超声成像基础

1、超声成像基础第1页超声波成像物理基础超声波是声源振动频率大于0Hz 声波(疏密波、纵波)超声波产生压电效应逆压电效应将电能转变成机械能，发射超声波。正压电效应将机械能转变成电能，接收超声波。第2页超声波物理特征基本物理量（f、c、T）c f， f1 /T， c/ f声速在人体软组织中平均声速为1540m/s，即探测1cm深度目标所需时间约13.4s。超声波方向性声场分布呈狭窄圆柱状近场，远场第3页超声波反射与透射反射波方向与入射波声束和界面之间夹角相关；而透射入第二介质中声波方向与两种介质折射率相关。声能在界面处反射与透射声波能量之和等于入射声波能量；其中反射波能量大小由两种介质声阻差大小所决

2、定，即声阻差越大，界面处反射越强，透射越少。声阻：ZC反射与折射发生于大界面上，如：器官包膜，血管壁，等。界面反射是超声波诊疗基础。第4页超声波散射与背向散射发生于大小小于声波波长界面背向散射(或后散射)存在，是超声显示组织内细微结构基础。超声波衰减分为：距离衰减和吸收衰减超声波频率越高，衰减越快脉冲回波测距原理 L=CT/2 其中，L为声源至界面距离，C为声波在介质中传输速度，T为从发出超声脉冲到接收界面反射回 波时一段时间第5页Doppler效应当超声波发射源与反射介质之间发生相对运动时，接收到运动目标反射或散射超声波频率与原发射频率会有所不一样，这种现象就称为多谱勒效应，二者之间频差称为

3、多谱勒频移。多谱勒频移公式：其中，f0表示声源频率，fd表示多谱勒频移， v表示运动目标速度，c表示超声波在介质中传输速度，表示声源与目标运动方向之间夹角。fd+_2vcoscf0第6页多谱勒频移公式中正号表示目标朝着声源运动，负号表示目标背离声源运动；而频移数值均在音频范围内，所以检出频移后能够用扬声器来监听。超声波检测血流时是利用流动红细胞产生多普勒效应。非线性传输二次谐波第7页影响超声分辨性能原因显现力与波长显现力指超声能够显示最小直径物体能力。理论上，它等于1/2；实际上是理论值5-8倍，而且还受各种原因影响。频率越高，波长越短，显现力就越好。透入深度与频率超声波频率越高，衰减越显著，

4、透入组织深度就越小。在实际利用中，应兼顾探测深度和显现力恰当选择频率。第8页纵向分辨力与脉冲宽度纵向分辨力指能被超声波分辨为前后两点最小距离，其主要决定于超声脉冲有效连续时间(即脉冲宽度)频率高，脉冲宽度窄，纵向分辨力也就好横向分辨力与声束直径横向分辨力指与声束向垂直方向上，能被超声波分辨为左右两点最小距离；它与超声波声束宽窄有亲密关系。可经过声束聚焦(声透镜聚焦、电子聚焦等)来缩小声束直径，提升横向分辨力。第9页L 侧向分辨力E 横向分辨力第10页脉冲重复频率(PRF)PRF是指单位时间内超声脉冲发射次数，它不一样与超声波发射频率。在超声回波检测技术中，每一次超声发射和回波接收必须在一个周期

5、内完成。所以，在理论上，PRFC/2Lmax，即 最大探测深度 Lmax C/2PRF。在多普勒检验中，为了正确显示频移大小和方向，PRF必须大于频移两倍，即：fd1/2 PRF，其中1/2PRF称为尼奎斯特频率极限第11页超声诊疗安全性问题超声波显像在临床应用是安全在诊疗过程中，必须坚持最小剂量标准，即在确保获取必要诊疗资料前提下，尽可能采取最小辐射强度和最短辐射时间。如：不要在一个切面上停留太长时间在冻结图像以后，再进行测量对于3个月以内早孕，尽可能缩短检验时间第12页超声成像基本原理02100AB21001第13页2102101C2102012D第14页A型超声A型即幅度调制型，是以幅度

6、高低来表示接收到回波信号强弱。仅观察沿超声脉冲波传输方向上各个点回波强弱情况，属于一维超声，只对观察目标测距定位有一定意义。第15页脉冲发生器ATCG时基发生器T/R开关垂直水平幅度深度换能器人体器官第16页M型超声M型又称作时间运动型，它是在声束传输方向上先将各目标位移轨迹以时间位置曲线形式展现，在显示器上以卷轴显示方式表现出来成像方式。实际上，与A型超声一样，属于一维超声；但其显示方式却与B型超声一样，是亮度调制显示。M型超声用于检测人体中运动器官，尤其是诊疗心脏各种疾病，故M超又称为超声心动仪。第17页脉冲发生器ATCG时基发生器T/R开关ZX深度换能器运动目标固定目标慢扫描电路Y慢扫描

7、电路第18页B型超声B型即亮度调制显示，是以显示器上光点亮度来表示脉冲回波信号强弱，回波越强，光点越亮。超声切面显像最显著特点是声束必须扫查擦过受检组织，从而显示出截面图像。所以它属于二维超声。第19页声像图：在超声二维成像中，经过超声波扫描，形成了由人体内部组织器官系列回声所组成切面图像，它反应了人体局部解剖断层情况。第20页实时超声成像是指超声束能够快速、重复地扫查被检切面，并形成对应声像图成像方式。理论上，要求帧频到达20帧以上；实际上，对于心脏等运动显著器官，实时成像需要帧频到达30帧或者更高，而对于腹部内脏这些运动不大器官，成像速度到达15帧以上即可满足临床需要，对于静止器官，帧频能

8、够更低。当前实时超声成像仪应用广泛，可用于腹部、心脏及浅表小器官等部位扫查。第21页Z控制脉冲发生器高频脉冲发生器TCGT/R开关换能器人体器官位置检出电路驱动信号位置信号位置计算驱动器扫描控制回波放大器YX第22页多普勒超声成像多普勒超声成像是利用多普勒效应对运动目标所产生频移信号进行显示与分析成像技术。分为：频谱多普勒：以频谱(速度)时间频谱图形式显示彩色多普勒成像：以叠加二维声像图彩色图像形式显示第23页第24页频谱多普勒依据探头发射超声波工作方式不一样，分为：脉冲多普勒(PW)，连续多普勒(CW)。二者区分：PWCW采取单个换能器发射和接收超声波一个发射恒定超声波,另一个换能器恒定地接

9、收其反射波含有距离选通能力，可提供距离信息无含有距离选通能力,故不能提供距离信息检验深度受到一定限制能测深部血流不能高速血流(10m左心声学对比剂：微气泡直径为510m心肌声学对比剂：微气泡直径5m第56页造影原理：使用对比剂消除胃肠气体，扩大透声窗，提升胃肠道及其邻近组织器官显像质量。类型：无回声型对比剂高回声型对比剂胃肠声学对比剂组织特异性声学对比剂第57页超声检验体位仰卧位侧卧位：左侧卧位，右侧卧位俯卧位其它体位：坐位，站立位，等第58页超声扫查断面与声像图方位纵断面：声束平面与身体长轴平行左侧为头端，右侧为足端横断面：声束平面与身体长轴垂直仰卧位时，左侧为右侧，右侧为左侧；俯卧位时，左

10、侧为左侧，右侧为右侧冠状断面：探头置于身体两侧，声束平面与身体长轴平行斜切面：声束平面与身体长轴成一定角度第59页注意：进行超声检验时，首先要注意探头方向图像上方代表探头侧结构，下方代表远离探头结构在心脏长轴切面上，左侧为心尖部(足端)，右侧为心底部(头端)经阴道超声检验时，声像图方位可能会有所不一样，应结合实际情况判断第60页声像图描述回声强弱依据图像中灰度不一样，把回声信号分为强回声（高回声）、等回声、低回声、无回声。回声强弱标准，还应依据病灶回声与周围正常脏器回声强度作比较来确定。第61页第62页回声分布按密集程度分为：密集，稀疏，散在，等按均匀程度分为：均匀性，不均匀；其中不均匀又分为

11、强弱不均匀，粗细不均匀和结构不均匀。回声大小形态分为：点状回声(光点)，斑状回声(光斑)，团块状回声(光团)，带状回声(光带)，环状回声(光环)第63页回声产生部位分为：边界回声，内部回声，后方回声声像图征象常见有：环靶征(又称牛眼征)，驼峰征，猎枪征(亦称双筒枪征)，平行管征，彗星尾征，假肾征等。第64页超声检验基本手法平移扫查法定点扫查法旋转扫查法扇形扫查法第65页超声检验观察内容二维超声主要用于组织、脏器、肿块等解剖结构、位置与形态等进行显像包含：形态轮廓，内部情况，位置及毗邻关系，活动情况，边界回声，后方回声M型超声主要用于显示心脏各结构活动包含：(左室长轴切面上)心底部结构，二尖瓣区

12、结构，心室结构等第66页频谱多普勒包含：频移时相、幅度、方向、灰度、离散度等直接参数，以及P、VTI、RI、PI、S/D等等彩色多普勒血流成像可直观地显示血流流动情况包含：时相，方向，流散度，色彩明亮度，血流范围第67页超声图像质量控制仪器条件选择与调整仪器选择探头选择频率选择探查深度选择与调整增益与聚焦选择与调整增益是指超声诊疗仪调整回声信号放大程度功效，包含：总增益，分段增益及抑制；聚焦是使探头发射声束在聚焦区域内变窄，以提升横向分辨力。第68页对操作者要求系统地掌握基础知识与超声成像原理有严格操作培训熟悉各种扫查手法在实践中不停地总结提升第69页超声伪像凡超声图像中出现与被成像目标不相正

13、确一些特征，即不代表真实声学界面特征，都属于伪像，表现为声像图中回声信息特殊增添、降低或失真。从根本上说，伪像伴伴随真像共存，是无法完全消除。产生原因：1. 与超声波物理性质相关；2. 与仪器设计、探头不良特征以及仪器调整不妥相关；3. 与人体生理或病理等情况相关。第70页混响伪像亦称为屡次反射，是由超声冲在探头表面与目标界面之间往返反射回波信号所形成。声像图表现为特征性等距离排列多条回声，其强度依次递减。强烈混响多见于含气肺和肠腔表面，产生强烈屡次反射伴有后方声影，俗称“气体反射”。而较弱混响可使胆囊、膀胱等囊性器官以及肝、肾等器官表浅囊肿内部位出现假回声。第71页降低这种伪像方法：1、适当

14、侧动探头，使声束勿垂直于胸壁或腹壁；2、适当地降低近场增益；3、在检验浅表部位时使用高频探头；4、加压探查，使二者间距缩小。第72页振铃伪像(内部混响)当声束碰到一平薄界面以及刺界面下还有一薄层强反射系数介质时，会在其间往返屡次反射，从而产生振纹回波现象。其声像图特点：彗星尾征。宫内节育器，眼球内金属异物以及胆囊壁胆固醇结晶等均能够产生振铃伪像。第73页第74页旁瓣伪像由主声束以外旁瓣反射造成，表现为：在结石、肠气等强回声两侧出现“披纱征”或“狗耳样”图形。旁瓣现象在有些低级超声仪器和探头比较严重，使图象清楚度较差。第75页声影经常由强烈反射和显著声吸收和衰减引发，如：含钙结石、瘢痕、骨骼、软

15、骨等介质。第76页后方回声增强当声速经过声衰减甚小器官或病变（如胆囊、膀胱及囊肿）时其后方回声强度显著地较周围组织高。通常能够利用这一点来判别液性与实性病变。第77页镜面伪像当肋缘下向上扫查右肝和横膈时，声束碰到膈肺界面会发生全反射和镜面伪像。通常声像图上，膈下出现肝实质回声（实象），膈上出现对称性肝实质回声（虚象或伪像）；若膈下肝内有一肿瘤或囊肿回声（实象），膈上对称部位也会出现一个对应肿瘤或囊肿回声（虚象或伪像）。第78页正常肝脏及右肾囊肿其膈面声像图图示膈上方出现肝肾镜面伪像，呈对称性 L肝 D 膈 C肾囊肿 C1假囊肿A介质代表肝脏实质 B介质代表含气肺组织 D高反射界面代表膈胸膜-肺

16、界面 M代表肝肿瘤 M代表肿瘤虚像（伪像）第79页声像图上虚象总是位于实象深方。当右侧胸腔积液时，膈肺界面被膈胸水界面取代，只能显示膈下肝脏和膈上胸水，上述镜面反射消失，镜面伪像不可能存在。改变探查角度，镜面伪像普通也可消失。第80页部分容积效应伪像又称切片厚度伪像，与超声束横向方向分辨力直接相关，是因为超声断层扫描时断层较厚所引发，在非聚焦区这种伪像愈加显著。如：肝小囊肿内可能出现一些点状回声；肠管附近胆囊内出现肿瘤或结石样回声；等改变病人体位或改变探头方向及部位，重复观察比较能够发觉这种伪像。第81页折射伪像（棱镜伪像）又称棱镜伪像。仅在腹部横断面扫查时（靠近正中线）才出现，是因为在扫查时腹直肌起了棱镜作用时声束发生了折射。作子宫横断面，可能使宫内单胎囊出现重复图象，从而误诊为“双胎妊娠”。将探头方向改为纵向断面扫查，上述胎囊重复伪像消失。第82页经腹壁横断面折射伪像产生示意图第83页回声伪像失落又称为临界角伪像，因为两界面间发生了全反射所致。表现为：球形结构两侧方或器官两侧边缘出现细长狭窄纵向条状无回声区(即侧边声影)。改变扫查角度有利于识别这种伪像。在胆囊两侧边角下方出现时，应与小结