超声医学基础医学知识专家讲座

超声诊疗原理与基础超声医学基础医学知识专家讲座第1页2超声诊疗原理与基础

一、超声波基本概念和物理量超声医学基础医学知识专家讲座第2页1波基本概念

机械波

传输需要介质

波

电磁波：横波

传输不需要介质

依据频率不一样次声波(<20Hz)声波(20~0HZ)超声波（＞0Hz）振动方向和传输方向垂直：横波平行：纵波（液体、气体中传输，人体软组织中传输超声波主要是纵波）依据频率不一样无线电波微波红外线可见光紫外线X-射线伽玛射线超声医学基础医学知识专家讲座第3页1波基本概念

次声波声波超声波机械波依据频率分类超声医学基础医学知识专家讲座第4页1波基本概念机械波依据传输与振动方向关系分类横波纵波超声医学基础医学知识专家讲座第5页1波基本概念电磁波依据频率分类超声医学基础医学知识专家讲座第6页2

超声波基本物理量

振幅：质点从平衡位置到最大位移距离频率、波长、声速：频率(f)是单位时间内质点振动次数；波长(λ)是声波一个周期内在介质中传输距离；声速

是声波在介质中传输速度。(人体组织内C=1540m/s)三者关系：λ=C/f。声阻抗：声阻抗是介质某表面产生声压和经过该面积质点体积速度之比，与介质密度和弹性相关，二者介质之间声阻抗差异称为声阻抗差。超声医学基础医学知识专家讲座第7页3超声诊疗原理与基础

二、超声波发射与接收

--超声探头超声医学基础医学知识专家讲座第8页超声探头声透镜匹配层电极压电晶体吸声材料外壳电缆至超声接收装置超声医学基础医学知识专家讲座第9页压电晶体+++---自然界中存在着一些特殊晶体，当受到外力作用产生形变时，会在晶体表面产生电荷聚集而形成电压，这种效应叫做压电效应，这种晶体叫压电晶体。含有正压电效应和逆压电效应。超声波发射与接收

超声医学基础医学知识专家讲座第10页

超声波发生是利用逆压电效应

当在压电材料两端加一交变电场时，则压电材料出现与交变电场一样频率机械振动，将电能变为机械能。这种效应称逆压电效应。+++---+++++++---------+++---+++++++---------超声波发射形成超声波发射与接收

超声医学基础医学知识专家讲座第11页超声波接收是利用正压电效应当在压电材料两端加一压力时，则在此材料两个电极面上将产生电荷，将机械能变成电能。这种效应称为正压电效应。+++---F+++++++---------+++++++----------+++---F超声波发射与接收

超声医学基础医学知识专家讲座第12页1孔径阵元阵元是换能器基本单元孔径是发射或接收中同时使用阵元数超声波发射与接收

超声医学基础医学知识专家讲座第13页3超声诊疗原理与基础

三、超声波传输超声医学基础医学知识专家讲座第14页3超声波传输

超声波在组织内传输特征1.反射和折射：超声波在体内传输中碰到不一样介质形成界面时，一部分产生反射，另一部分可透过该界面进入下一介质，称为透过，若透过声波改变方向传输时，称折射。θθ1θ2θθ1θ2当声波有稀疏介质（C小）进入稠密介质（C大）时，折射角将大于入射角超声医学基础医学知识专家讲座第15页3超声波在组织内传输特征2.衍射和散射：当声波碰到线度为1-2个波长障碍物，声波传输方向将偏离原来方向产生衍射；当声波传输过程中碰到线度远远小于波长粒子，粒子吸收声波能量后再向四面各个方向辐射，成为散射。超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第16页3超声波在组织内传输特征3.多普勒效应：振源与散射体之间存在相对运动时，振源发射超声波射向散射体后，产生散射波频率发生改变现象。超声多普勒效应测血流速度超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第17页3超声波在组织内传输特征4.衰减特征：声波在介质中传输时，因为介质黏滞性、热传导性、分组吸收及散射等原因造成声能降低。5.生物学效应：超声经过介质时，与介质产生相互作用。对生物组织作用引发生物学效应。超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第18页3超声伪像：超声显示断层图像与其对应解剖断面图像之间存在差异主要原因分类：反射、折射衰减断层厚度伪像：近场远场（聚焦区外），声束发散所致旁瓣效应声速伪像仪器设备操作者技术原因：增益、DGC、聚焦调整不妥超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第19页超声伪像种类混响超声波在探头和界面之间往返反射引发，可将探头似侧动，并适当加压，观察反射改变，进而识别混响伪像超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第20页超声伪像种类声影当声束碰到强反射界面或声衰减很大组织时，其后方出现超声不能到达无回声区称为声影超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第21页主要超声伪像后方回声增强当声束经过声衰减甚小器官组织或病变（如胆囊、膀胱、囊肿）时，其后方回声较同深度邻近组织回声增强超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第22页超声伪像种类镜面伪像当声束碰到深部镜面(声阻抗差异较大平整大界面)，在近侧结构同时在图像该界面另一侧出现伪像超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第23页3超声诊疗原理与基础

四、评价超声系统性能基本参数超声医学基础医学知识专家讲座第24页超声波分辨力—空间分辨力轴向/纵向分辨力（声束传输方向）：声束长轴方先生区分两个细小目标能力，与f亲密相关，频率越高（波长越短），轴向分辨力越好。超声波传输

超声医学基础医学知识专家讲座第25页超声声学基础

超声波分辨力—空间分辨力2.侧向/横向分辨力（与声束轴线垂直方向）:与线阵、凸阵探头长轴方向上扫描声束宽度相关。通常采取各种电子聚焦技术，使声束变窄，改进侧向分辨力。超声医学基础医学知识专家讲座第26页超声声学基础

超声波分辨力—空间分辨力3.层厚分辨力（与声束轴线垂直方向）：与探头厚度方向上声束宽度和曲面聚焦性能相关，普通用声透镜聚焦来改进横向分辨力。超声医学基础医学知识专家讲座第27页超声声学基础

超声波分辨力—时间分辨力单位时间成像幅数，即帧频，表示时间分辨力，帧频越高，时间分辨力越好，越能真实反应运动脏器瞬间改变情况。扫描时线密度、FOV、焦点个数及扫查深度都将影响帧频。图像上显示超声医学基础医学知识专家讲座第28页超声声学基础

超声波分辨力—对比分辨力灰阶分辨能力，它是画面上最大亮度与最小亮度之比。“黑”到“白”分辨能力相关调整参数显示超声医学基础医学知识专家讲座第29页超声声学基础

超声波穿透力:是指超声波检测最大深度。影响原因：频率λ=C/f(频率越低--波长越大--穿透力越好，反之亦然)、衰减系数、发射声功率、仪器信噪比（相对恒定）、动态范围和增益近场远场（近场长度L=2rf/c,r为探头半径）显示当前检测深度当前检验频率（开启谐波功效）超声医学基础医学知识专家讲座第30页2超声诊疗原理与基础

五、超声临床应用模式及调整超声医学基础医学知识专家讲座第31页超声临床应用模式

反射型2D模式：亮度模式M

模式：运动模式C

模式：彩色多普勒模式--彩色多普勒

--能量图D

模式：频谱多普勒模式

--脉冲波多普勒

--连续波多普勒（用于心脏，主要测高速血流）三维/四维模式：自由臂三维；实时三维（四维）

超声医学基础医学知识专家讲座第32页

2D和M模式2D模式成像基础是依据组织间声阻抗差异。M型属于辉度调制型，Y轴（垂直方向）代表软组织空间位置深浅，X轴（水平方向）代表时间扫描线，以此得到“运动位置-时间”曲线超声医学基础医学知识专家讲座第33页

2D和M模式2D/M型图像参数调整增益（Gain）基波/谐波频率（GEN/THIFrequency）动态范围（DynamicRange）边缘增强余辉线密度灰度图伪彩帧频扫描滚动速度超声医学基础医学知识专家讲座第34页2D和M模式2D模式下参数及调整基波/谐波频率（GEN/THI）:依据病人情况，选择适当频率，以选择相匹配穿透力和轴向分辨力。增益（Gain）整体增益--调整2D或M模式扫描回波增幅和亮度--更改图像整体亮度。深度赔偿增益（DGC）--用来对不一样深度弱信号或过亮信号进行赔偿。动态范围（DR）：表示图像所包含从“最暗”至“最亮”范围。动态范围越大，所能表示层次越丰富，所包含色彩空间也越广。即扫描整体对比精度。边缘强化（Edge）：有利于分辨实时成像过程中结构轮廓。线密度（R/S--精度/速度）：用来增加或降低每帧2D图像扫描线数量。增加线密度将改进图像细节，但会降低帧频。超声医学基础医学知识专家讲座第35页2D和M模式2D模式下参数及调整余辉/连续性（Persistence）：经过存留每个成像帧图像数据线，为2D模式图像提供可见平滑效果。Maps：用来选择将回波振幅指定给灰度等级处理曲线，活动灰度图显示为屏幕右侧灰度条来表示，用来表明可用于所选灰度图灰度阴影范围。伪彩（Tint）：经过向灰度图中灰色添加更多蓝色、红色、黄色或绿色来改变图像颜色，肉眼对彩色分辨更敏感。深度（Depth）：最大和最小深度取决于当前探头频率。焦点（Focus）:选择适当焦点个数、间距和焦点位置，以调整图像侧向分辨力。Sweep（M模式下）：调整M模式扫描滚动速度。超声医学基础医学知识专家讲座第36页彩色多普勒模式

彩色多普勒技术频率检测多普勒频移信号检出幅度处理壁滤波血流滤波CDFIDTICDE超声医学基础医学知识专家讲座第37页彩色多普勒模式

彩色多普勒技术—彩色多普勒血流成像（CDFI）该技术能表示血流方向、速度和性质红色表示朝探头方向运动，蓝色表示背离探头方向单纯红色或蓝色表示层流，绿色表示湍流颜色越鲜亮表示速度越快，越暗表示速度越慢不足：

对入射角依赖性检测深度与成像帧频及可检测流速之间相互制约

对B型图像质量影响

超声医学基础医学知识专家讲座第38页彩色多普勒模式

彩色多普勒技术种类—彩色多普勒组织成像法（TDI）与CDFI不同点在于采取血流滤波器代替壁滤波器去除低幅高频血流信息而保留高幅低频组织运动信息，普通用来观察心肌组织运动情况。显示速度范围在0.03~0.24m/s。超声医学基础医学知识专家讲座第39页彩色多普勒模式

彩色多普勒技术种类—彩色多普勒能量图（CDE）以多普勒信号幅度（强度）为信息起源，以红细胞散射能量总积分进行彩色编码显示，通常以单色表示血流信息。特点：

对血流显示只取决于红细胞散射能量存在是否成像相对不受入射角影响

不能显示血流方向、速度和性质

对高速血流不产生彩色混迭

超声医学基础医学知识专家讲座第40页

彩色多普勒模式彩色多普勒模式下主要参数增益（Gain）脉冲重复频率（PRF）余辉（Persist）彩色图（Maps）平滑度帧频频率（Frequency）滤波线密度优先级别血流状态超声医学基础医学知识专家讲座第41页彩色多普勒模式

彩色多普勒参数调整传输频率：选择较高频率会增大图像精度，选择较低频率能够改进穿透性。ROI：其位置和形状取决于当前探头和默认成像深度，增大ROI范围和深度将降低帧频。增益（Gain）:能够调整颜色或能量接收增益，不会影响二维影像增益。滤波（filter）:低通滤波可使低速血流显示，高通滤波可切掉低速血流，检验高速血流时不受低速血流干扰。线密度（R/S）：增加或降低经过ROI扫描线数量，增加线密度将提升精度，但会降低帧频。速度标尺（Scale）/脉冲重复频率（PRF）：调整彩色速率范围。超声医学基础医学知识专家讲座第42页彩色多普勒模式

彩色多普勒参数调整优先级别（Priority）：彩色优先级用于选择是否显示任意像素颜色或2D模式数据阈值，即增加彩色优先级将使2D影像上显示更多彩色像素信息；能量优先级看调整能量显示幅度阈值，增加能量优先级将增加接收信号幅度范围，因而产生更多能量信息。平滑度（Smooth）：调整用于平滑血流模式显示空间平均水平（包含轴向和侧向），当空间平均水平增加时，血流灵敏度将增加，但空间精度会降低。Map：由屏幕右侧彩色条或能量条表示，是指分配给彩色或能量ROI颜色范围，彩色以血流速率、能量以血流幅度为基础。彩色图时，较深色调表示速率较低，较浅色调表示速率较高，红蓝表示血流方向；能量图时，较亮颜色表示较强信号，较暗颜色表示较弱信号。超声医学基础医学知识专家讲座第43页彩色多普勒模式

彩色多普勒参数调整血流状态选择（Flow）：分为高速、中速、低速血流三个级别，针对选定血流状态自动调整壁滤波器参数和脉冲重复频率。余辉（persistence）：可决定彩色数据在ROI中保持时间。增加连续性能够延长峰值速率保持时间。零位基线（Basicline）：调整评定状态下血流方向中失真现象，调整显示流量速度范围而不改变彩色PRF。选通门（gate）：gate过小则显示血流敏感性可能降低消除彩色信号闪烁：这种干扰多来自低频运动信号，普通可选较高滤波条件，较高速度标尺来防止。最正确方法是令患者屏住呼吸。超声医学基础医学知识专家讲座第44页

频谱多普勒模式频谱多普勒技术分类

脉冲波多普勒(PW):采取同一个换能器间歇式发射和接收超声。受脉冲重复频率(PRF)影响。连续波多普勒(CW):采取两个超声换能器取得相关血流资料。无检测深度功效，但可测高速血流，不会产生混迭伪像。超声医学基础医学知识专家讲座第45页频谱多普勒模式频谱多普勒分析技术最惯用显示方式：速度-时间显示波形意义：零基位线上方波形表示血流朝探头方向移动，下方波形表示背离探头方向频谱灰阶表示取样门内速度方向相同红细胞数量频谱（频带）宽度表示某一时刻取样门中红细胞运动速度分布范围大小。通常湍流频谱宽，层流频谱窄；取样门小，易获窄频谱，取样门大，可使频谱变宽。超声医学基础医学知识专家讲座第46页频谱多普勒模式

频谱多普勒参数调整传输频率：在Doppler混合模式成像过程中，更改传输频率不影响2D模式频率，选择较高频率会增大精度，选择较低频率则能够改进穿透性。CWorPW：高速血流（＞3m/s）选取CW，较低流速选取PW。增益：调整频谱亮度。时间/频率（T/F）：调整时间/频率精度滤波条件：滤过通常由组织混乱引发低频信号。速度（频移）标尺/PRF：选择与检测血流速度对应速度标尺超声医学基础医学知识专家讲座第47页频谱多普勒模式

频谱多普勒参数调整取样门：对于血管检测，取样门应小于血管内径；检验心腔内、瓣膜口血流时，取样门选取中等大小零位基线：移动它，可增大某一方向频移测量范围，防止出现混