超声医学基础

超声声学与医学基础,常用的超声成像模式：A型（Amplitude modulation）B 型（Brightness modulation）M 型（Time-motion mode）D型（即 Doppler型）,最早的工作方式：A型,A模式：是一种振幅的模式。它在显示器上形成垂直偏转的波形图。,最早的工作方式：A型,定义：将回声以波的形式显示出来，为幅度调制型。回声强则波幅高，回声弱则波幅低。,t,dB,纵坐标：回声信号强弱横坐标：回声的时间（距离）,工作方式：B型,Line 1Line 2Line 3Line 4Line 5Line 6Line 7Line 8,B型模式：即B超，是一种辉度的模式，为辉度调制型。回声强则光点亮，回声弱则光点暗。,换能器,监视器,Line 1 2 3 4 5 6 7 8,二维灰阶成像,工作方式：M型,M模式中的M表示运动（Motion），M模式通过B模式中加入慢扫查锯齿波，使回声光点从左向右自行移动扫描。通常M模式用于检测心脏及胎儿的心率。,皮肤,探头,时间轴,深度,工作方式：M型,多普勒效应（Doppler）,-超声在探测移动的目标时，其回声的频率会发生变化。利用多普勒效应可检测物体有无运动，及运动的方向和速度，比如检查有无血流、血流的方向和速度，以及心肌运动。,包括： 彩色多普勒超声（CDFI） 彩色多普勒能量图（CPA）or方向性能量图 经颅多普勒（TCD） 组织多普勒（TDI）,多普勒型（D型）超声,彩色多普勒血流成像（CDFI）是在二维声像图上叠加彩色实时血流显像 不同的颜色代表不同的速度，通常红色表示朝向探头的血流方向，蓝色表示背离探头血流方向,平均值,CFM,彩色多普勒成像,慢,快,快,迎向,背向,色标,心脏二尖瓣返流,彩色多普勒速度图,彩色多普勒能量图（CDE）利用血流中红细胞的能量分布，即单位面积下红细胞通过的数量以及信号振幅大小进行成像。彩色多普勒能量图显示的不是速度参数，而是与血液散射量相关的能量信号。,彩色多普勒能量图,彩色多普勒能量图,彩色多普勒方向性能量图 可同时提取多普勒信号中能量和平均速度的信息，即可以获得血流的方向又可以捕获到低速的血流信息。,彩色多普勒方向性能量图,彩色多普勒方向性能量图,多普勒频谱包括PW和CW: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,返流,时间,基准线,慢,快,快,迎向,背向,最高峰,收缩,舒张,舒张结束,多普勒频谱的含义,脉冲波多普勒和连续多普勒,连续波多普勒(CW) Continuous Wave 发射与接收是各自分开的两个晶片沿着整个声束的长度监听返回的信号，无距离分辨测高血流速度不会有混叠现象，最大量程约 15 20 m/s,皮肤,血管,皮肤,血管,单晶片,双晶片,脉冲波多普勒（PW） Pulse Wave发射和接收是同一个晶片卓越的距离分辨率 (Range Resolution) 流速测量上限值受奈奎斯特频率限制脉冲重复频率（PRF）决定流速的测量范围，极限约 5 7m/s,脉冲波多普勒和连续多普勒,脉冲波多普勒,连续波多普勒,三尖瓣返流,超声诊断技术介绍,组织多普勒成像 (Doppler Tissue Imaging THI) 原理：检测运动组织的多普勒效应 运动组织包括：运动的心室壁、血管壁、呼 吸引起的膈肌及肾脏的运动,超声诊断技术介绍,组织和血液的多普勒信号特点,组织多普勒临床应用：评价心功能缺血性心肌病高血压心脏电生理,超声诊断技术介绍,超声诊断技术介绍,超声探头种类及临床应用,线阵（血管、小器官）凸阵（腹部、妇产科）相控阵扇扫（心脏）经食管探头(TEE)腔内探头（妇产、泌尿）容积探头（三维成像）,探头构造及工作原理,发射超声波是换能器的逆压电效应 电 机械能接收回声信息是换能器的正压电效应 机械能 电,超声探头扫描方式,相控阵扫描声束偏转原理,通过延迟电路控制各晶片震动，产生延迟相位，达到使声束实现扇扫的目的,探头晶片,延迟电路,波震面,波震面,声束方向,声束方向,超宽频带探头：在发射时有一很宽的频带范围， 如2-12MHz,超声探头的频率,融频探头 对接收到的不同深度反射回来的超声信号，通过分频，近场由高频组成，中场由中频组成，远场由低频组成。使图像远、近、中场均能在保障穿透性的同时，获得最佳的细微分辨力和对比分辨力。变频探头 一只探头可以切换两三种频率，针对不同的诊断深度选择 高频或低频。,超声探头的频率,探头频率与分辨率和穿透力,几项常用技术的基本概念：,1）谐波2）磁共振像素优化技术（xRes）3）实时空间复合成像技术（SonoCT）,谐波,基本概念： 超声波在人体脏器中传播时，不仅有探头发射的基础频率的超声波（基波）传播，并且有与基波频率成倍数的谐波超声波传播。 如：基波为fo，则谐波为nfo。 2MHz 4MHz（二次谐波） 2MHz 6MHz（三次谐波） 谐波频率越高，能量则迅速下降。 在谐波成像时，只检测二次谐波成分作为成像信息，基波或更高的谐波都被滤去或不接受。,谐波的类型：自然组织谐波成像：Tissue Harmonic Imaging (THI) 利用超声在人体内传播和反射过程中产生的二次谐波信号进行成像造影剂组织谐波成像：Ultrasound contrast agent (UCA） 利用造影剂微泡在超声的作用下产生的二次谐波信号进行成像,谐波,优点： 消除近场伪像和噪声干扰 提高穿透力、提高对比分辨率 临床上对成像困难的病人，可明显改善二维图像质 量,增强心内膜、肿块等边界显示,谐波,脉冲反向谐波成像,谐波,更好地减少伪像，增强组织边界显示 保持高幀频支持2D模式以及2D/CFI/Doppler三同步模式支持 3D/4D的容积成像和MPR多平面模式支持超宽视野成像和造影模式,新一代XRES核磁共振像素优化技术,新的xSTREAM 主机架构使临床性能达到新水平 - 获取并处理9条扫描线 - 提高了复合成像精确度, 更好 的空间和对比分辨率，更好 地抑制噪声- WideSCAN技术，扩展了解剖结构的显示视野以及测量范围- 可支持造影和3D/4D成像模式,新一代Wide SCAN SonoCT实时空间复合成像技术,L12-5,L12-5 with SonoCT and XRES,iU22 L17-5 with SonoCT and XRES,1998,2001,2006,超声技术的新进展,三维超声 - 超声三维立体空间成像超宽视野超声 - 器官血管等大面积超声成像超声造影 - 器官血管等组织灌注分析弹性成像 乳腺肿块良恶性鉴别二维斑点追踪 定量心肌节段运动（应变、应变率、速度，同步性）,三维超声成像： 显示脏器正常与病变结构的立体形态及其动态变化，观察各结构的毗邻位置与空间关系，能提供更为丰富的诊断信息。 包括：重建三维（3D）：采用容积探头及自由臂扫描探头所形成的图像。动态三维（4D）：采用容积探头获得的动态三维图像。实时三维（Live 3D）：电子矩阵探头，采集体素信息。,超声诊断技术介绍,Philips iU22,自由臂查扫,分辨率高通用性高扫描手法要求高有限的定量功能,飞利浦容积成像领导超声技术的革新,机械臂扫描,飞利浦容积成像领导超声技术的革新,分辨率高多种功能目标应用扫描手法简单完整的定量功能,电子矩阵扫描,xMATRIX,飞利浦容积成像领导超声技术的革新,等体素分辨率高级功能特定应用扫描手法简单完整的定量功能,xMATRIX 容积成像改变人们使用超声的方式,实时容积成像,飞利浦容积成像提高了超声的工作流程,传统超声的工作流程容积成像的工作流程,胎儿,31周胎儿面部,54,医生在临床检查中可通过手触诊组织或病变的硬度来评估病变的良恶性,早期弹性成像通过探头加压后组织产生的形变来评估组织的硬度,弹性成像技术,新一代的弹性成像更加敏感准确，通过心跳或呼吸的运动使组织发生形变，用于评估其硬度,乳腺,乳腺导管,56,飞利浦弹性成像,57,临床病例乳腺癌,SoftHard,弹性成像,二维,58,定量工具应变及应变率,可对病变区进行应变分析，并可与对照区（正常组织如腺体）进行对比，评估其与对照区发生形变的比值,超声诊断技术介绍,超宽视野成像技术 通过探头在皮肤表面做连续的平滑移动来完成实时的图像采集过程。便于对较大范围的病变显示。包括灰阶超宽视野成像和彩色超宽视野成像。,超宽视野成像技术应用领域：骨骼肌肉系统应用：大范围显示皮肤、皮下组织、骨骼 肌肉系统的解剖层次，以及肌腱韧带、血管、神经等结构的正常走形及病变范围。小器官应用：甲状腺、乳腺、睾丸等。血管系统应用：跟踪正常血管走行、辨别血栓、鉴定病变 部位的血管分布及血流灌注。,超声诊断技术介绍,乳腺超宽视野成像,二维斑点追踪成像（2D Speckle）： 临床应用：主要用于心脏。基于二维原始信号的一种技术，应变和应变率可作为评价心肌机械运动特征的测量指标。应变率克服了心脏整体运动和邻近心肌节段的被动牵拉对室壁运动速度的影响。,超声诊断新技术介绍,63,什么是斑点?,斑点是系统可以追踪的组织信号,LV,leaflet,PATTERN MATCHING,原始超声数据, 非视频信号,64,二维斑点追踪技术的好处：,非角度依赖简便省时准确可重复性原始数据，采集后分析,全新二维定量技术,超声造影 概念：将超生造影剂注入周围血管内直接或间接经血