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超声基础知识 2014年3月11日 一 声波1 概念 声波是一种机械振动 可以通过介质进行传播 3 超声的特性超声的折射 超声从甲介质进入乙介质时 传播方向发生偏离 超声的反射 超声在遇到两种介质界面时 传播方向在一种介质中发生偏转 传播速度 超声在水中的传播速度 1530米 秒超声在空气中传播速度 344米 秒 20 C 声波在软组织中的传播速度 声波在软组织中的速度取决于所通过的介质的密度及硬度 其在骨骼 血液 软骨的的传播速度各不相同 在软组织的平均速度是1540米 秒 这个数据被计算机用来计算声能量所走过的距离 安全 无辐射 适用于胎儿诊断 设备可移动 成本低 实时成像通过扫描角度变化 获得更佳的图像 多普勒 检测血流量信息 4 超声诊断的优点 二 超声原理 超声频率与波长 C f 超声波波长 C 超声波声速f 超声波频率 波长 一个波的长度 频率 单位时间内的周数 重复次数 3 超声波的衰减 超声波的衰减与传播距离成正比 与频率的2 3方成正比 高频衰减大 低频衰减小 穿透力强 三 超声模式在监视器上显示的超声图像是二维图像 这与CT和核磁共振所形成的图像相同 超声图像有以下几种模式 3 M模式 M模式中的M表示运动 M模式通过B模式图象来显示一个光标 然后在以时间为轴线的波形图上表示其运动状态 通常M模式用于检测心脏及胎儿的心率 Transducer Transducer Transducer Transducer Line45t1 Line45t2 Line45t3 Line45t4 t1234567 4 D模式 多普勒模式 后面详述 四 探头用于超声的探头也称为换能器 是用来产生和检测超声波的部件 即换能器既是发射器 也是接收器 它是超声设备最重要的部分 1 结构 详见右图所示 其中 压电陶瓷 发射 接收超声波 声透镜 轴向聚焦 背衬材料 防止产生超声波反向振动 2 压电效应 是指具有压电特性的材料 陶瓷 石英 在受到外界压力后 在其受压端面产生电压 在其端面施加交变电信号时 其端面会产生机械振动 发出声波 3 工作原理 主机通过电缆在基元上施加电信号 使基元振动 发出超声波 超声波经物体反射作用在基元上 使基元两端产生电信号 通过电缆传送至主机处理 显示 五 超声扫描方式1 概述 超声设备在医学临床上有多种诊断方式 2 电子扫描方式探头的许多基元通过电子控制产生扫描波束并且通过延时线对波束进行聚焦 线阵 凸阵 含微型凸阵 相控阵 3 机械三维探头 马达控制探头基元偏转 腹部 小器官 腔内 4 心脏三维探头 六 超声系统 七 名词解释 2 宽频是指探头的工作频率范围比较宽 宽频带探头是实现变频的基础 变频是一种新技术 改变同一个探头的频率 若目标区域在近场 可以选用高频率 若目标区域在远场 可以切换到低频率 4 分辨率分辨率是指对两个靠近物体的识别能力 即对图象的区分 轴向 纵向 分辨率 是指沿超声波束轴方向上可区分的两个点目标的最小距离 轴向分辨率由超声波束的波长所决定 一般来说 轴向分辨率为波长的2到4倍 轴向分辨率高低 侧向分辨率高低 侧向 横向 分辨率 是指对垂直于超声波束轴方向上可区分的两个点目标的最小距离 侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束聚焦情况 灰度 对比度 分辨率 是指对两个相似密度的物体的识别能力 灰度分辨率 几何分辨率 平衡 几何分辨率高 灰度分辨率差 超声伪像声像图伪像 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 伪像 伪像是真实解剖中的假像 有许多原因包括 仪器所用功能不当 仪器操作不当 探头放置不当 解剖原因所致 JohannChristianDoppler 1803 1853数学家现代天体物理学就是基于他1842年发现的著名的多普勒原理 八 多普勒 Doppler 多普勒概念 运动的物体与静止的物体对观察者来说听起来不一样 飞机不动 引擎的音调也不变 观察者听起来 引擎的音调变高深莫测了 观察者听起来 引擎的音调变低了 多普勒原理 当声波遇到红细胞时 回声信号与声波频率相同 但当红细胞运动时 反射信号将是较低频的信号 当红细胞向另一方向运动时 反射信号将是较高频的信号 你可以认为由于红细胞的运动拉伸或压缩了声波 从而改变了它的频率 多普勒仪器测量这种改变以便能确定其速度 多普勒技术在超声诊断中非常有价值 主要用于检测心脏 血管内血液的流向 流速及流量 主要包括以下三种 脉冲多普勒 PW 高脉冲重复频率多普勒 HPRF 连续波多普勒 CW 脉冲多普勒模式PW 脉冲多普勒 探头发射出一组超声波之后 在一选择性的时间后开始接受回声信号 并利用其频移信号成分组成灰阶频谱 关键词取样容积 SV 三维立体的取样体积 调节范围在1 16mm 优点 定位准确 缺点 受脉冲重复频率的限制 测量速度受限 小于3m s 大于3m s的速度出现频率失真 脉冲重复频率 PRF 每秒发射脉冲群的次数 PRF 1 Td 频率失真 脉冲重复频率 PRF 的1 2是尼奎斯特极限 如果多普勒频移超过这个极限 脉冲多普勒所检测出频率改变就会出现大小和方向的伪差 频率失真 连续多普勒模式CW 连续多普勒 探头连续地发射和接收脉冲波 多普勒超声束内所有的回声信号均被记录下来 缺点 定位不准确 关键词 高速血流 优点 可以测量高速血流 现在最高15m s 对于定量分析心血管系统中的狭窄 返流和分流性病变 是一个非常重要的优点 高脉冲重复频率多普勒HPRF 高脉冲重复频率多普勒 介于脉冲多普勒和连续多普勒之间的一种技术 是脉冲多普勒基础上的改进 探头在发射一组超声脉冲波之后 不等取样部位的回声信号返回探头又发射出新的超声脉冲波 在一个选择性的时间接受多个回声信号 并利用其频移信号成分组成灰阶频谱 特点 定位没有PW准确 测量速度比PW高测量速度没有CW高 定位比CW准确 彩色血流成像 将多普勒频移信号 进行彩色编码叠加在二维声像图上 实时显示彩色血流 每一个彩色的点表示小区域内血液流量的平均值 特点 1 红蓝两种颜色代表血流方向 通常 红色表示迎向探头的血流方向 蓝色表示离向探头血流方向 2 色调代表血流的速度的大小 流速越高 色调越高即色彩越亮 流速越低 色调越低即色彩越暗 彩色多普勒CFM 缺点 当频移超过尼奎斯特极限时 频率失真 出现彩色逆转 红蓝倒置 尼奎斯特极限 脉冲重复频率 PRF 的1 2 能量多普勒 PDI 能量多普勒 对多普勒信号的能量大小进行彩色编码 不受角度的限制 有效的观察脏器的灌注情况 提高对低速血流敏感性 解剖定性诊断 解剖定性诊断 实时自动轨迹包络测量 g ArteryCFM Abdominalportalvessels Liver 肾脏血流图 Fetallung liver CRI FetalKidneywithCRI肾脏 Fetalaorticarch Highharmonics主动脉弓 FetalaorticarchCFM主动脉弓 CordDopplerw measurements CircleofWillis 大脑动脉 Fetalcarotids 颈动脉 CFM Finger 指端能量图 我们追求什么 图象的品质 优异的图象质量 提高诊断的功能 和临床相结合的新技术功能 操作方便性 人体工程学设计 GE超声 您的建议永远是我们突破的源动力 3 多普勒波的含义多普勒波包括以下含义 数据 速度 速度范围 宽度 血流量大小 血流方向 一个心跳周期 宽的速度范围 逆流 时间 基准线 慢 快 快 迎向 背向 最高峰 收缩 舒张 舒张