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1、概 述,超声诊断学基础,概 述,一、超声诊断的物理基础,主 要 内 容,掌握,熟悉,了解,超声波的基本概念及物理特性超声的物理参数及医用超声频率超声成像的特点,超声波的分辨力与穿透力超声成像设备超声成像的方法,超声的发生与接收超声成像的基本原理,超声波的基本概念,声 波:人的听觉器官所能感受到的机械波,频率范 围为20 20000赫兹(Hz)。超 声:是指振动频率在20000Hz以上,超过人耳听觉 阈值上限的声波。次声波:低于20Hz的声波。,声波的频率界限图,超声波的基本概念,超声检查:是指运用超声波的原理对人体组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创伤性检查方法。超声诊断学:研
2、究和应用超声的物理特性,以某种方式扫查人体、诊断疾病的科学。,超声波的物理参数,频率(f):单位时间内通过介质中某点的完整疏密波的数目。单位Hz。声速(C):在介质中单位时间内传播的距离,与介质密度及弹性有关,而与声波的频率无关。波长():声波在传播中,两个相邻的同相质点之间的长度,或声波在一完整周期内所通过的距离。周期(T):声波在传播中,两个相邻的同相质点(即一完整波长)之间所经历的时间。关 系:波长=声速/频率(=C/f)周期=1/频率(T=1/f),医 用 超 声 频 率,目前诊断最常用的超声频率是210(12)MHz。检查成人心脏一般选24MHz,小儿心脏35MHz;腹部产科35MH
3、z;外周血管浅表器官612MHz;血管内成像2040MHz;眼科超声显微镜40100MHz。,超声波的物理特性,束射性或指向性:超声波频率极高,波长很短,在介质中呈直线传播具有良好的束射性或指向性,此为可用超声对人体器官进行定向探测的基础。,反射、折射、散射和衍射超声在介质中传播与介质的声阻抗密切相关。声阻抗(Z)为声波传递介质中某点的声压和该点速度的比值,等于密度(P)与声速(C)的乘积,Z=PC。两种不同声阻抗物体的接触面,称为界面。可分为:大界面:界面尺寸声束直径 小界面:界面尺寸声束直径,超声波的物理特性,反射:当超声传经两种声阻抗不同的相邻介质的界面时,如界面尺寸远大于波长时,便会引
4、起部分或全部声能的返回,称为反射。,超声波的物理特性,超声波的物理特性,折射:穿过大界面的透射声束,当两种介质的声速不同时,就会偏离入射声束的方向而传播,这种现象称为折射。,使折射角为90时的入射角称为临界角,当入射角超过临界角时,相应的折射波消失,出现全反射。作超声检查时,需尽可能将声束垂直于界面,否则将会引起 侧方声影误诊错 位影响穿刺全 反 射无法检查,散射:超声波在介质中传播,如果介质中含有大量杂乱 的微小粒子,超声波激发这些小粒子成为新的波源,再向四周发射超声波,这一现象称为散射。,超声仪收到的声波为背向散射。血流中的红细胞是超声检测血流的基础。各种软组织从微观看都非均匀组织,均可产
5、生超声波的散射。,超声波的物理特性,衍射:超声波在介质中传播,如遇到的物体其直径小 于/2时,则绕过物体继续向前传播,致使超声波无法检测到该障碍物,这种现象称为衍射(也称绕射)。,超声波的物理特性,超 声 诊 断 学 基 础,超 声 诊 断 学 基 础,超声波的物理特性,吸收与衰减:超声在介质中传播时除了声束的远场扩散,界面反射和散射使其声能衰减外,还有介质吸收导致的衰减,包括介质的粘滞性、导热率和弛豫性。,超声波的物理特性,声波在前向传播中因反射、折射及散射等现象使声能随距离的增加而逐渐减弱的现象,称为距离衰减。,声波在介质中传播时,使介质的分子产生振动,振动的分子又将声能传播给其它分子,这
6、种因“内摩擦”或“粘滞性”而使声能逐渐减小的现象,称为吸收衰减。,超声波的衰减,多普勒效应:当入射波被一运动目标反射时,所接收的回波频率会发生变化,即振源与接收器相向运动时,接收器收到的频率增高,而振源与接收器背离运动时,接收器收到的频率降低,频率的改变称为多普勒频移,此现象称为多普勒效应。,奥地利学者克里斯琴约翰多普勒于1842年发现了多普勒效应,超声波的物理特性,多普勒效应,在声源与观察者作相对运动时,声波密集,频率增高,火车从远而近时汽笛声变响,音调变尖;在背向声源运动时声波疏散,频率减低,火车从近而远时汽笛声变弱,音调变低。,探头工作时,换能器发出超声波,由运动着的红细胞发出散射回波,
7、再由接收换能器接收此回波。在超声医学诊断中,超声多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度、横膈的活动以及胎儿的呼吸等。,多普勒效应,超声的分辨力与穿透力,超声分辨力:指超声能分辨出两界面间最短距离的能力。可分为纵向分辨力和横向分辨力两种。,纵向分辨力:又称轴向分辨力、距离分辨力或深度分辨力,是指辨别位于声束轴线上两个物体之间的距离的能力。一般的B超显像仪,其纵向分辨力可达1mm左右。,横向分辨力:又称侧向分辨力、方位分辨力或水平分辨力,指辨别处于与声束轴线垂直的平面上两个物体的能力。它用声束恰好能够分辨的两个物体的距离来度量。,超声的分辨力与穿透力,横向分辨力由晶片的形状、发射频
8、率、聚焦及离换能器的距离等因素决定。现代B超显像仪,其横向分辨力可优于2mm。,超声分辨力、穿透力与频率的关系,超声分辨力与频率关系密切。频率高,波长短,分辨力则高,但穿透力则减低。频率愈低,波长愈长,分辨力就降低,但穿透力则提高。探查人体各种不同组织器官,应选用不同的频率。,超声的发生和接收,超声属于机械波,由物体振动产生。目前产生和接收超声器件通常采用压电晶体作为换能器,压电晶体具有两种可逆的能量转变效应:正压电效应:由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声波的压缩(正压)与弛张(负压)发生正负电位交替变化,即由声能变为电能,称为正压电效应。逆压电效应:在交变电场的作用下导致厚度的交替改变
9、从而产生振动,即由电能转变为声能,称为逆压电效应。,正压电效应,逆压电效应,声能电能,电能声能,超声的发生和接收,在逆压电效应中,压电晶体成为超声的发生器;在正压电效应中,压电晶体成为回声的接收器。,超声的发生和接收,超声成像基本原理,超声成像的基本原理和过程主要依据超声波在介质中传播的物理特性,其中最重要的是声阻抗特性、声衰减特性和多普勒特性。,人体结构对超声而言是一个复杂的介质,各种器官与组织,包括病理组织均有它特定的声阻抗和衰减特性,因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。,超声射入人体,由表面到深部,经过不同声阻抗、不同衰减特性的器官与组织,产生不同的反射与衰减,构成超声图像的基础。,将
10、接收到的回声,根据回声的强弱用明暗不同的光点依次显示在荧屏上,通过不同的扫查方式,显出人体的断面超声图像。,超声成像基本原理,超 声 成 像 设 备,超声诊断仪的基本结构:超声探头、主机、控制面板、显示器、电源。,超 声 成 像 设 备,1、A型诊断法幅度调制式,以波幅变化反映回声情况,为一维扫描线,非通常意义上的超声成像。A型超声适用于简单解剖结构的检查、限度测量,如脑中线检查、眼科检查。,超 声 成 像 方 法,2、B型诊断法灰度调制式,以明暗不同的光点反映回声变化,并将声束顺序扫切脏器时,每一单条声束线上的光点群按次分布形成一断面二维声像图。,超 声 成 像 方 法,3、M型诊断法活动显
11、示型,属于回声灰度调制,以单声束取样获得活动界面回声,再以慢扫描方式将某活动界面展开获得“距离-时间”曲线。如心脏瓣膜、心壁活动曲线等,即M型超声心动图。,超 声 成 像 方 法,4、D型诊断法利用多普勒效应原理对心脏与血管内血流进行探测分析的方法。包括频谱多普勒和彩色多普勒血流显像。,频谱多普勒技术脉冲波多普勒(PW)连续波多普勒(CW)彩色多普勒技术彩色多普勒血流成像彩色多普勒能量图彩色组织多普勒成像,超 声 成 像 方 法,脉冲波多普勒(PW)由同一个(或一组)晶片发射并接收超声波。用较少的时间发射,用更多的时间接收。可进行定点血流测定,具有很高的距离分辨力,也可对血流的性质做出准确分析
12、。检测高速血流时容易出现混叠,因而受限。,超 声 成 像 方 法,连续波多普勒(CW)采用两个(或两组)晶片,由其中一组连续地发射超声,另一组连续地接收回波。具有很高的速度分辨力,能够检测到很高速的血流(主要优点)。最主要缺点是缺乏距离分辨能力。,超 声 成 像 方 法,彩色图以红、蓝、绿三基色组成。红色:朝向探头运动的血流,蓝色:背离探头运动的血流。单纯红色或蓝色:层流。绿色:表示湍流。正向湍流接近黄色,反向湍流接近青色。颜色愈鲜亮表示速度愈快,愈暗表示速度愈慢。,彩色多普勒血流成像,彩色多普勒血流显像(CDFI)在二维图像的基础上,用彩色图像实时显示血流的方向和相对速度。意义:显示二维超声
13、成像中未能检出的血流较小的动、静脉血管;鉴别二维声像图管道结构是否血管;识别血流成像的血管是动脉或静脉;显示血流的起源、走向、时相;反映血流的性质。,超 声 成 像 方 法,彩色多普勒能量图(CDE)依据血管腔内运动散射体的多普勒能量频谱的总积分,把获得的多普勒能量信号经自相关技术处理,进行彩色编码,实时显示的技术。成像特点:拓宽了显示血流状态的动态范围,能显示极低流速的血流信号。相对的角度非依赖性。无方向性,不存在混叠。,超 声 成 像 方 法,彩色组织多普勒成像是将心肌室壁运动产生的低频多普勒信号用彩色编码或用频谱显示,用于观察心肌室壁运动的技术。按显示方式分为:速度图、加速度图和能量图。
14、,超 声 成 像 方 法,5、三维成像法即通称的立体图像,可真实再现人体解剖结构。可用于心血管系统、腹部等疾病的检查,尤其在产科方面应用于胎儿畸形的诊断,明显优于二维超声图像。,超 声 成 像 方 法,三维成像,三维成像,超 声 成 像 特 点,超声图像是一幅层面图像,改变探头位置可得到任意方位的超声图像。观察活动器官的运动情况。超声图像是以明暗之间不同的灰阶来反映回声有无或强弱。,概 述,二、超声诊断的图像基础,主 要 内 容,掌握,熟悉,了解,声像图方位的识别人体不同组织回声强度的分级不同组织声衰减的一般规律超声伪像,超声检查技术超声伪像在超声诊断中的应用,超声影像学诊断报告的书写超声检查
15、的临床应用,超 声 检 查 技 术,超声探查多用仰卧位,但也可用侧卧位等其他体位。探查过程中可变更体位。切面方位可用横切、纵切或斜切面。患者采取适宜体位,露出皮肤,涂耦合剂,以排除探头与皮肤间的空气,探头紧贴皮肤扫描,扫描中观察图像,必要时冻结,即停帧,行细致观察,作好记录,并摄片或录像。应注意器官的大小、形状、周边回声,尤其是后壁回声、内部回声、活动状态、器官与邻近器官的关系及活动度等。,超 声 检 查 体 位,1.仰卧位:常用体位,检查肝、胆、膀胱、子宫等脏器。2.侧卧位:右侧卧位用于检查脾、左肾及左肾上腺。左侧卧位常用于检查肝右后叶、右肾上腺、少量腹水等。3.俯卧位:常用于检查双肾等。,
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