超声诊断物理特性及超声伪像精选课件.ppt

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1、关于超声诊断物理特性及超声伪像第一页，本课件共有45页第一章绪论l超声医学：以处理超声波在人体内所产生的各种回声信息为基础，并以不同的可视模式显示人体脏器、组织结构及血流，用以评价脏器的位置、解剖结构、血流动力学和功能变化，还可以辅助完成多种介入性治疗。第二页，本课件共有45页超 声 医 学 Ultrasonic medicineUltrasonic medicine超 声 治 疗 Ultrasonic therapyUltrasonic therapy超 声 诊 断Ultrasonic diagnosisUltrasonic diagnosis第三页，本课件共有45页超声诊断学的主要内容l1

2、.解剖学检查 l2.血流动力学检查l3.功能性检查l4.介入性超声第四页，本课件共有45页超声检查特点l1.无放射性损伤，可视为无创检查l2.准确性，超声解剖与人体解剖结构一致l3.实时动态显示l4.便捷、所占空间小，可移动l5.经济性，费用较低l6.及时报告结果，短时间内可重复检查l7.与受检者面对面，可及时了解病人信息l8.高度的操作者及仪器依赖性第五页，本课件共有45页发展史19501950s As A型型 (A-mode)A-mode)回声图回声图 (echogram)echogram)1960s M1960s M型型 (M-mode)M-mode)M M型超声心动图型超声心动图 (M

3、-mode echocardiograph)M-mode echocardiograph)1970s B1970s B型型 (B-mode)B-mode)声像图声像图 (sonograph,ultrasonograph)sonograph,ultrasonograph)1980s 1980s 双功双功(duplex)duplex)声像图声像图+多普勒频谱多普勒频谱 (sonograph+Doppler spectrum)sonograph+Doppler spectrum)1990s 1990s 三功三功(triplex)triplex)声像图声像图+多普勒频谱多普勒频谱+彩色多普勒血流显示彩

4、色多普勒血流显示 (sonograph+Doppler spectrum+colour Doppler flow image CDFI)sonograph+Doppler spectrum+colour Doppler flow image CDFI)1990s 1990s 三维三维 立体声像图立体声像图(3(3 diamentions)diamentions)第六页，本课件共有45页新技术l1.超声造影l2.介入超声l3.组织多普勒技术l4.弹性成像技术l5.血管内超声l6.超声组织谐波成像l7.其他，应变与应变率、斑点追踪等第七页，本课件共有45页第二章超声诊断的基础及原理超声的物理特性超

5、声的物理特性超声是机械波，具有波长（超声是机械波，具有波长（）、）、频率（频率（f f）和传播速度（）和传播速度（）f f第八页，本课件共有45页超声的传播超声的传播超声的定义：超声为一种高频振动的机械波，超声的定义：超声为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能听到的声波频率的上限。其频率超过人耳能听到的声波频率的上限。人耳可以听到的声波频率：人耳可以听到的声波频率：2020000Hz（20KHz）超声的频率：超声的频率：20000Hz（20KHz）常用的诊断用超声频率：常用的诊断用超声频率：2.210MHz第九页，本课件共有45页超声的速度（超声的速度（c）在不同的组织中的传播速度在不同的组

6、织中的传播速度l超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介质中其超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介质中其声速也会发生改变。声速也会发生改变。l一般说，固体物含量多，声速高；含水多，声速低；一般说，固体物含量多，声速高；含水多，声速低；含气脏器中的气体，声速最低。含气脏器中的气体，声速最低。l根据超声的传播速度，把人体组织分为三类：根据超声的传播速度，把人体组织分为三类：1，软组织，软组织 2，骨与软骨，骨与软骨 3，含气脏器，含气脏器第十页，本课件共有45页超声的波长（超声的波长（）l=c/fl在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系成反比成

7、反比第十一页，本课件共有45页超声波的发射与接收超声波的发射与接收声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将电能转声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将电能转换成声能逆压电效应换成声能逆压电效应声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲（电声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲（电能）正压电效应能）正压电效应声波的接收声波的接收声波的发射声波的发射换能器（其主要材料换能器（其主要材料为压电晶体）为压电晶体）第十二页，本课件共有45页各种探头（换能器）各种探头（换能器）3.5MHz凸阵探头凸阵探头7.5MHz线阵探头线阵探头3.5MHz扇形探头扇形探头穿刺探头穿刺探头腔内探头腔内探头术中

8、探头术中探头第十三页，本课件共有45页声场声场声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其 周围的空间范围周围的空间范围近场：靠近探头的部分，声束比较平行近场：靠近探头的部分，声束比较平行远场：远离探头的部分，声束开始扩散远场：远离探头的部分，声束开始扩散声束：超声所经过的空间声束：超声所经过的空间束宽：声束横断面的直径束宽：声束横断面的直径声轴：代表声束主方向的中心轴线声轴：代表声束主方向的中心轴线近场近场远场远场声轴声轴第十四页，本课件共有45页分辨力分辨力超声诊断中重要技术指标。分为基本分辨力及图像分辨力。基本分辨力：单一声束线上所测出的分辨两个细

9、小目标的能力。分类：l 轴向分辨力 axial resolutionl 侧向分辨力 lateral resolutionl 横向分辨力 transverse resolution（国内误称厚度分辨力）第十五页，本课件共有45页轴向分辨力轴向分辨力：沿声速轴线方向的分辨力。侧向分辨力：侧向分辨力：与声束轴线垂直的平面上，在探头长轴方向的分辨力。横向分辨力：横向分辨力：与声束轴线垂直的平面上，在探头短轴方向的分辨力。侧向分辨力侧向分辨力横向分辨力（厚度）横向分辨力（厚度）轴向分辨力轴向分辨力第十六页，本课件共有45页人体组织的声学参数人体组织的声学参数密度密度声速声速声特性阻抗（声特性阻抗（Z）密

10、度与声速的乘积密度与声速的乘积 Z c（：密度密度 c:声速声速 ）界面界面 不同声阻抗组织之间形成的接触面不同声阻抗组织之间形成的接触面 大界面：大界面：波长波长 小界面：小界面：波长波长第十七页，本课件共有45页指向性：当声源直径大于在人体中传播指向性：当声源直径大于在人体中传播的波长时，此时声束具有指向性的波长时，此时声束具有指向性可以用声源直径（可以用声源直径（D）与波长（与波长（）比值比值衡量衡量 D/10,指向性差；指向性差；D/20，指向性指向性好好第十八页，本课件共有45页人体组织对入射超声的作用人体组织对入射超声的作用人体组织对入射超声可产生多种物理现人体组织对入射超声可产生

11、多种物理现象，表现为声像图的各种特征象，表现为声像图的各种特征第十九页，本课件共有45页 超超 声声 散散 射射 scatteringscattering 反反 射射reflectionreflection 折折 射射refractionrefraction 衍衍 射射difrationdifration全反射全反射total reflectiontotal reflection 衰衰 减减attenuationattenuation 会会 聚聚convergenceconvergence人体组织对入射超声的作用人体组织对入射超声的作用 H人人 U M A N体体 B O D Y U L T

12、R A S O U N D 发发 散散 divergencedivergence多普勒效应多普勒效应 Doppler effectDoppler effect第二十页，本课件共有45页1、散射散射：遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的能量向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性能量向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性l提示了脏器内部细小提示了脏器内部细小结构的回声信息，是结构的回声信息，是超声成像研究内部结超声成像研究内部结构的重要依据构的重要依据第二十一页，本课件共有45页2、反射：反射：入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵守斯入射声束遇到

13、大界面产生反射现象。大界面反射遵守斯涅尔（涅尔（Snell）定律：定律：1.入射和反射回声在同一平面上；入射和反射回声在同一平面上；2.入射声束与反射声束在法线的两侧；入射声束与反射声束在法线的两侧；3，入射角与反，入射角与反射角相等射角相等 反射的能量大小取决于界面两侧反射的能量大小取决于界面两侧介质的声特性阻抗差。相差越大，介质的声特性阻抗差。相差越大，反射率越大，当大到一定程度可反射率越大，当大到一定程度可造成超声能量的全部反射，不再造成超声能量的全部反射，不再达到深部组织；相反，如果差值达到深部组织；相反，如果差值较小，反射则较少，大部分超声较小，反射则较少，大部分超声能量透射到深部组

14、织，反射能量能量透射到深部组织，反射能量较低时可造成图像上不能显示较低时可造成图像上不能显示第二十二页，本课件共有45页3、折射：折射：入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦比值与界面两侧的声速比值相等比值与界面两侧的声速比值相等 sina/sinb=c1/c2第二十三页，本课件共有45页4、全反射：全反射：如第二介质中的声速大于第一介质，如第二介质中的声速大于第一介质，则折射角大于入射角。入射

15、角增大至某一角度时，则折射角大于入射角。入射角增大至某一角度时，可使折射角等于可使折射角等于90，即折射声束与界面平行。，即折射声束与界面平行。此时的入射角名：临界角。入射角大于临界角时，此时的入射角名：临界角。入射角大于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，称为全反射。折射声束完全返回至第一介质，称为全反射。第二十四页，本课件共有45页5、衰减衰减（衰减为反射、散射及吸收的总和）（衰减为反射、散射及吸收的总和）衰减与选用的频率及传播的深度成正比衰减与选用的频率及传播的深度成正比第二十五页，本课件共有45页6、多普勒效应（多普勒效应（DOPPLER）超声在探测移动目标时，其回声频率发生变化利用

16、多超声在探测移动目标时，其回声频率发生变化利用多普勒效应可检测血管内有无血流，及血流方向和血流普勒效应可检测血管内有无血流，及血流方向和血流速度速度正频移正频移负频移负频移第二十六页，本课件共有45页常见的超声效应与图像伪差常见的超声效应与图像伪差混响效应混响效应 声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，又第头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，又第二次进入体内，形成多次反射。混响效应多见膀二次进入体内，形成多次反射。混响效应多见膀胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。第二十七页，本课件共有45

17、页混响伪像。（混响伪像。（a a）图示超声波在两个强反射界面之间重复反射。（）图示超声波在两个强反射界面之间重复反射。（b b）显示器显示多发等距信号向深场延伸。（显示器显示多发等距信号向深场延伸。（c c）新生儿可触性肿物超声横）新生儿可触性肿物超声横断成像显示混响伪像（箭）。（断成像显示混响伪像（箭）。（d d）胆囊超声长轴成像显示由罗）胆囊超声长轴成像显示由罗-阿氏窦阿氏窦内胆固醇结晶引起的彗星尾伪像（箭头）。这一发现诊断为胆囊腺肌症。也内胆固醇结晶引起的彗星尾伪像（箭头）。这一发现诊断为胆囊腺肌症。也可见胆囊结石声影。可见胆囊结石声影。(MyraK.Feldman,MDSanjeevK

18、atyal,MDMargaretS.Blackwood,MS,RadioGraphics2009;29:11791189)(MyraK.Feldman,MDSanjeevKatyal,MDMargaretS.Blackwood,MS,RadioGraphics2009;29:11791189)第二十八页，本课件共有45页振铃效应振铃效应 声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在胃肠道及肺部。胃肠道及肺部。第二十九页，本课件共有45页 振铃伪像。（振铃伪像。（a a）图示主声束

19、遇见环形气泡伴中心包绕液体。（）图示主声束遇见环形气泡伴中心包绕液体。（b b）袋）袋状液体形成的共振引起持续的声源，并传回探头。（状液体形成的共振引起持续的声源，并传回探头。（c c）显示器显示高回）显示器显示高回声反射体伴后方线状回声。（声反射体伴后方线状回声。（d d）左侧卧位胆囊超声成像显示十二指肠内的气体）左侧卧位胆囊超声成像显示十二指肠内的气体和液体引起振铃伪像（箭头）。和液体引起振铃伪像（箭头）。第三十页，本课件共有45页镜像效应镜像效应 声束遇到深部的平滑镜面时，镜面把声波反射声束遇到深部的平滑镜面时，镜面把声波反射到与之接近的界面，靶标的反射回声沿原路再次反到与之接近的界面，

20、靶标的反射回声沿原路再次反射回探头，从而在镜面两侧距离相等显示形态相似射回探头，从而在镜面两侧距离相等显示形态相似的声像图。的声像图。第三十一页，本课件共有45页镜面伪像。（镜面伪像。（a a）在此图中，灰箭头代表预期的超声束路径。这些回）在此图中，灰箭头代表预期的超声束路径。这些回波显示正确。黑箭头显示原发超声束的另一路径。在此路径原发超波显示正确。黑箭头显示原发超声束的另一路径。在此路径原发超声束首先遇见深方反射界面。（声束首先遇见深方反射界面。（b b）深方反射界面的回波延迟返回探头，）深方反射界面的回波延迟返回探头，在显示器上错位。（在显示器上错位。（c c）在右肝水平超声长轴成像显示

21、肝右叶高回声病变）在右肝水平超声长轴成像显示肝右叶高回声病变（光标）和复制的高回声病变（箭头）与膈肌等距，位于本应是肺实质的（光标）和复制的高回声病变（箭头）与膈肌等距，位于本应是肺实质的位置。位置。第三十二页，本课件共有45页侧壁失落效应侧壁失落效应 大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生回声较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生回声失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能显示。膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能显示。第三十三页，本课件共有

22、45页l发生于圆形病灶周围有纤维包膜（声速较软组织高）情况下，当入射角大于临界角时产生全反射现象，从而导致界面下方第二介质内的失照射，即在圆形病灶的两侧侧后方显示为直线形或锐角三角形的清晰声影。侧后折射声影侧后折射声影第三十四页，本课件共有45页第三十五页，本课件共有45页后壁增强效应后壁增强效应 声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增加其衰减，为使声像图显示深浅均匀，仪器上加加其衰减，为使声像图显示深浅均匀，仪器上加入深度增益补偿（入深度增益补偿（DGC）调节系统。后壁增强效调节系统。后壁增强效应是指在常规调节的应是指在常规调节的DGC系统下所发生的

23、图像显示系统下所发生的图像显示效应。效应。第三十六页，本课件共有45页后方回声增强。（后方回声增强。（a a）图示超声束遇见局灶性低衰减物质。这一物质远端的）图示超声束遇见局灶性低衰减物质。这一物质远端的回声强度比同一深度成像断面高。（回声强度比同一深度成像断面高。（b b）肝横断超声成像显示无回声和低）肝横断超声成像显示无回声和低衰减的肝囊肿。囊肿深方的肝实质由于后方回声增强伪像错误的显示为衰减的肝囊肿。囊肿深方的肝实质由于后方回声增强伪像错误的显示为强度增加（箭头）。强度增加（箭头）。第三十七页，本课件共有45页声影声影 指在常规指在常规DGC正补偿调节后，在组织内病灶后正补偿调节后，在组

24、织内病灶后方所演示的回声低弱后接近无回声平直条状区。声方所演示的回声低弱后接近无回声平直条状区。声影系声路中具较强衰减体。影系声路中具较强衰减体。高反射体（如气体）或高反射体（如气体）或高吸收系数物体（如骨骼、结石、疤痕）下方具有高吸收系数物体（如骨骼、结石、疤痕）下方具有声影。声影。第三十八页，本课件共有45页声影。（声影。（a a）图示超声束遇见高衰减的物质。这一物质远端的回声强度比同）图示超声束遇见高衰减的物质。这一物质远端的回声强度比同一深度回声显著降低。（一深度回声显著降低。（b b）胆囊长轴超声成像显示强回声胆囊结石后方声影）胆囊长轴超声成像显示强回声胆囊结石后方声影（箭头）。（箭

25、头）。第三十九页，本课件共有45页l第1旁瓣成像重叠效应。旁瓣图重叠在主瓣图上，形成虚线或虚图。旁瓣效应旁瓣效应第四十页，本课件共有45页旁瓣伪像。（旁瓣伪像。（a a）图示多发离轴旁瓣声能遇见一个物体（黑圆）。）图示多发离轴旁瓣声能遇见一个物体（黑圆）。（b b）显示器假定从离轴物体返回的回波从主声束发出，错位并复）显示器假定从离轴物体返回的回波从主声束发出，错位并复制结构。制结构。第四十一页，本课件共有45页l病灶尺寸小于声束宽度，或者虽然大于束宽，但部分处声束内时，则病灶回声与周围组织的回声重叠，产生部分容积效应。部分容积效应部分容积效应第四十二页，本课件共有45页声束宽度伪像。（声束宽

26、度伪像。（a a）超声成像定位软件假定成像平面是虚线指明的。）超声成像定位软件假定成像平面是虚线指明的。（b b）位于周围区的物体（灰圆）产生的回波与感兴趣区物体（白方）位于周围区的物体（灰圆）产生的回波与感兴趣区物体（白方）重叠。（重叠。（c,dc,d）调整聚焦区并将感兴趣区的物体放置于聚焦区的中心（）调整聚焦区并将感兴趣区的物体放置于聚焦区的中心（c c）将去除显示的错位的回波。将去除显示的错位的回波。(e)(e)部分充盈膀胱超声长轴成像显示在应部分充盈膀胱超声长轴成像显示在应该是无回声的尿液中出现回声（箭头）。（该是无回声的尿液中出现回声（箭头）。（f f）在调整聚焦区和合适）在调整聚焦区和合适放置探头后超声长轴成像显示膀胱内回声消失。放置探头后超声长轴成像显示膀胱内回声消失。第四十三页，本课件共有45页谢谢第四十四页，本课件共有45页感感谢谢大大家家观观看看第四十五页，本课件共有45页