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超声 UltrasonictherapyactionreactionUltrasonicdiagnosis ULTRASOUND HUMANBODY 超声 ULTRASOUND Ultrasonictherapeutics HUMANBODY themalmechanism mechenicalmechanism cavitationalmechanism 超声 透射transmission 反射reflection 折射refraction 衍射difration 散射scattering 衰减attenuation 吸收absorption Ultrasonicdiagnostics HUMANBODY ULTRASOUND B mode的技术突破 1970s 1 双稳态 bistable 灰阶 grayscale 2 静态 static 实时 realtime 超声的发生 1 正压电效应 2 逆压电效应压电效应示意图 1 2 对某些非对称结晶材料进行一定方向的加压或拉伸时 其表面将会出现符号相反的电荷 这种现象称为压电效应 具有此性质的材料称为压电材料 分为压电晶体 极化陶瓷 高分子聚合物和复合材料等 一 换能器的原理 压电效应 正压电效应 结晶在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移 在两个界面产生等量异号电荷 定义 由外力作用引起的电介质表面荷电效应 称为正压电效应 机械波转变为电能 逆压电效应 电能转为超声波 因压电材料两侧的电压变化而使其发生形变的现象 超声换能器 ultrasoundtransducer 利用逆压电效应将电能转换成超声能发射超声 利用正压电效应将超声能量转换成电能接收超声 定义 是将电能转换成超声能 同时将也可将超声能转换成电能的一种器件 超声的物理特性 具有波长 频率 f 和传播速度 f 超声是机械波 超声的物理特性 C f 在人体软组织中传播时 由于所用频率甚高 故波长短 在3 5MHz条件 波长仅为4 4mm 声速 频率 波长的关系 超声是疏密波 超声传播时有方向性 音频波为球面波 超声波由于波长短 其声束 acousticbeam 具有指向性 但仍有一定的扩散角 其扩散角与波长与声源直径有关 Sin 1 22 D 角为半扩散角 为波长D为探头直径为消除声束的扩散 现用仪器均采用声束聚焦技术 Z1 1C1Z2 2C2r whererisamplitudereflectingcoefficientr whererisintensityreflectingcoefficient 2 当Z1与Z2相差0 1 时即有回声反射 超声的物理特性 声阻抗 acousticimpedance 超声的物理特性 超声在介质 medium 中传播遇到界面 interface 会有反射 折射 散射和绕射 interface Sin iC1Sin tC2 Diffraction衍射或称绕射绕射 如界面不大 可与超声波波长相比 则声波将绕过该界面继续向前传播 超声的物理特性 散射 如物体的直径小于超声波的波长时 则声波向物体的四面八方辐射 超声的物理特性 衰减 attenuation 原因 反射 散射和吸收 声能随着距离增加而减少 分辨力 resolution 纵向分辨力 longitudinalresolution 为区别声束轴线上两个物体的距离 与超声的频率有关 横向分辨力 transverseresolution 是区分处于与声束轴线垂直平面两个物体的能力 与声束的宽度有关 超声仪的分辨力是指能够分辨有一定间距的界面的能力 声像图的标尺 纵向分辨力 longitudinalresolution 探头频率越高 分辨力越高 然而频率与穿透性 penetrability 呈反比 超声诊断利用回声原理 定义 声源与接收器在连续介质中存在着相对运动时声波频率将发生改变 多普勒效应 Dopplereffect 多普勒效应 Dopplereffect 在声源与观察者作相对运动时 声波密集 频率增高 在背向运动时声波疏散 频率减低 这种引起声波频率变化的现象为多普勒效应 多普勒效应 Dopplereffect 探头工作时 换能器发出超声波 由运动着的红细胞发出散射回波 再由接收换能器接收此回波 在超声医学诊断中 超声多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向 流速和湍流程度 横膈的活动以及胎儿的呼吸等 PW超 pulsewaveform 利用声波的多普勒效应 以频谱的方式显示多普勒频移 多与B型诊断法结合 在B型图像上进行多普勒采样 当频移为正时 以正向波表示 而负向波则表示负频移 临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态 尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况 有较大的诊断价值 彩色多普勒 colordoppler 彩色编码技术是由红 蓝 绿三种基本颜色组成 当频移为正时 以红色来表示 而兰色则表示负的频移 系在多普勒二维显像的基础上 以实时彩色编码显示血流的方法 即在显示屏上以不同彩色显示不同的血流方向和流速 彩色多普勒血流显像 ColorDopplerflowimaging CDFI 扇形扫描 sectorscan 扇形扫描 sectorscan 相控阵探头 Phasearrayprobe 凸弧扫描 convexlinearscan 三维超声 三维成像提供直观的立体信息 比二维的空间信息更丰富 利用光学原理与系统进行三维成像 利用光学系统和图象叠加原理的三维成像 利用计算机辅助进行三维重建成像 三维 three dimensionalultrasoundimaging 将立体图象以投影图或透视图表现在平面上的显示方式 可从各个角度来观察该立体目标 端射式经直肠探头 经直肠超声 transrectalultrasound TRUS 前列腺横切图前列腺纵切图 端射式经直肠探头TRUSend fireprobe 穿刺探头及穿刺附加器 声像图的阅读 USG图像的优点 为非侵入性检查法 无痛苦 无损害 便于复查 早孕等除外 价格相对低廉 不受碘过敏限制 对软组织成像 其分辨率较CT高100倍 不用造影剂可显示血流 切面灵活 容易显示血管或管道长轴 多普勒频谱可测得血流动力学参数 USG图像的局限 超声检查受声窗的影响较大 声窗透声好图像清晰 声窗透声差图像质量不好 对有气体和骨骼的部位 超声不能透入检查困难 超声图像显示范围小 不如CT MRI范围广 但用宽景成像技术 可弥补这一缺点 切面图规范性差 不如CT MRI 靠读片作出诊断常有困难 最好检查当时作出诊断 USG分析与诊断 1 外形2 边界和边缘回声3 内部结构4 后壁及后方回声5 周围回声强度6 毗邻关系7 量化分析8 功能性检测 伪像的识别和利用2 注意临床思维3 注意动态观察 USG分析注意点 伪像 artifact 的识别和利用 一 混响 reverberations 二 多次内部混响 multipleinternalreverberations 三 部分容积效应 partialvolumeeffect 四 旁瓣伪像 sidelobeartifact 五 声影 acousticshadow 六 后方回声增强 enhancementofbehindecho 七 折射声影 refractiveshadow 八 镜面伪像 mirrorartifact 九 声速伪像 acousticvelocityartifact 十 闪烁伪像 twinklingartifact 混响伪像 reverberations 多次内部混响 multipleinternalreverberations 超声在靶 target 内部来回反射 形成彗尾征 comettailsign 利用子宫内彗尾征可以识别金属节育环的存在 部分容积效应 partialvolumeeffect 因声束宽度太宽 把邻近靶区结构的回声一并显示在声像图上 例如胆囊内出现假胆泥伪像 旁瓣伪像 sidelobeartifact 由超声束的旁瓣回声造成 在结石等强回声两侧出现 声影 acousticshadow 有强反射或声衰减甚大的靶存在 使超声能量急剧减弱或消失 致其后方没有超声到达 当然也检测不到回声 称为声影 声影可以作为结石 钙化和骨骼等存在的诊断依据 后方回声增强 enhancementofbehindecho 当病灶或靶的声衰减甚小时 其后方回声将强于同等深度的周围回声 称为后方回声增强 囊肿和其他液性结构的后方会出现回声增强 可利用它作鉴别诊断 折射声影 refractiveshadow 有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的声影 称为折射声影 这是因为超声折射 使后方有一小区失照射 没有回声所致 不可误为结石或钙化 镜面伪像 在良好平整的界面前方的靶 声像图上会在界面后方出现一个对称的虚像 切不可当它真的 闪烁伪像 twinklingartifact 彩色超声在毛糙结石等后方声影区出现闪烁彩色伪像 人体组织的反射类型 无回声液性无回声 生理 胆汁病理 胸腹水衰减性无回声 生理 骨骼后病理 纤维化均质性无回声 生理 淋巴结病理 淋巴瘤低回声生理 心肌病理 甲减高回声生理 包膜病理 葡萄胎强回声生理 气体病理 结石 液性无回声 Fluidecholess 胆汁 腹水 衰减性无回声 Echofreeoftheattenuation 结石 声影 均质性无回声 淋巴瘤 低回声 Lowlevelecho 肿瘤 高回声 HighleveIecho 集合系统 强回声 Strongecho 人体组织的正常声像图特点 皮肤 强回声带 脂肪组织 皮下 体内呈低回声 混杂时为强回声 纤维组织 与其它组织交错分布呈强回声 肌肉组织 长轴呈纹状 短轴呈斑点状 血管 呈无回声管道 动脉壁回声强 静脉反之 骨骼 骨皮质光带后有声影 CharacteristicoftheNormaltissue 皮肤 Skin 正常皮肤均呈线状回声表现 需观察皮肤有无增厚 变薄或凸出 凹陷时应通过水耦合方式进行 脂肪组织 Fattytissue 正常皮下脂肪及体内层状分布的脂肪呈低水平回声 当有筋膜包裹时 在脂肪与筋膜之间有时显出强回声界限 纤维组织 Fibro tissue 体内纤维组织与其他组织交错分布 一般回声较强 某些排列均匀的纤维组织其回声相对较弱 肌肉组织 Muscletissue 正常肌肉组织的回声较脂肪组织强 质地亦较粗糙 各层肌肉纤维影像清楚