显示明显的搏动，有时能看到红细胞 散射点状 回声。 6、骨组织、钙化或结石，形成很强的回声，其后方留有声影。 7、实质脏器：形成均匀的低回声。 以肝脏为标准：脾脏回声较肝脏低而均细 肾脏实质较肝脏实质回声也低 胰腺回声较肝脏高而且粗糙 8、空腔脏器： 其形状，大小和回声特征因脏器的功能状态改变而有不同 充满液体时可表现为无回声区 充满含有气体的肠内容物可形成杂乱的强回声反射 气体反射常曳有多重反射的斑纹状强回声，称为彗星尾征 三、病理声像图的特点 1、实质脏器的弥漫病变 急性与慢性病变回声表现 急性病变 慢性病变 脏器大小 增大 增大或减少 脏器边缘 饱满、圆钝 不平或结节状 脏器回声 减低 增加 脏器结构 变化不大 变形或显示不清 2、占位病变 囊性或实性病变的鉴别 囊性病变 实性病变 病变形态 球状或类球状 团块状 边界回声 清晰光滑 可不清楚不光滑 内部回声 无 有 后方回声 回声增强 回声增强或出现声影 周围组织 可有压迫推移 压迫推移或浸润破坏 良性或恶性病变的鉴别 良性病变 恶性病变 病变形态 多规则 多不规则 边界回声 清楚光滑 不清楚或浸润状 内部回声 均匀、中等回声 不均匀低回声 周围组织 可有挤压 可有浸润破坏 四、超声诊断的基本要求 1、针对性 客观性 独立性 系统性 科学性 2、客观性： 病变的解剖定位，病变形态大小，数目，临近结构 病变回声特点，边界回声，内部回声的特点及透声特性 病变的动态变化。 重要的阴性所见，以供鉴别诊断时参考 3、独立性： 任何结论不能离开回声图像的客观表现，切忌随意附和 或臆测 4、科学性： （1）超声图像的拍摄存储，图像具有代表性、对比性 、系列性。 灰阶回声图像的方位及对病变的描写方法。 （2）图像的方位：美国超声医学会1976年规定（大多 数国家采用），并与X 线摄影、X-CT、放射性同位素 成像方位一致。图像左侧代表头侧（H），右侧代表 足侧（F）；上方在仰卧位时代表腹侧，俯卧位时 代 表背侧；在额状切面的回声图像上，上则上方代表头 侧，右侧代表左侧。乳房回声图像将乳头居上，胸壁 居下，并注明头侧（H）或右侧（R） （3）图像的描述： a ) 回声强弱的描述： 根据图像中灰度不同，可分为强或高回声，中等回声 ，低或弱回声，无回声。回声的高低，强弱应根据病灶回 声与周围正常脏器的回声强度作比较来确定。 b) 后方回声的描述： 病灶界面有较强的反射以及有较强的衰减特性时，后 方回声减弱乃至消失，称为声影。 当病灶或组织液体或衰减不明显时，其后方回声强于 周围组织，称为回声增强； 当病灶本身形成低回声强度或无回声区，而其后方有回 声增强出现时称为透声区。 c) 回声分布的描述： 可以按分布情况描述，“密集”、“稀”、“分布均 匀”、“分布不均匀” 综观病灶内回声分布的状况可 用“均质”或“不均质”来形容。 d) 回声图像上病变形态的描述： 应当根据不同切面的回声图像特征描述病变的 整体形态，不仅描述回声图像的平面特点，而且要 注意描述病灶的立体形态，一般不直接作出具体的 病理诊断的结论。 e) 一些征象的描述： 形象化地把某些病变的回声图像特征命名为某 征。 “靶环征”、“驼峰征”、“平行管征”、“双筒抡征” 、“蝌蚪尾征”等。 第四节、超声生物效应 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fd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）。 四、人体不同组织体液声衰减的比较（祥见 表1并回答下列思考题） 1、人体中哪些组织声衰减极高并伴有声影 ？人体中哪些组织声衰减高并可能伴有声影 ？ 2、人体中哪些组织属于中等声衰减？ 3、血液在人体体液中声衰减程度是最低的 吗？血液（液体）在声像图上会出现典型的 后方回声增强吗？ 4、含气肺密度很低，是否不易引起声衰减 ？ 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。 第四节 腹部超声扫描与超声图方位标识方法 一、被检查者体位： 仰卧位、俯卧位、左侧卧位、半卧位。其他 ：坐位或立位。 二、腹部断面扫查解剖标志 1、横断面：国内尚未统一，待定。 2、纵断面：（正中矢状断面、正中旁状断面） ：以腹正中线为标志（背部也可以背部正中线为 标志）。 三、声像图方位的识别 非考试范围，在此从略。 第六章 超声伪像 第一节 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。 第二节 灰阶超声伪像产生原因分类极其表现 灰阶超声伪像产生的原因和种类繁多（参考考试大纲第四页），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（边缘声影） 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，