超声诊断物理特性及超声伪像

1、l超声医学：以处理超声波在人体内所产生的各种回声信息为基础，并以不同的可视模式显示人体脏器、组织结构及血流，用以评价脏器的位置、解剖结构、血流动力学和功能变化，还可以辅助完成多种介入性治疗。超 声 医 学 Ultrasonic medicineUltrasonic medicine超 声 治 疗 Ultrasonic therapyUltrasonic therapy超 声 诊 断Ultrasonic diagnosisUltrasonic diagnosisl1.解剖学检查 l2.血流动力学检查l3.功能性检查l4.介入性超声l1.无放射性损伤，可视为无创检查l2.准确性，超声解剖与人体解剖

2、结构一致l3.实时动态显示l4.便捷、所占空间小，可移动l5.经济性，费用较低l6.及时报告结果，短时间内可重复检查l7.与受检者面对面，可及时了解病人信息l8.高度的操作者及仪器依赖性19501950s As A型型 ( (A-mode)A-mode) 回声图回声图 ( (echogram)echogram)1960s M1960s M型型 ( (M-mode)M-mode) M M型超声心动图型超声心动图 ( (M-mode echocardiograph)M-mode echocardiograph)1970s B1970s B型型 ( (B-mode)B-mode) 声像图声像图 (

3、(sonographsonograph , , ultrasonographultrasonograph) )1980s 1980s 双功双功( ( duplex) duplex) 声像图声像图 + + 多普勒频谱多普勒频谱 ( (sonographsonograph + Doppler spectrum) + Doppler spectrum) 1990s 1990s 三功三功( (triplex) triplex) 声像图声像图+ +多普勒频谱多普勒频谱+ +彩色多普勒血流显示彩色多普勒血流显示 ( (sonographsonograph + Doppler spectrum+ + Dop

4、pler spectrum+ colourcolour Doppler flow image CDFI) Doppler flow image CDFI)1990s 1990s 三维三维 立体声像图立体声像图 (3 (3 diamentionsdiamentions) )l1.超声造影l2.介入超声l3.组织多普勒技术l4.弹性成像技术l5.血管内超声l6.超声组织谐波成像l7.其他，应变与应变率、斑点追踪等超声的物理特性超声的物理特性超声是机械波，具有波长（超声是机械波，具有波长（）、）、频率（频率（f f）和传播速度和传播速度（）（） f f超声的定义：超声为一种高频振动的机械超声的定义：

5、超声为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能听到的声波频率的波，其频率超过人耳能听到的声波频率的上限。上限。人耳可以听到的声波频率：人耳可以听到的声波频率：2020000Hz （20KHz）超声的频率：超声的频率：20000Hz（20KHz）常用的诊断用超声频率：常用的诊断用超声频率：2.210MHz超声的速度（超声的速度（c）在不同的组织中的传播速度在不同的组织中的传播速度超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介质中其声速也会发生改变。质中其声速也会发生改变。一般说，固体物含量多，声速高；含水多，声速低；一般说，固体物含量多，声速高；含水多，声

6、速低；含气脏器中的气体，声速最低。含气脏器中的气体，声速最低。根据超声的传播速度，把人体组织分为三类：根据超声的传播速度，把人体组织分为三类： 1，软组织，软组织 2，骨与软骨，骨与软骨 3，含气脏器，含气脏器超声的波长（超声的波长（ ）=c/f在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系成反比成反比声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将电能转换成声能逆压电效应电能转换成声能逆压电效应声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲（电能）正压电效应（电能）正压电效应声波的接收

7、声波的接收声波的发射声波的发射换能器（其主要材换能器（其主要材料为压电晶体）料为压电晶体）3.5MHz凸阵探头凸阵探头7.5MHz线阵探头线阵探头3.5MHz扇形探头扇形探头穿刺探头穿刺探头腔内探头腔内探头术中探头术中探头声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其 周围的空间范围周围的空间范围近场：靠近探头的部分，声束比较平行近场：靠近探头的部分，声束比较平行远场：远离探头的部分，声束开始扩散远场：远离探头的部分，声束开始扩散声束：超声所经过的空间声束：超声所经过的空间束宽：声束横断面的直径束宽：声束横断面的直径声轴：代表声束主方向的中心轴线声轴：代表

8、声束主方向的中心轴线近场近场远场远场声轴声轴超声诊断中重要技术指标。分为基本分辨力及图像分辨力。基本分辨力：单一声束线上所测出的分辨两个细小目标的能力。分类： 轴向分辨力 axial resolution 侧向分辨力 lateral resolution 横向分辨力 transverse resolution（国内误称厚度分辨力）沿声速轴线方向的分辨力。与声束轴线垂直的平面上， 在探头长轴方向的分辨力。与声束轴线垂直的平面上， 在探头短轴方向的分辨力。侧向分辨力侧向分辨力横向分辨力（厚度）横向分辨力（厚度）轴向分辨力轴向分辨力密度密度声速声速声特性阻抗（声特性阻抗（Z） 密度与声速的乘积密度与

9、声速的乘积 Z c （ ：密度密度 c :声速声速 ）界面界面 不同声阻抗组织之间形成的接触面不同声阻抗组织之间形成的接触面 大界面：大界面：波长波长 小界面：小界面：波长波长指向性：当声源直径大于在人体中传播指向性：当声源直径大于在人体中传播的波长时，此时声束具有指向性的波长时，此时声束具有指向性可以用声源直径（可以用声源直径（D）与波长（与波长（ ）比值比值衡量衡量 D/ 10,指向性差；指向性差； D/ 20，指向性指向性好好人体组织对入射超声可产生多种物理现人体组织对入射超声可产生多种物理现象，表现为声像图的各种特征象，表现为声像图的各种特征 超超 声声 散散 射射 scatterin

10、gscattering 反反 射射reflectionreflection 折折 射射refractionrefraction 衍衍 射射difrationdifration全反射全反射total reflectiontotal reflection 衰衰 减减attenuationattenuation 会会 聚聚convergenceconvergence人体组织对入射超声的作用人体组织对入射超声的作用 H人人 U M A N体体 B O D Y U L T R A S O U N D 发发 散散 divergencedivergence多普勒效应多普勒效应 Doppler effectD

11、oppler effect遇到小界面时（散射体），散射使入射超声遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的能量向各个空间方向分散辐射，故散射无方的能量向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性向性提示了脏器内部细提示了脏器内部细小结构的回声信息，小结构的回声信息，是超声成像研究内是超声成像研究内部结构的重要依据部结构的重要依据2、反射：反射： 入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵守斯涅尔（守斯涅尔（Snell）定律：定律：1.入射和反射回声在同一入射和反射回声在同一平面上；平面上；2.入射声束与反射声束在法线的两侧；入射声束与反射声束在法线的两侧；

12、3，入射角与反射角相等入射角与反射角相等 反射的能量大小取决于界面两反射的能量大小取决于界面两侧介质的声特性阻抗差。相差侧介质的声特性阻抗差。相差越大，反射率越大，当大到一越大，反射率越大，当大到一定程度可造成超声能量的全部定程度可造成超声能量的全部反射，不再达到深部组织；相反射，不再达到深部组织；相反，如果差值较小，反射则较反，如果差值较小，反射则较少，大部分超声能量透射到深少，大部分超声能量透射到深部组织，反射能量较低时可造部组织，反射能量较低时可造成图像上不能显示成图像上不能显示3、折射：折射： 入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不同，声束在经

13、过这些组织间的大界面时，产生同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦比值与界面两侧的声速比值相等比值与界面两侧的声速比值相等 sina/sinb=c1/c24、全反射：全反射：如第二介质中的声速大于第一介如第二介质中的声速大于第一介质，则折射角大于入射角。入射角增大至某一质，则折射角大于入射角。入射角增大至某一角度时，可使折射角等于角度时，可使折射角等于90，即折射声束与，即折射声束与界面平行。此时的入射角名：临界角。入射角界面平行。此时的入射角名：临界角。入射角大于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，大于临界角

14、时，折射声束完全返回至第一介质，称为全反射。称为全反射。正频移正频移负频移负频移混响效应混响效应 声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，探头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，又第二次进入体内，形成多次反射。混响效应又第二次进入体内，形成多次反射。混响效应多见膀胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。多见膀胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。 声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在胃肠道及肺部。胃肠道及肺部。 声

15、束遇到深部的平滑镜面时，镜面把声波声束遇到深部的平滑镜面时，镜面把声波反射到与之接近的界面，靶标的反射回声沿原反射到与之接近的界面，靶标的反射回声沿原路再次反射回探头，从而在镜面两侧距离相等路再次反射回探头，从而在镜面两侧距离相等显示形态相似的声像图。显示形态相似的声像图。 大界面回声具明显的角度依赖现象。入射大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生角较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生回声失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的回声失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能纤维包膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能显示。显示。l发生于圆形病灶周围有纤维包膜（声速较软组织高）情况下，当入射角大于临界角时产生全反射现象，从而导致界面下方第二介质内的失照射，即在圆形病灶的两侧侧后方显示为直线形或锐角三角形的清晰声影。 声束在传播过程中必然随深度的增加而不断声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增加其衰减，为使声像图显示深浅均匀，仪器上增加其衰减，为使声像图显示深浅均匀，仪器上加入深度增益补偿（加入深度增益补偿（DGC）调节系统。后壁增强调节系统。后壁增强效应是指在常规调节的效应是指在常规调节的DGC系统下所发生的图像系统下所发生的图像显示效应。显示效应。 指在常规指在常规DGC正补