超声诊断学总论课件

1、超声诊断学总论广东医学院附属医院超声科金占强QQ：1049201969超声诊断学概述超声医学（ultrasonic medicine）利用超声波的物理特性与人体器官、组织的声学特性相互作用后得到诊断或治疗效果的一门学科。超声诊断学（ultrasonic diagnostics）向人体发射超声，并利用其在人体器官、组织中传播过程中，由于声的透射、反射、折射、衍射、衰减、吸收而产生各种信息，将其接收、放大和信息处理形成波型、曲线、图像或频谱，籍此进行疾病诊断的方法学。超声治疗学（ultrasonic therapeutics）利用超声波的能量（热学机制、机械机制、空化机制等），作用于人体器官、组织

2、的病变部位，以达到治疗疾病和促进机体康复的目的方法学。 超声发展概况40年代 探索阶段50年代 A型、M型超声仪70年代 灰阶实时超声（B型） 双功能超声仪（ B型+频谱）80年代 彩色多普勒超声仪 （ B型+ 彩色+频谱）90年代 新技术 （超声造影、谐波成像、 弹性成像、三维超声等）超声波的特点和优点USG特点： 对软组织的分辨能力强 信息的显示有多种方法USG优点： 无损伤、无痛苦、无辐射 实时、快捷、准确、方便超声成像的局限性图象易受气体和皮下脂肪的干扰对骨骼、肺、肠道的检查受到限制伪像干扰图象显示范围较小 超声诊断学学习方法 掌握超声医学基础知识 重点理解原理、概念 加强记忆规律、数

3、据 融会贯通联想、判断 理解 记忆 贯通 打好坚实基础 正确使用仪器 规范检查操作 提高诊断水平 超声诊断学物理基础超声波基本物理量声源、介质 声源 能发出声音的东西叫做声源。振动是产生声波的根源。 在超声成像中，探头晶片发射时即产生超声，所以探头晶片就是声源。介质 声源和接收声音之间的空间充满了气体(空气)，或是液体，或是固体，即有种传播声音的媒介物介质。声波必须在介质中传播，在真空中声波是不能传播的。 在超声诊断中，人体脏器、器官都是介质。介质的声学特性与成像的关系非常密切。 超声波的三个基本物理量 波长（wave length,）,频率（frequency，f）和声速(velocity,

4、C),它们之间的关系为： C=f 也就是=C/f波长 声波在一个振动周期内所通过的距离，单位mm频率 单位时间内声源振动的次数,以赫兹为单位，并常用1kHz、1MHz（1 Hz=1次/秒）。频率是周期的倒数，如振动周期为T，则f=1/T。声速 声波在某种介质中的传播速度，即单位时间内传播的距离，单位为米/秒（m/s）。它与介质的弹性（K）和密度（）有关,而与超声的频率无关。声速在决定声阻抗以及回声测距精度上是重要因素。 超声诊断学物理基础（续2）波长与介质的关系 1、同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。 3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.5mm5M

5、Hz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.3mm 所以频率越高的超声波在同一脏器组织中传播其波长愈短。 2、不同介质 同一频率的超声波，在不同介质内传播，因传播声速不同，则波长也不相同。所以用同一种探头检查人体不同的组织时，由于声速存在差异，所以波长也是不相同的。 超声诊断学物理基础（续4） 近场远场DD声源直径 扩散角频率高，波长短，呈直线传播 超声诊断学物理基础（续6）反射 1.声阻抗(z)=介质密度()声速(c) Z0.1%即可产生反射 2.声阻抗差大，反射强折射 两种介质内声速不同可产生 折射现象 结果：导致入射声束的偏转 超声诊断学物理基础（续7）超声波的入射、反射和折射示意图大

6、界面 折射波 入射波 反射波 全内反射 折射角的大小取决于两种媒质的声速比n=c1/c2 ，当c2c1时,则折射角ji，当入射角由0 逐渐增大到某一角度ik时,将有j =90,即折射波沿界面传播 而当入射角超过ik时,入射声能将全部反射到媒质1中,故ik称为”全内反射临界角”。在临床检查中,应使探头放置正确的角度,以避免由”全内反射”引超的图像伪差。超声诊断学物理基础（续8）临界角引起全内反射 目标大小约为1 2或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，很少发生反射绕射 超声诊断学物理基础（续10）声衰减定义： 是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率深度频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束

7、扩散、反射和折射 超声诊断学物理基础（续11）声源与接收体之间的相对运动引起声波频率发生改变的现象，频率的变化称为频移fdfd = f- f0 = Vcosf0/c f0 为入射超声频率 f 为回声频率 V 为物体的运动速度 C 为声速 cos为运动方向与声束方向间的夹角 超声诊断学物理基础（续13） V =血流速度 C =声速 cos=血流与探头间夹角血管VC探头血流信息获取cos900，血流迎向探头，fd为正值称为正性频移cos900，血流远离探头，fd为负值称为负性频移夹角对fd值的影响超声生物效应 一定强度的超声在生物体中传播时，通过它们之间一定的相互作用机制（热机制、机械机制或空化机

8、制）致使生物体系的功能和结构发生变化。 超声诊断学物理基础（续14）声强的定义 空间峰值时间平均超强Ispta ： 在声场中或某一指定平面上的时间平均声强的最大值。单位为w/cm2。 空间峰值脉冲平均声强Isppa ： 在声场中或某一指定平面内的脉冲平均声强的最大值。单位为w/cm2。 最大声强度Imax： 在空间最大值处，具有最大时间平均声强的脉冲半周期内的时间平均声强。单位为w/cm2。 美国食品药品局（FDA）规定的超声强度限定值 限 名 定 称 Isppa W/cm2 Ispta w/cm2 Imax w/cm2 值 部位 心 脏 190 430 310 脉 管 190 720 310

9、 眼 部 28 17 50 胎儿等 190 94 310利用压电晶体的压电效应压电效应 压电晶体在机械应力的作用下会在表面产生电荷，反之，若对其施以一电场，其也会产生应变（厚薄发生改变）。这种机械能转变成电能，电能转变成机械能的现象称为压电效应正压电效应 在某些晶体的一定方向上施加压力或拉力时，晶体的两个表面将分别出现正、负电荷，即机械能转变为电能逆压电效应 把压电晶体置于交变电场中，晶体就沿一定的方向压缩或膨胀，即电能转变为机械能超声波的发射与接收超声诊断仪由探头（换能器）和主机构成 超声波的发射与接收均由换能器来完成发射：电讯号换能器超声波(逆效应) 接收：反射波换能器电信号(正效应)超声

10、成像的检查方法基本检查方法A型、M型、B型、D型超声成像的检查方法（续1）A型 为振幅调制型机理：单声束在传播途径中遇到各个界面所产生的一系列的散射和反射回声，在示波屏时间轴上以振幅高低表达。示波屏的x轴表示超声波的传播距离，即检测深度；y轴代表回声振幅的高低(振幅的高低代表界面反射信号的强弱)。特点：一维波形，不直观临床应用：逐渐被B超取代，主要用在测量厚度、大小和距离。如脑中线探测、眼球探测、胸腔积液探测、心包积液探测等A型超声示意图距离振幅A型超声实例超声成像的检查方法（续2）M型 为活动显示型原理：单声束取样获得界面回声；回声为辉度调制；示波屏y轴为时间轴，代表界面深浅；示波屏x轴为另

11、一外加的慢扫描时间基线特点：人体组织深度随时间变化的曲线。 临床应用：分析心脏和大血管的运动幅度、测定心功能等M型曲线图型（超声显象法）机理： 不同的光点反映回声变化， 用切面显示正常组织与异常组织 特点：二维断面图像，灰阶/彩阶 实时显示，直观用途：及其广泛 超声成像的检查方法（续3）超声多普勒机理：利用Doppler原理对心血管内血流进行探测分析频谱多普勒（PW+CW） 以频谱曲线显示，检测血流动力学参数 彩色多普勒血流显像（CDFI） 彩色编码实时显示血流方向、速度及血流性质超声成像的检查方法（续4）D型 为差频示波型 频谱多普勒诊断法是将血流的信息以波形（即频谱）的形式显示横轴代表运动

12、目标的运动时间，纵轴代表多普勒频移频带宽度表示某一瞬间采样血流中血细胞速度分布范围的大小频谱灰阶表示采样瞬间采样容积内血流速度相同红细胞数目的多少窗为无频率显示区域横轴线为零频移线，正向频移表示血流朝向探头。负向频移表示血流背离探头超声成像的检查方法（续5）连续多普勒对声束线上所有的血管内血流均可获得回声优点是它可测的最大流速不受尼奎斯特极限频率限制，可测高速血流缺点是无距离分辨力。不能区分浅、深血管中流速脉冲多普勒脉冲发射超声波，在接收器中设选通门，其门宽及浅深均属可调，为双向型显示优点是距离分辨力强缺点是高速血流检测受尼奎斯特极限频率限制，超过这一极限，产生频率失真超声成像的检查方法（续6

13、）彩色多普勒血流显像 （CDFI） 在二维显像基础上，对血流的多普勒信号进行彩色编码，红色表示血流方向朝向探头；蓝色表示血流方向背离探头；湍流则以绿色或多彩表示（五彩镶嵌）。超声成像的检查方法（续7）超声成像的临床应用确定占位病变的物理性质检查脏器的形态、大小及结构 测定心功能检测血流监测胎儿生长发育检测积液随访、介入、术中US 健康体检、防癌普查等超声检查前准备根据检查部位的不同而不同 腹腔脏器：空腹 盆腔脏器：膀胱充盈 心脏：忌服影响心肌收缩力的药物 表浅器官及外周血管：无须特殊准备超声探头与扫查方式常规探头 扇型、线阵型、凸弧型专用探头 腔内探头（食管、直肠、阴道） 术中探头 穿刺探头线

14、阵型扇型凸弧型探头类型超声诊断学图像基础人体组织衰减程度一般规律人体软组织对超声波的吸收不仅与媒质的物理特性有关，而且与其生理状态有关 从临床实验得知，正常组织与病变组织对超声的反应不同，癌组织对超声吸收较大，炎症组织次之。血液和眼前房液的吸收最小；肌肉组织的吸收有所增加；纤维组织和软骨则能吸收大量能量；骨质的吸收更大。 即：骨（或钙化）肌腱（或软骨）肝脏脂肪血液尿液（或胆汁）液体内含蛋白成分的声衰越大，组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大人体组织的声学特征无回声 （无反射型）胆汁、尿液、血液低回声 （少反射型）肝、脾强回声 （多反射型）血管壁、结石极强回声（全反射型）肺、胃肠道超声诊断学图

15、像基础（续1）图象分析的内容1、外形2、边界和边缘（暗环、光环）3、内部结构特征4、后壁及后方回声5、周围回声强度6、周邻关系7、量化分析、径线、面积、体积8、功能性检测9、频谱分析超声诊断学图像基础（续2）彩色多普勒观测的内容及指标层流：液体质点以相同方向作规则运动，而无横向交流，色调纯净的红色或蓝色湍流：液体质点作复杂无规则运动。 涡流：液体质点从小直径管道进入大直径管道或反之，在拐弯处形成液体旋转,血流运动无一定方向。蓝色或红色基础上加绿色，红+绿=黄色，蓝+绿=青。 红、黄、绿、青、兰五彩镶嵌超声诊断学图像基础（续3）频谱多普勒观测的内容及指标频谱显示：1频移时间：横坐标数值，代表血流

16、出现和持续的时间2频移大小：纵坐标数值，代表血流速度大小3频移方向：以频谱中间的零位基线加以区分，基线以上为正值，代表血流移向探头；基线以下为负值，代表血流方向离开探头 4频率范围：以频谱在纵坐标上的宽度表示，代表某一瞬间取样区中液体质点速度范围，分布范围小 ， 频谱窄，反之，频谱宽，充填 5频谱灰度：表示某一瞬间取样区内速度相同的液体质点数目的多少超声诊断学图像基础（续4）超声效应与图像伪差 超声效应 主要指超声本身的一些比较复杂的物理效应，它经常在超声诊断的图形中发生，由此可造成图像伪差，致使错误分析图象伪差 指图象显示上任何一回波（光点）位置相对于人体内真实位置的失真。 回波亮度并不对应

17、于人体内真实回波界面的性质超声效应与图像伪差（续1）1. 混响 混响，亦被通俗地称为“多次反射”。（1）外部混响声波在探头表面与平整界面之间如此来回反射，直至完全衰减。这种混响声像图表现为特征性的等距离排列的多条回声，其强度依次递减。 经肋间和腹壁扫查时，此类混响伪像多见于胸膜-肺表面（正常含气肺），腹壁肌-筋膜、腹直肌鞘膜的后方器官( 2）内部混响 振铃伪像 胃肠道内的含气性内容物、人体内的某些异物（如子宫内节育器、植入的人工瓣膜、眼球内金属异物）等，由于声波在成堆的微气泡中或在异物中亦称“靶” 中多次来回反射，故称内部混响。 其声像图特点：彗星尾征。彗星尾的长短不一，其强度和大小取决于含气

18、量的多少和异物的形状、大小、性质。超声效应与图像伪差（续2）2.与声衰减有关的伪像声影和后方回声增强（透声性）（1）声影 声影伪像常常由强烈反射和显著的声吸收和衰减引起。如含钙的结石、瘢痕、骨骼、软骨等介质，除反射因素以外，如果它们的衰减值超过1dB/1cm/1MHZ仪器设定的增益补偿范围，则发生后方回声显著减少或无回声，亦称声影。（2）后方回声增强（透声性）当介质声衰减值低于假定声衰减值时，出现透声现象。例如，囊肿后壁及其后方组织回声显著增强。胆囊、膀胱、饮水后充盈的胃、胸腹水等均有类似的透声性。超声效应与图像伪差（续3）3.部分容积效应伪像超声声束扫描有一定的宽度。声束的宽度尤其在非聚焦区内（近场和远场区）的宽度不容忽视。超声扫描所获声像图，代表一定厚度范围内体层容积中回声信息在厚度方向的叠加。扫描声束愈宽，这种回声信息叠加现象愈严重。亦称为声束厚度伪像。准备超声导向对于小囊肿、小淋巴结