超声诊断学物理基础详述

超声诊断学泸州医学院超声医学教研室陈晓梅,超声诊断学物理基础,讲述主要内容提示前言超声诊断的概念超声波的物理特性超声诊断的基本原理人体组织的声学分型超声诊断的基本方法超声诊断的临床运用价值,一、前言,超声医学的组成：超声诊断学超声治疗学超声工程技术,超声诊断学利用超声诊断仪对人体器官疾病进行诊断的一门学科超声治疗学利用超声诊断仪对人体器官疾病进行治疗的一门学科超声工程技术就是对医用超声设备的研制和超声生物医学基础的研究的一门学科,起源和发展,在国外1942年奥地利的KTDussik医生使用A型超声装置用穿透法探测颅脑称为示波诊断法(A型超声诊断法)1952年美国DHHowry和Bliss两位医生开始研究用超声显像法对人体疾病进行诊断称为超声显像诊断法亦称(B型超声诊断法),在国内始于1958年,上海市第六人民医院安适等人将超声诊断运用于临床,并成立了中国第一个超声研究组中国超声医学工程学会的前身,八十年代以后,超声诊断得到了迅速的发展。超声诊断X射线CT同位素核扫描核磁共振MRI并称为当代五大影像诊断技术。它们之间各有优点,又互为补充,大大地提高了临床医学的诊断水平,二、超声诊断的概念,超声诊断(Ultrasonicexamination)是指运用超声波的反射原理,对人体软组织的物理特性、形态结构及功能状态作出判断的一种非创性检查方法,三、超声波的物理特性,概述超声波同声波一样具有相同的物理特性。闻声波：人耳所能感觉到最低频率的声波。1620000Hz超声波：超过人耳听觉上限的声波。大于20000Hz诊断用超声波常大于2.0MHz,1：穿透性和方向性超声波具有一定的穿透性,因而它能够达到人体组织一定的深度。而且发射的超声波是呈束状的,因而它具有明显的方向性。Cff穿透力分辨力f穿透力分辨力,2：反射、折射和散射的特性超声波从一种介质传至另一介质的分界面时,若界面的长度大于声束波长（大界面）就会在界面上产生反射和折射,反射的强弱与介质的声阻抗差及入射角有关。,界面反射的强度由反射系数R决定,R=(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2声阻抗差反射声阻抗差反射两种介质的声阻抗差相差0.1%，就会产生明显的反射回声,当入射角等于0时（即垂直入射）回声反射强当入射角不等于0时回声反射减弱甚至消失当入射角不等于0时则会发生折射,当超声波在传播过程中遇见不规则的小界面界面小于波长时,就会发生声波出现不规则的反射、折射和绕射,我们把这种不规则的反射、折射和绕射称为散射。1RBC2脏器的微小结构等,3：吸收和衰减的特性超声波在各种介质的传播过程中,由于声能的吸收、以及超声波的反射、折射等多种因素,使超声波的能量逐渐被消耗而发生衰减。声能衰减后,反射就减弱。从而对深部的组织脏器进行超声检查就比较困难。,4：多普勒效应Dopplereffect当声源与接受器之间出现相对运动时,接收到的频率与声源发射的频率间就有一定的差异,这种频率的改变称为频移,发生的这种现象称为多普勒效应。（心壁、血管壁、心瓣膜的活动及血液的流动等均具有多普勒效应）,四、超声诊断的基本原理,显示屏,探头（换能器）,操作平台,主机,探头换能器主要由压电晶片构成压电晶片有天然的和人工合成的以石英为代表以锆钛酸铅为代表,压电晶片物理特性压电效应可逆正压电效应逆压电效应,概念逆压电效应：当电能作用在压电晶片的两端,就会使压电晶片发生压缩或拉伸,从而使压电晶片的厚度发生改变,这种交变电场的影响而发生逆压电效应。从而将电能转变为声能,即转变为超声波。逆压电效应电能声能超声波,正压电效应：当声能作用在压电晶片的两端,就会使压电晶片两端的正负电荷发生交替性改变,从而发生正压电效应。将反射回来的超声波转变为电讯号。正压电效应超声波电讯号,超声诊断原理示意图电能超声波主机探头换能器人体组织电讯号超声波电讯号加在主机上经过逐级放大,最后成像于主机的显示屏上,五、人体组织的声学分型,1：无反射型无回声型无声阻抗差也即是无声学界面。如；血液、尿液、胆汁、腹水、胸水等等。,睾丸鞘膜积液,心脏,胎儿羊水,膀胱,子宫,2：少反射型低回声型表现为中等强度的均匀点状回声,见于比较均匀的实质性组织。如:肝脏、脾脏、胰腺、前列腺、睾丸等等。,肝实质回声区,图1-3,正常左叶甲状腺实质回声,子宫肌层实质回声,胎儿肝脏实质声,胎盘实质回声,孕三月,胎儿面部,3：多反射型强回声型表现在声阻抗差较大的组织。非均质性组织如:乳腺、心壁、瓣膜等等。,正常胆囊壁强回声,心肌壁强回声,三尖瓣强回声,4：全反射型含气型声能几乎全部被反射,不能透入下一层组织。如:肺和胃肠的气体等等。,胃内的气体遮盖胰腺,肠道气体,甲状腺,气管内气体回声,超声造影剂显示肝脏内肿瘤动脉血管内气体回声,六、超声诊断的基本方法,1：A型超声诊断法超声示波诊断法己被淘汰2：M型超声诊断法超声光点扫描法由心脏B超老师讲述,3：B型超声诊断法超声显像诊断法显示脏器的二维解剖切面图像,图像清晰.直观,还可以发现较小的病灶,并作出病变的空间方位上的定位。同时能观察到脏器的活动状态,称实时显像。临床运用很广泛。,4：D型超声诊断法超声频移诊断法又称多普勒超声诊断法与B型超声诊断法结合,在B型图像上进行多普勒采样,来检测与血流动力学有关的脏器病变。如:心脏.血管及其它脏器。,5：C型和F型诊断法即等深显示技术目前本法主要用于乳房疾病的诊断C型与F型与B型的区别之处,仅仅是它改变了声波对人体的扫查方位即改变了显示断面,而成像的物理基础仍无异于B型。,七、超声诊断的临床运用价值,1：检测实质性器官的形态、大小,根据组织的回声,发现各种类型的疾病。如肝脏、胰腺、脾脏、肾脏、前列腺、睾丸附睾、腮腺、颌下腺、甲状腺及乳腺等。,正常右肝切面图,2：检测某些空腔脏器的形态和功能如胆囊、胆管、膀胱及胃、肠道等。,正常胆囊声像,正常胆囊声像,3：检测脏器各种占位性病变的物理特性囊性、实性或囊实混合性,根据这些声像特性再结合临床表现及其它辅助检查结果作出良、恶性的判断。,鼻骨旁囊肿,图1-4,右肝实质性肿瘤(右肝癌),图2,甲状腺囊腺瘤,液性暗区,实性低回声反射,图4,4：检测胸、腹腔及其它腔隙有否积液。如：胸腔、腹腔、盆腔、心包腔、睾丸及精索鞘膜腔、关节腔等,右肩周积液,5：动态观察经手术或药物治疗后各种疾病的疗效情况A：肝Ca、结肠Ca、乳腺Ca等术后是否转移或复发。B：肝硬化腹水病人药物治疗后,肝、脾是否缩小、门静脉压力是否减小,腹水是否消失等。,急性肝炎治疗后肝脏体积缩小,急性胰腺炎治疗后,胰腺体积缩小,网膜囊积液消失。,胰腺,网膜囊,LL,STO,右肝静脉,6：彩色多普勒超声被誉为无创性血管造影检测心脏、腹部血管、外周血管的形态结构和血流动力学状态。A：心脏是否长大、有无房缺或室缺等。,B：腹部血管动脉系：AO、HA、SPA、KA、SMA、GIA、UTA等;静脉系：IVC、PV、SPV、SMV、HV、KV、GIV等,显示肾动静脉能量图,正常腹主动脉,C：外周血管颈血管CCA、HA、BA、ICV等;四肢血管CFA、V,SFA、V,PA、V,PTA、V,ATA、V,等,正常颈总动脉分叉平面,颈总动脉血流频谱,D：肿瘤的血流动力学改变介入或手术治疗前后。,乳腺肿瘤周边血供丰富,右肝肿瘤周边和中心均有丰富的血供,E：在小器官血流动力学改变中的应用甲状腺、乳腺、精索静脉、阴茎动、静脉等。,甲状腺肿瘤内有高速动脉供血PS:76.45Cm/s,甲状腺肿瘤内有丰富的动、静脉血流信号,7：介入超声在超声导向下进行诊断和治疗。A：肝、肾穿刺活检明确诊断。B：肝癌、肝囊肿、肾囊肿、卵巢囊肿超声导向穿刺行无水酒精治疗。,8：术中超声。优点：A：能检测出术中不能扪及的肿块。B：显示术前漏诊。C：门静脉有无微栓子。D：作为术中结节的定位诊断。E：监测手术进行。,9：腔内超声。A：经食道、直肠、阴道超声。B：经血管内超声。C：超声内窥镜。,经直肠超声捡测前列腺,经阴道超声清晰显示子宫内膜,经阴道超声清晰显示卵巢囊实性肿物,10：三维超声被誉为超声CT现应用在心脏、腹部肿瘤、胎儿等方面。,胎儿手,胎儿大腿,胎儿足,胎儿头面部,胎儿脊柱,图2,小结：超声诊断的优点:无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、运用范围广泛及可重复性等;：超声诊断运用了超声波的反射原理;：超声诊断研究的是：人体软组织的物理特性、形态结构及功能状态;：人体组织大致可以分为四大声学类型;：超声诊断的基本方法:A,M.B,D型;：超声诊断有着广泛的临床运用价值.,课堂讨论题一、选择题1、哪些器官的检查应首选超声检查（USG）：（）A、肝脏弥散性病变B、骨折后愈合情况C、胃炎D、肺炎性假瘤2、以下那种超声诊断法是以显示脏器的二维解剖切面图像为特点：（）A