超声基础超声基础医学.ppt

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1、超 声 基 础超超 声声 检检 查查(ultrasonic examination)利用超声波的物理特性和人体器官组织声利用超声波的物理特性和人体器官组织声利用超声波的物理特性和人体器官组织声利用超声波的物理特性和人体器官组织声学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、放大和信息处理后形成图形放大和信息处理后形成图形放大和信息处理后形成图形放大和信息处理后形成图形(声像图、血流流声像图、血流流声像图、血流流声像图、血流流道图道图道图道图)、曲线、曲线、曲线、曲线(M(M(M(M

2、型心动图、频谱曲线型心动图、频谱曲线型心动图、频谱曲线型心动图、频谱曲线)或其他数或其他数或其他数或其他数据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称USG(ultrasonography)USG(ultrasonography)USG(ultrasonography)USG(ultrasonography)检查法。检查法。检查法。检查法。物体的机械性振动物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒在具有质点和弹性的媒介中传播，且引起人耳介中传播，且引起人耳感觉的波动为声波。感觉的波动为声波。16Hz

3、2000020000HzHz：超声波超声波 (ultrasound)ultrasound)定定 义义 超超 声声 的的 物物 理理 基基 础础 超过人耳听阈上限的声波，即大于超过人耳听阈上限的声波，即大于2020千赫的称超声波（千赫的称超声波（Ultrasonic Ultrasonic wavewave）简称超声，临床常用的超声频率）简称超声，临床常用的超声频率在在2 210 MHz10 MHz之间。之间。超超 声声 波波 的的 定定 义义 超超 声声 透透 射射transmission 反反 射射reflection 折折 射射refraction 衍衍 射射difration 散散 射射s

4、cattering 衰衰 减减attenuation 吸吸 收收absorption H U M A N B O D Y U L T R A S O U N DUltrasonic diagnostics逆压电效应逆压电效应(发生发生)正压电效应正压电效应(接收接收)在交变电场的作在交变电场的作用导致厚度的交替改用导致厚度的交替改变从而产生声振动，变从而产生声振动，即由电能转变为声能。即由电能转变为声能。-。+。-。+由声波的压力变化使由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声压电晶体两端的电极随声波的压缩波的压缩(正压正压)与弛张与弛张(负负压压)发生负电位交替变化。发生负电位交替变化。超 声

5、 的 发 生 在交变电场的作厂导致厚度的交在交变电场的作厂导致厚度的交替改变从而产生声振动，即由电能转替改变从而产生声振动，即由电能转变为声能变为声能逆压电效应(Inverse Piezoelectric effect)由声波的压力变化使压电晶由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声波的压缩体两端的电极随声波的压缩(正压正压)与弛张与弛张(负压负压)发生负电位交替变发生负电位交替变化化正压电效应(Piezoelectric effect)利用逆压电效应将利用逆压电效应将电能转换成超声能发电能转换成超声能发射超声，利用正压电射超声，利用正压电效应将超声能量转换效应将超声能量转换成电能接收超声成电

6、能接收超声。超声的物理特性具有波长（具有波长（）、）、频率（频率（f f）和传播速度（）和传播速度（）f f超声是机械波超声是机械波超声的物理特性超声的频率单位为赫兹（Herze,HzHerze,Hz）诊断用的超声频率在2.5MHzMHz-20,0MHzMHz 常用的3.5MHzMHz-5.0MHzMHz其单位用兆赫（Mega HerzeMega Herze,MHzMHz）超声的物理特性 界面界面（interface）为两种不同声阻抗为两种不同声阻抗介质的接触面。介质的接触面。声阻抗声阻抗（acoustic impedance）为该为该介质的密度介质的密度 （）和声速和声速 （C C）的乘积的

7、乘积 Z=C当当Z Z1 1与与Z Z2 2相差相差0.1%0.1%时即有回声反射时即有回声反射 超声的物理特性声阻抗（声阻抗（acoustic impedance）Z1=1 C1 Z2=2 C2 超声的物理特性 超声在介质超声在介质(medium)(medium)中传播遇到中传播遇到界面界面(interface)(interface)会会有反射、折射、散射有反射、折射、散射和绕射。和绕射。interfaceSini C1Sint C2=Diffraction 衍射或称绕射衍射或称绕射 超声的物理特性声衍射（声绕射声衍射（声绕射）n n由于介质中有障碍物或介质不连续性的存由于介质中有障碍物或介

8、质不连续性的存在，超声波在介质内传播过程中，绕过障在，超声波在介质内传播过程中，绕过障碍物界面的边缘，继续向前传播，这种现碍物界面的边缘，继续向前传播，这种现象称为声波的绕射。象称为声波的绕射。n n绕射取决于障碍物与声束边缘间距离。在绕射取决于障碍物与声束边缘间距离。在间距为间距为1 12 2时，产生绕射。时，产生绕射。Scattering 散射 超声的物理特性声散射 n n超声波在介质中传播过程中，如遇到小界超声波在介质中传播过程中，如遇到小界面面D D 远小于声波波长远小于声波波长的声阻抗界面时，的声阻抗界面时，则接收入射声束中能量并成为新的二次声则接收入射声束中能量并成为新的二次声源，

9、使得声波能量向四面八方发射，这种源，使得声波能量向四面八方发射，这种现象称为声波的散射现象称为声波的散射 声衰减声衰减（Acoustic attenuation）l l声波在介质内传播过程中，随着传播距离的增大，声波的能量逐渐减少，这一现象称为声衰减。声吸收声吸收（Acoustic absorption，Sound absorption）l l 吸收是声波在人体内传播或反射的过程中，由于体内组织的特性使声能耗失，耗失的能量转换为热能的现象。A-modeA-mode A A型型Amplitude mode Amplitude mode 回声以波型显示回声以波型显示型仪型仪 幅度调制型幅度调制型

10、以波幅的高低代表界以波幅的高低代表界面反射信号的强弱。面反射信号的强弱。反射强，波幅高。反射强，波幅高。反射弱反射弱，波幅低。波幅低。目前巳基本淘汰目前巳基本淘汰Brightness mode 辉度调制型辉度调制型 以不同辉度光点反射以不同辉度光点反射信号的强弱。信号的强弱。反射强则亮，反射弱反射强则亮，反射弱则暗。则暗。采用多声束连续扫描，采用多声束连续扫描，显示脏器的二维图像，是显示脏器的二维图像，是目前使用最为广泛的超声目前使用最为广泛的超声诊断法。诊断法。B B超图像由不同亮度超图像由不同亮度的像素构成，像素亮度的像素构成，像素亮度由反射回声的强弱所决由反射回声的强弱所决定。定。黑色：

11、没有反射黑色：没有反射灰色：中等反射灰色：中等反射白色：反射较强白色：反射较强 像素在屏幕上形成不像素在屏幕上形成不同亮度的层次，既为灰同亮度的层次，既为灰阶阶。灰阶（Gray scale）Motion mode B B 型的一种变异型：系在水平偏转板上型的一种变异型：系在水平偏转板上加入一对慢扫描锯齿波，使回声光点沿水加入一对慢扫描锯齿波，使回声光点沿水平方向扫描，代表时间。保留原来的深度平方向扫描，代表时间。保留原来的深度扫描线扫描线以单声束取样获得活动界面回声，再以以单声束取样获得活动界面回声，再以慢扫慢扫描方式将某活动界面展开描方式将某活动界面展开“距离距离-时间时间”曲线曲线 由于探

12、头位置固定，心脏有规律地由于探头位置固定，心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层组织和探头间的收缩和舒张，心脏各层组织和探头间的距离便发生节律性的改变。随着水平方距离便发生节律性的改变。随着水平方向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声展开成曲线，即为展开成曲线，即为M M型超声心动图型超声心动图M M型超声心动图型超声心动图多 普 勒 效 应（Doppler effect）=声源与物体作相声源与物体作相对运动时，频率增对运动时，频率增高。高。=声源与物体作背声源与物体作背向运动时，频率减向运动时，频率减低。低。=这种声波频率变这种声波频率变化的现象为多普勒化的现象为多普

13、勒效应。效应。多普勒频移多普勒频移(Doppler Shift)(Doppler Shift)多 普 勒 效 应Doppler effect 利用声波的多普勒效应，使用多种方式利用声波的多普勒效应，使用多种方式显示多普勒频移，从而对疾病作出诊断显示多普勒频移，从而对疾病作出诊断 生理性生理性 病理性病理性 无回声型无回声型 液性无回声液性无回声 胆汁胆汁 胸腹水胸腹水 衰减性无回声衰减性无回声 骨骼后方骨骼后方 纤维化后方纤维化后方 均质性无回声均质性无回声 淋巴结淋巴结 淋巴瘤淋巴瘤 低回声型低回声型 心肌心肌 甲减甲减 强回声型强回声型 包膜包膜 葡萄胎葡萄胎 全反射型全反射型 气体气体人

14、体组织的反射类型 衰减性无回声(Echo free of the attenuation)多普勒效应多普勒效应 (Doppler effect)fd=f fo =2v f o Cos /C f d=fd 为频移为频移,fo,fo 为入射超声频率为入射超声频率V V 为活动物体的速度为活动物体的速度(血流速度血流速度)C C 为介质的声速为介质的声速CosCos为移动方向与声轴方向的角度余弦为移动方向与声轴方向的角度余弦 即即(血流方向与声束探测方向间的角度余弦血流方向与声束探测方向间的角度余弦)均质性无回声 淋巴瘤B B mode mode 型型 Brightness modeBrightne

15、ss mode回声以光点显示回声以光点显示,二维空间展开二维空间展开,成为断面图像。成为断面图像。M M mode M mode M型型Time Time motion mode motion mode回声以光点显示，回声以光点显示，采用时间展开，形采用时间展开，形成波群曲线。成波群曲线。mode mode 型型Doppler modeDoppler mode频谱显示频谱显示超声射向流动的红细胞，超声射向流动的红细胞，接收到红细胞散射回声，接收到红细胞散射回声，提取提取Doppler shift Doppler shift （多普勒频移）多普勒频移）,经经处理，形成频谱显处理，形成频谱显示。频

16、谱在示。频谱在 base linebase line以上者为迎向探头的血以上者为迎向探头的血流，流，base linebase line以下者以下者为离开探头的血流。为离开探头的血流。base line彩彩 色色 多多 普普 勒勒 血血 流流 显显 示示Color Doppler Flow Imaging CDFIColor Doppler Flow Imaging CDFI 用自相关处理提取到的多普勒信息用自相关处理提取到的多普勒信息,再用伪彩色编码再用伪彩色编码,形成彩形成彩色血流图像色血流图像,叠加到二维声像图上叠加到二维声像图上,形成彩色多普勒血流图。形成彩色多普勒血流图。彩彩 色色

17、多多 普普 勒勒 血血 流流 显显 示示 Color Doppler Flow Imaging CDFIColor Doppler Flow Imaging CDFI动动态态实实时时彩彩 色色 多多 普普 勒勒 血血 流流 显显 示示 Color Doppler Flow Imaging CDFIColor Doppler Flow Imaging CDFI动动态态实实时时彩彩 色色 能能 量量 图图 Color Doppler energyColor Doppler energy 把提取红细胞散射的多普勒信息，用积分法处理。把提取红细胞散射的多普勒信息，用积分法处理。彩色图像也叠加在二维声像

18、图上。彩色图像也叠加在二维声像图上。此法与红细胞散射的能量强度有关，与频移无关，此法与红细胞散射的能量强度有关，与频移无关，故无方向性，不存在混叠。故无方向性，不存在混叠。无回声区无回声区 echo free area 低回声区低回声区 hypoechoic area 等回声区等回声区 isoechoic area 高回声区高回声区 hyperechoic area 强回声强回声 strong echo 透声区透声区 sonolucent声声 像像 图图 的的 阅阅 读读伪像又称伪差伪像又称伪差（Artifact）l l超声成像中可出现多种形式的伪差。其成因多与超声的物理特性有关，有的与仪器设

19、计性能及调节有关，有的与人体生理或病理等情况有关。混响伪像(reverberations)镜面型大界面如其两侧声阻抗差别较大，而第一界面中物质的衰减甚小或厚度甚小时最易发生。混响伪像(reverberations)多次内部混响多次内部混响 (multiple internal reverberations)(multiple internal reverberations)超声在靶超声在靶(target)内部来回反射，形成彗尾征内部来回反射，形成彗尾征(comet tail sign)，利用子宫内彗尾征可以识别金利用子宫内彗尾征可以识别金属节育环的存在。属节育环的存在。部分容积效应(parti

20、al volume effect)因声束宽度太宽，把邻近靶区结构因声束宽度太宽，把邻近靶区结构的回声一并显示在声像图上。的回声一并显示在声像图上。旁瓣伪像旁瓣伪像(side lobe artifact)(side lobe artifact)由超声束的旁瓣回声造成，在结石等强回声两侧出现由超声束的旁瓣回声造成，在结石等强回声两侧出现声影(acoustic shadow)有强反射或声衰减甚大的靶存在，使超声能量急剧减弱或消失，有强反射或声衰减甚大的靶存在，使超声能量急剧减弱或消失，致其后方没有超声到达，当然也检测不到回声，称为声影，声影可以致其后方没有超声到达，当然也检测不到回声，称为声影，声影

21、可以作为结石、钙化和骨骼等存在的诊断依据。作为结石、钙化和骨骼等存在的诊断依据。后方回声增强(enhancement of behind echo)当病灶或靶的声衰减甚小时，其后方回声将强于同当病灶或靶的声衰减甚小时，其后方回声将强于同等深度的周围回声，称为后方回声增强，囊肿和其他液等深度的周围回声，称为后方回声增强，囊肿和其他液性结构的后方会出现回声增强，可利用它作鉴别诊断。性结构的后方会出现回声增强，可利用它作鉴别诊断。折 射 声 影(refractive shadow)有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的声影，称为折射声影，这是因为超声

22、折射，使后方有一声影，称为折射声影，这是因为超声折射，使后方有一小区失照射，没有回声所致，不可误为结石或钙化。小区失照射，没有回声所致，不可误为结石或钙化。镜 面 伪 像 在良好平整的界面前方的靶，声像图上会在在良好平整的界面前方的靶，声像图上会在界面后方出现一个对称的虚像，切不可当它真的界面后方出现一个对称的虚像，切不可当它真的 主要用途主要用途1 1、检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态;2 2、检测心血管的结构、功能与血流动力学状态、检测心血管的结构、功能与血流动力学状态;3 3、鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；、鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；4 4、检测有无积液存在，并初步估计积液量；、检测有无积液存在，并初步估计积液量；5 5、随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；、随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；6 6、应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗、应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗。