1、超声诊断基础,附二院 影像教研室 张峰,一 概论,-现代三大医学影像诊断技术之一,US-首选,CT,MRI,优势：无创、精确、方便。医学领域的地位 重要性：专业、沟通、横向、浪费、扬长避短,超声(ultrasound),一 概论,超声检查(ultrasonic examination),主要用途,检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态；,检测心血管的结构、功能与血流动力学状态；,鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；,检测有无积液存在，并初步估计积液量；,随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；,应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗。,1880年，法国人发现压电效应； 1917年，法国人
2、应用压电原理进行超声探测，1921年发展成声纳。 1942年，奥地利人使用A型超声装置，用穿透法探测颅脑. 1952年，美国人开始研究超声显像法，并于1954年将B超应用于临床。 1954年，瑞典人用M型检查心脏。 1956年，日本人首先将多普勒效应原理应用于超声诊断，利用连续波多普勒法判断心脏瓣膜病。 1959年，研制出脉冲多普勒超声。 1983年，日本ALoka公司首先研制成功彩色血流图（CFM） 1990年，奥地利公司制成3D扫描器，并使之商品化。,一 概论,超声技术的发展,1958年12月上海六院首先报道用A型超声探伤仪（用于工业）检测肝、胃等。 1960年上海第一医学院首先制成了A型
3、超声诊断仪，中山医院用它检测200余例病人。 1961年和1962年北京、武汉等地先后将B型超声应用于临床。 1961年上海中山医院制成M型超声诊断仪，同年上海第三人民医院应用连续多普勒探测心脏 1964年周永昌用M型超声描记早孕的胎心，较国外早3年 1965年北京军区总医院用多普勒探测胎心 1974年我国开始应用实时超声 1982年李翔应用脉冲式多普勒诊断先心分流疾病,一 概论,我国的超声事业的发展,声波,二 超声的物理基础,定义(definition),物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中传播,且引起人耳感觉的波动为声波。,20000Hz：超声波(ultrasound),振源 ：声带、
4、鼓面 介质：空气、人体组织 接收：鼓膜、换能器,目前应用于医学诊断超声波频率在120兆赫(MHz),其中又以214MHz最为常用。,声波,波长(wavelength)：两个相邻振动波峰间的距离为波长()。 频率(frequency):一秒内出现振动波的次数为频率(f)，其单位为赫兹(Hz)。 波速(wave velocity):每秒声波传播的距离为波速(C)，C=f 声阻(impedance):为介质的密度()和声速的乘积(Z)，Z=C,物理量(physical quantity),二 超声的物理基础,超声特性,反射与折射(reflection & refraction),超声波入射到比波长大
5、的界面且有一定声阻差时，就会产生反射。如遇两声速不同的介质时可引起传播方向的改变，即为折射。,界面：两个介质的分界面,声阻差：两个介质声阻抗的差值,入射角：声波入射到界面的角度,二 超声的物理基础,超声特性,散射与绕射(scattering & diffraction),1）绕射：如界面不大，可与超声波波长相比，则声波将绕过该界面继续向前传播。,2）散射：如物体的直径小于超声波的波长时，则声波向物体的四面八方辐射。,二 超声的物理基础,超声特性,衰减(attenuation),原因：反射、散射和吸收。,声能随着距离增加而减少。,二 超声的物理基础,定义：声源与接收器在连续介质中存在着相对运动时
6、声波频率将发生改变。,多普勒效应(Doppler effect),超声特性,二 超声的物理基础,超声特性,多普勒效应(Doppler effect),在声源与观察者作相对运动时，声波密集，频率增高；在背向运动时声波疏散，频率减低，这种引起声波频率变化的现象为多普勒效应。,二 超声的物理基础,超声特性,多普勒效应(Doppler effect),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，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。,二 超声的物理基础,图像特征,分辨力(resolution
7、),纵向分辨力(longitudinal resolution)：为区别声束轴线上两个物体的距离，与超声的频率有关。,横向分辨力(transverse resolution)：是区分处于与声束轴线垂直平面两个物体的能力，与声束的宽度有关。,超声仪的分辨力是指能够分辨有一定间距的界面的能力。,二 超声的物理基础,图像特征,纵向分辨力(longitudinal resolution),探头频率越高，分辨力越高。,然而频率与穿透性(penetrability)呈反比。,二 超声的物理基础,图像特征,哪个探头频率最高？这些探头用在什么方面？,二 超声的物理基础,图像特征,灰阶(greyscale),显
8、示屏上最黑到最亮的灰度等级差，取决于信号的强度。灰阶级数越多，图像的层次越丰富，图像细节的表现能力越强。,显示屏上的灰标,灰阶是将声信号的幅度调制光点亮度，以一定的灰阶级来表示探测结果的显示方式。,二 超声的物理基础,对某些非对称结晶材料进行一定方向的加压或拉伸时，其表面将会出现符号相反的电荷，这种现象称为压电效应。,具有此性质的材料称为压电材料，分为压电晶体、极化陶瓷、高分子聚合物和复合材料等。,一、换能器的原理,-压电效应,探头原理,二 超声的物理基础,正压电效应,结晶在其两个 受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移，在两个界面产生等量异号电荷。,定义：由外力作用引起的电介质表面荷电效应，
9、称为正压电效应。,探头原理,三 超声诊断原理,逆压电效应,定义：由在外场作用下，晶体将产生几何变形，称为逆压电效应(亦称电致伸缩效应)。,在晶体表面施加 电场，可引起晶体内部正负电荷中心发生位移，这一极化位移导致了晶体的几何应变。,探头原理,三 超声诊断原理,超声换能器(ultrasound transducer),利用逆压电效应将电能转换成超声能发射超声，利用正压电效应将超声能量转换成电能接收超声。,定义：是将电能转换成超声能，同时将也可将超声能转换成电能的一种器件。,探头原理,三 超声诊断原理,仪器类型,解剖超声 一维：A超(amplitude mode) M超(motion mode)
10、二维：B超(brightness mode) 三维：立体,血流超声 一维：PW超(pulse waveform) 如经颅超声TCD 二维：彩色多普勒(color doppler)三维：立体彩色多普勒,超声诊断仪的类型,(type of ultrasonic diagnostic equipment),四 超声检查方法,仪器类型,A超(Amplitude mode),即幅度调制型。此法以波幅的高低代表界面反射信号的强弱，可探测脏器径线及鉴别病变的物理特性。由于此法过分粗略，目前巳基本淘汰。,四 超声检查方法,原理是在其X轴偏转板上加慢扫描系统，使代表界面反射的前后跳动的光点顺时间而展开，其轨迹在
11、示波屏上形成曲线，称超声心动图曲线。,仪器类型,M超(Motion mode),超声以辉度显示心脏与大血管各界面的反射，本质为一维超声。,四 超声检查方法,仪器类型,B超(brightness mode),即辉度调制型。此法以不同辉度光点表示界面反射信号的强弱，反射强则亮，反射弱则暗。因采用多声束连续扫描，故可显示脏器的二维图像，本法是目前使用最为广泛的超声诊断法。,四 超声检查方法,仪器类型,三维(three-dimensional ultrasound imaging),将立体图象以投影图或透视图表现在平面上的显示方式，可从各个角度来观察该立体目标。,四 超声检查方法,仪器类型,PW超(p
12、ulse waveform),利用声波的多普勒效应，以频谱的方式显示多普勒频移，多与B型诊断法结合，在B型图像上进行多普勒采样。当频移为正时，以正向波表示，而负向波则表示负频移。临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态，尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况，有较大的诊断价值。,四 超声检查方法,仪器类型,彩色多普勒(color doppler),彩色编码技术是由红、蓝、绿三种基本颜色组成，当频移为正时，以红色来表示，而兰色则表示负的频移。,系在多普勒二维显像的基础上，以实时彩色编码显示血流的方法，即在显示屏上以不同彩色显示不同的血流方向和流速。,四 超声检查方法,仪器类型,三维(thre
13、e-dimensional ultrasound imaging),是用一系列二维 彩色多普勒图所重建 的彩色图像。,四 超声检查方法,声学类型,五 超声的临床基础,人体组织的反射类型,无回声 液性无回声：生理：胆汁 病理：胸腹水 衰减性无回声：生理：骨骼后 病理：纤维化均质性无回声：生理：淋巴结 病理：淋巴瘤 低回声 生理：心肌 病理：甲减 高回声 生理：包膜 病理：葡萄胎 强回声 生理：气体 病理：结石,反射类型,液性无回声(Fluid echoless),胆汁,腹水,五 超声的临床基础,反射类型,衰减性无回声(Echo free of the attenuation),结石,声影,五 超
14、声的临床基础,反射类型,均质性无回声,淋巴瘤,五 超声的临床基础,反射类型,低回声(Low level echo),肿瘤,五 超声的临床基础,反射类型,高回声(High leveI echo),集合系统,五 超声的临床基础,反射类型,强回声(Strong echo),五 超声的临床基础,声像图特点,人体组织的正常声像图特点,皮 肤：强回声带。 脂肪组织：皮下、体内呈低回声，混杂时为强回声。 纤维组织：与其它组织交错分布呈强回声。 肌肉组织：长轴呈纹状，短轴呈斑点状。 血 管：呈无回声管道，动脉壁回声强，静脉反之。 骨 骼：骨皮质光带 后有声影。,(Characteristic of the N
15、ormal tissue),五 超声的临床基础,声像图特点,皮肤(Skin),正常皮肤均呈线状回声表现。需观察皮肤有无增厚、变薄或凸出、凹陷时应通过水耦合方式进行。,五 超声的临床基础,声像图特点,脂肪组织(Fatty tissue),正常皮下脂肪及体内层状分布的脂肪呈低水平回声。当有筋膜包裹时，在脂肪与筋膜之间有时显出强回声界限。,五 超声的临床基础,声像图特点,纤维组织(Fibro-tissue),体内纤维组织与其他组织交错分布，一般回声较强。,某些排列均匀的纤维组织其回声相对较弱。,五 超声的临床基础,声像图特点,肌肉组织(Muscle tissue),正常肌肉组织的回声较脂肪组织强，质
16、地亦较粗糙，各层肌肉纤维影像清楚，长轴呈条纹状，短轴呈斑点状。,五 超声的临床基础,声像图特点,血管(Blood Vessel),正常血管呈无回声管状结构，动脉管壁厚，回声强，搏动明显。静脉管壁薄，回声弱，搏动不明显。,五 超声的临床基础,声像图特点,骨骼(Skeleton),成骨近探头侧的骨皮质回声反射很强，后方拖有声影，骨内结构显示不清。软骨的表现为两带状回声之间呈为低回声区。,五 超声的临床基础,常用切面,常用的扫查切面,(1)纵向扫查。 (2)横向扫查。(3)斜向扫查。 (4)冠状面扫查。,五 超声的临床基础,常用切面,纵向扫查(sagittal plane),即扫查面与人体的长轴平行
17、。,五 超声的临床基础,常用切面,横向扫查(transverse plane),即扫查面与人体的长轴相垂直。,五 超声的临床基础,常用切面,斜向扫查(oblique plane),即扫查面与人体的长轴成一定角度。,五 超声的临床基础,常用切面,冠状面扫查(coronal plane),即扫查面与人体的额状面平行。,五 超声的临床基础,静态二维图像计算机重建静态三维（立体）图像 动态三维 四维图像,六 超声诊断进展,三维超声,三维、四维超声成像,将超声造影剂经末梢静脉注入，在超声检测时，超声造影剂产生去强烈的反射（散射）回声，可用于识别心内解剖结构、肿瘤的血流灌注情况等，并用于疾病诊断。,六 超声诊断进展,超声造影,超声造影,运用心导管技术，以安装在心导管顶端的微型超声探头对血管进行超声成像，属有创性超声技术或介入性超声技术。,六 超声诊断进展,血管内超声成像,血管内超声成像,六 超声诊断进展,超声机器,机器越来越美，给力,小 结,总 论,一、声波的定义、物理特性,二、多普勒效应,三、人体组织的声学分型,四、超声诊断仪的种类,thank you,
