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定义:,超声心动图是以超声波检查心脏并以反射波的形式记录成象的一组检查技术，综合运用扫描技术、声波反射性能及多普勒效应观察心脏结构、心肌和瓣膜运动、血流途经、方向、性质及速度的一种无创性诊断方法。包括 M,B,D,C,T 五种内容/类型,超声波的物理特性,超声波的基本物理概念,频率 frequency-f cycles per second.or hertz(Hz).波长 wavelengthmillimeters(mm).幅度 amplitudedecibels(db)传导速度 velicityof propagation(1540m/s in blood)C=.f=1.54/f,超声波与组织的关系,反射 reflection成像基础折射 refraction 通过超声透镜厚聚焦可以优化图像质量；另外也是干扰、伪象的来源；衍射 specular reflector散射 scattering多普勒超声心动图的基础；衰减 attenuation 频率依赖，穿透深度一般局限在200个波长：30cm 1MHz探头；6cm5MHz 探头；1.5cm20MHz 探头；,1方向性,由于频率极高，易集成一束定向发射；声束方向性主要与换能器晶片的大小及发射频率有关，当晶片直经为超声波波长的几倍时，声束集中在一个方向；声波频率越高，波长越短，方向性越好。聚焦式探头可使声束在焦点范围内最窄，能量相对集中，提高分辨力和穿透力。,超声波的物理特性,聚焦与分辨力的关系,2.反射性,超声波束在同一介质中传播时无反射；当入射到比自身波长大一倍以上的两种介质的界面时就会发生反射和折射，并且遵循反射定律和折射定律；反射强弱取决于两个介质的声阻差；声阻差越小，反射越小，透入第二介质越多；声阻差愈大，反射愈强，透入第二介质愈少。,超声波的物理特性,声波反射与透射,心脏及大血管具有多个腔室和多层结构，对声波反射强弱有一定规律，在声学上分属4种反射类型：（1）无反射型血液；（2）少反射型正常心肌；（3）多反射型瓣膜、心内膜；（4）全反射型心肺组织界面；（钙化）,3衍射和散射,超声波在介质中传播如果所遇到的界面直经小于1/2波长时，传播的方向将发生偏离，绕过该物体后又以原来的方向传播，这种现象叫衍射。,超声波的物理特性,3衍射和散射,如果物体直经是大大小于波长的微粒时，在通过这种微粒时大部分声波继续向前传播，小部分声能被微粒向周围辐射，这种现象叫散射。,超声波的物理特性,人体组织内的细微结构对超声波的散射是脏器内部图象行成的依据；血液中红细胞的散射是构成超声多谱勒频移信号的主要组成部分。,4吸收和衰减：超声波在介质中传播时声能随着传播距离的增加而逐渐减小。,超声波的物理特性,5多普勒效应 超声波的物理特性 当声源与接受器之间出现相对运动时，声波的频率发生变化的现象叫多普勒效应。,多普勒效应,频率变化之差叫频移.将频移大小在基线上下显示为波幅高低不同的曲线，就是频谱多普勒,发射频率与流速的关系,速度与压力的关系(伯努力方程）,层流与湍流,超声心动图工作原理,M型心动仪,它是单一声束通过心脏各层次，以回声光点的形式反射回来；依其与体表距离的远近顺序显示在荧光屏上，按时间顺序展开而得到的心脏各层的运动曲线；光点的垂直间距代表距离，水平间距代表时间。显示心脏个界面的厚度、距离、运动方向和速度以及与心动周期的关系。,B（二维）型心动仪 2D Echocardiography(2DE),多声束探头作扇型连续扫描构成心脏二维动态切面图象；组织界面的回声以不同辉度的光点表示。,2D Echocardiography,实时心脏检查要求：20cm深度下 有30帧/s，128 扫描线。谐波成像：超声波与组织间的作用是非线性的，声波穿过组织时产生谐波频率。谐波成像有两个特点：1.谐波信号随传导深度而加强；2.强基波信号产生强的谐波信号。所以谐波成像减少了近场和旁瓣的干扰，强化心内膜边界，尤其是透声窗差的病人。,多普勒心动仪,将红细胞与探头之间的相对运动而产生的超声波频率变化频移，以频谱的形式显示在荧光屏上，同时有音频信号输出；通过分析频谱的振幅、方向、时相、性质和音调的性质、响度来探测心内及大血管内的血流的多种信息；,多普勒心动仪,由于对多普勒信号的提取、处理和显示方法不同，多普勒心动仪可分为三类：即脉冲多普勒、连续多普勒、彩色多普勒血流成象仪，各有特点。将组织运动速度信息以超声技术显示组织多普勒（TVI/TDI),超声心动图工作原理示意图,PW、CW and COLOR Doppler,（1）脉冲频谱多普勒仪 PW,由探头内的同一块晶体以脉冲波的形式发射一组脉冲波，在选定的时间延迟后接受回声信号；通过控制延迟接收回声信号的时间（延迟电路），就可以接受所需点的血流回声信号，实现定点检测，这就是脉冲多普勒的最大特点具有距离选通的功能。在实际诊断中具有定位诊断和体积血流定量测量的特点。,脉冲频谱多普勒仪,连续性多普勒 CW,探头上有两个晶体，一个连续发射超声波，另一个接受连续的反射波；接受到的是整个声束通道上所有信号的总和，也就是说连续性多普勒对检测部位没有选择能力，亦没用距离分辩能力。但是由于其脉冲重复频率等于超声发射频率，此法所能测出的血流速度在理论上可达250m/sec。,(3)彩色多普勒血流成象仪,在 二维显象时，一般有128-516条声束线；当探头扫描时不断地从每条声束线的多个水平提取多普勒频移信息；提取的信号在仪器中被分成两路，一路用于形成黑白二维切面图；另一路信号经彩色编码后形成彩色血流图；实时地叠在二维图象上，完成彩色多普勒血流显象。,(3)彩色多普勒血流成象仪,通常将血流彩色规定为:朝向探头方向的血流为红色；远离探头的血流为蓝色；湍动血流用绿色；彩色的亮度与血流速度成正比；彩色血流显象可直观显示血流速度轮廓，血液流动方向和途径。,定量组织速度成像,-结构,-血流动力学,-室壁运动分析,超声心动图检查,传统方法视觉评分,整个左心室大约由30的环形肌和70的纵行肌纤维组成，整个左心室运动也由此可分解成径向性运动和长轴面运动两部分。,Seeley et al.,Anatomy&Physiology,2nd ed.,chapter 20.,基底段,70的纤维为心肌纵向肌纤维,心尖部,左室长轴运动 客观存在，但在目前的超声心动图检查中？,Longitudinal Function Leonardo da Vinci,房室平面运动(长轴缩短）,D,S,2D:,M-Mode,Quatitative Tissue VelocityImaging-QTVI,A4Ch,TVI,PW,脉冲多普勒,Quatitative Tissue VelocityImaging-QTVI,定量分析,Sys,E,A,IVC,IVR,QTVI：定量组织速度成象,QTVI:观察组织运动的全新方式,BASAL,OCCLUSION OF LAD DURING PTCA,左室侧壁基底部至心尖部速度梯度图,s,e,a,室间膈基底部至心尖部速度梯度图,s,e,a,运动位移的评价,从速度图中得到距离信息,时间积分,速度曲线,组织追踪图,12 mm10-12 8-10 6-8 4-6 2-4 0-2,Displacement,彩色编码组织运动原理,舒张末期,收缩末期,心尖部,中部,基底部,正常,扩张型心肌病,主动运动和被动运动的鉴别评价,What is Strain and Strain rate?,Percent change in dimension from a resting state(extent of deformation of tissue)Strain rate=rate of deformation*,Mirsky and Parmely:Circ Res,1973,10cm,L0,Strain&Strain Rate ImagingAdvantage of Strain Rate vs Tissue Doppler,strain rate-velocity gradient calculation,stress,v1,v2,d,-really local information,d,v1,v2,速度,应变率,SR,应变率成像,IVC,IVR,E,A,应变率,“应变率：“变形的率”,v1,x,v2,时间,IVC,IVR,E,A,应变：“局部形变”,Strain Rate,Time,Strain,v1,x,SR,=,x,v2,v2-v1,应变率的优势,应变和应变率无心脏移位影响,Parametric Imaging,应变率成像,组织速度图,组织追踪图,应变成像,时间积分,时间积分,Spatial derivation,+5.0 s-1,-5.0 s-1,速度,位移,形变,形变率,Strain&Strain Rate ImagingAdvantage of Strain Rate vs Tissue Doppler,Normal,SRI does not have tethering effects.,Basal infarction,TDI image of anterior septum(arrow indicates basal septum),Preinfarct,Postinfarct,Apical,Mid,Basal,Infarct,Abraham et al.Circulation.2002;105:1403-1406,Apical,Mid,Basal,Infarct,Preinfarct,Postinfarct,SRI image of anterior septum(arrow indicates basal septum),Abraham et al.Circulation.2002;105:1403-1406,Q-TVI Analysis,Systole Diastole,Q-Tissue Tracking Analysis,Systole Diastole,Normal tissue displacement 7-12 mm,Q-Strain Analysis,Systole Diastole,Normal Range of Peak Strain is 18-22%,Q-Strain Rate Analysis,SystoleDiastole,Normal Range of Peak Strain Rate is:-1.25 to 1.60 s-1,Q-TVI Analysis,Normal Global Hypokinesis,Q-Tissue Tracking Analysis,NormalGlobal Hypokinesis,Q-Strain Analysis,NormalGlobal Hypokinesis,Q-TVI Analysis:Lateral Basal Hypokinesis,Delayed Systolic Contraction and Reduction of peak velocities,Q-TVI Analysis,NormalLateral Basal Hypokinesis,Q-Tissue Tracking Analysis,NormalLateral Basal Hypokinesis,Q-Strain Analysis,NormalLateral Basal Hypokinesis,Q-Strain Analysis:Lateral Basal Hypokinesis,Abnormal Strain along Lateral Wall,Q-Strain Analysis,NormalSevere Concentric Hypertrophy,Q-TVI Analysis:Bundle Branch Block,Q-TVI Analysis,Q-Tissue Tracking Analysis,Q-Strain Analysis,仪器设置及调节,能量输出：power output:高输出产生高强度反射信号；增益：Gain:与power output 相反，它调节控制已接受到的信号的展示幅度，相当收音机的音量调控；TGC time-gain compensation-时间增益补偿：可以在声束长度范围内分别调节增益，由近至远，逐渐加大增益（因为反射信号由近至远逐渐减弱）,仪器设置及调节,深度 Depth:显示深度影响脉冲重复频率和成像帧频，所以尽可能在荧屏上显示感兴趣区域。灰阶和动态范围 Gray scale/dynamic range:图像上的灰阶数影响亮暗间的对比度。扫描线密度可通过降低深度和缩小扇面角度60度角来增加，线密度高图像质量好。线密度与帧频是一对矛盾。,超声干扰伪像及其产生的机理,