超声基础

超声诊断学概论PrincipleofUltrasonography概念超声诊断学发展史超声波物理特性人体组织声学特性超声仪器成像原理超声诊断学概念超声诊断学是研究和应用超声的物理特性，以多种方式检查人体、诊断疾病的科学。。------现代三大医学影像诊断技术之一US----首选CTMRI优势：无创、精确、方便。国际超声发展史1880年，法国人发现压电效应；1917年，法国人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1990年，奥地利Kretz公司制成3D扫描器，并使之商品化。超声诊断发展简史–70年代以前A型超声(一维)M型超声昆明医学院附一院超声科超声诊断发展简史–当今·自然界的波动分两大类：电磁波和机械波。·电磁波是由于电磁力的作用产生的：无线电波、红外线、可见光、紫外光、X射线。·机械波是由于机械力（弹性力）产生的机械振动在介质中的传播，它传播的是机械能量，并且仅能在介质中的传播。什么是超声波超声波：指频率超过2万赫兹（Hz）即超过人耳听阈高限的声波，属于机械波。也是质点振动方向和传播方向平行的纵波。超声诊断频率多在2～15MHz。什么是超声波λ超声波的特性波长(一个超声波周期所经历的长度λ)•振幅(超声信号的强度)•频率(每秒发射的超声波的脉冲数量f)•周期(完成一个完整的波长所需的时间T)•声速（单位时间内声波传播的距离c）TimeWavelengthAmplitudeFrequencyC=λ/Tf=1/TC=λfλ=1.5mm/f(单位为MHz)超声波的物理性质束射性：超声具有向一个方向传播的特性，好比手电筒的光束一样，称为超声束射性。界面反射如果界面比较平坦，其尺寸大于超声波长，此种界面称大界面；超声通过时发生镜面反射，回声强烈，入射声波的能量一部分返回到同一介质中，回声强度取决于两种介质声阻抗的差异。如果界面尺寸小于波长，此种界面称小界面。超声通过小界面时发生散射。界面透射超声束折射超声束反射超声束反射超声束反射超声束反射超声束透射超声束折射超声束界面衰减：质点振动在介质中传播时，引起能量的传播。随着传播距离的增加、质点振动的振幅逐渐降低，亦即超声能量逐渐减弱。此种现象称为超声的衰减。衰减的原因：吸收、散射、声速扩散。TGC昆明医学院附一院超声科当超声遇到大显著于波长的微粒(大界面)时，会发生反射和折射。1.反射(reflection)：超声遇声阻不同的大界面，产生反射。入射角过大则回声失落。2.折射(refraction)：声束经过大界面时，前进方向发生改变。可以造成测量误差。超声波在人体中的传播昆医附一院院超声科3.散射(scattering)：又称瑞利散射。超声遇到小于波长的微粒(小界面)时，向各方向散射超声。4.绕射或衍射(diffraction)：波长与介质微粒接近，声波会绕过障碍物，然后继续前进但偏离原方向。超声波在人体中的传播5.衰减(attenuation)：声束在介质中传播时，因散射、反射、扩散和等造成能量衰减。衰减的主要原因：介质对声波的能量吸收：粘滞性、热传导；反射、散射；声束扩散。超声波在人体中的传播人体组织声学参数声阻抗声特征阻抗（Z）：密度和声速的乘积，单位瑞利。Z=·Cg/(cm2·s)声阻抗差△Z,声波的反射能量与△Z成正比。声像图中回声差别主要由声阻抗差造成。空气3ºC0.0004×105脂肪1.41×105水(37ºC)1.493×105软组织1.524×105大脑1.599×105肝脏1.648×105血液1.656×105肌肉1.684×105颅骨5.571×105声强反射系数IRC=(Z1-Z2/Z2+Z1)2超声波的产生：利用逆压电效应的原理超声波如何产生超声波的接受：利用正压电效应的原理信号发生器RFSig.Proc.Module电影回放信号处理.信号采集显示控制面板VideoBusControlBus二维图像模块多普勒模块彩色血流模块ScanConvertModuleM型模块视频输出SystemCPUDisplay探头超声诊断仪工作原理显示器主机探头控制面板工作站超声诊断仪的基本结构及超声仪器的主要类型超声诊断仪器最基本的结构可分为I、II、III、IV四个部分：I产生高频脉冲交变电压；II俗称探头，发射超声并接受超声；III为回声信息的接收、处理部分；IV为显示器，显示回声信息。超声诊断仪分A型、B型、M型、D型和三维。超声设备的构成探头（换能器）：发射和接收超声波电/声转换主机：声束形成信号处理图像处理存储和传输显示器外围设备打印机、录相机等超声探头B型超声声像图的形成过程光点的产生通过正压电效应回声转变为电能，输入示波管阴极，电子束撞击屏幕，由此产生光点。光点辉度（灰阶）回声强，晶体表面电荷多电子束强，光点就亮，反之光点就暗。人体不同组织回声强度排列顺序：肺＞骨骼＞肾窦＞胰＞肝脾实质＞肾皮质＞肾髓质＞血液＞尿胆汁灰阶（GrayScale）超声光点的排列即B超图像的形成，由声束传播方向（纵向或深度方向）产生光点上下排列，并由声束扫查方向（横向或位置方向）进行左右方向排列形成B超图像。荧光屏上产生上下左右排列的光点就形成一帧切面图像，每秒钟成像16帧以上，这就是实时超声。实时（RealTime）超声超声设备工作基本原理探头显示工作方式：B型Line1Line2Line3Line4Line5Line6Line7Line8B模式：是一种辉度的模式。其图像由不同亮度的点所组成的直线构成。点的亮度代表接收到回声的振幅。通过连续扫描，二维的剖面图像不断地被更新，这就是实时B模式。换能器监视器Line12345678不同器官组织成分的显像特点1、皮肤：呈线状强回声。2、脂肪：回声强弱不同，层状分布的脂肪呈低回声。肿瘤组织中脂肪与其它组织成分混杂分布时，常呈现强回声反射。3、纤维组织：纤维组织与其它成分交错分布，其反射回声强，排列均匀的纤维瘤回声则较弱。一般纤维组织的衰减程度较明显。4、肌肉组织：回声较脂肪组织强，且较粗糙。5、血管：形成无回声的管状结构，动脉常显示明显的搏动，有时能看到红细胞散射点状回声。6、骨组织、钙化或结石，形成很强的回声，其后方留有声影。7、实质脏器：形成均匀的低回声。以肝脏为标准：脾脏回声较肝脏低而均细肾脏实质较肝脏实质回声也低胰腺回声较肝脏高而且粗糙8、空腔脏器：其形状，大小和回声特征因脏器的功能状态改变而有不同充满液体时可表现为无回声区充满含有气体的肠内容物可形成杂乱的强回声反射气体反射常曳有多重反射的斑纹状强回声，称为彗星尾征皮肤皮下脂肪腺体胸大肌肋骨正常肝脏慢性胆囊炎并胆囊结石正常胰腺正常脾脾肿大膀胱正常声像图人体的超声学结构及超声在人体内的传播规律人体由软组织、骨骼、液体组成，肺泡和胃肠道内含有气体，超声是可以在其中传播的介质。人体组织含水分越多，声衰减越低，含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越高。人体组织的衰减排列顺序：肺（含气）＞骨（钙）＞肌腱＞肾＞肝＞乳腺＞脂肪＞血液＞尿＞胆汁人体组织声学参数声阻抗声特征阻抗（Z）：密度和声速的乘积，单位瑞利。Z=·Cg/(cm2·s)声阻抗差△Z,声波的反射能量与△Z成正比。声像图中回声差别主要由声阻抗差造成。空气3ºC0.0004×105脂肪1.41×105水(37ºC)1.493×105软组织1.524×105大脑1.599×105肝脏1.648×105血液1.656×105肌肉1.684×105颅骨5.571×105超声能在液体中顺利传播，在其中传播时没有回声，传播距离长。人体实质性内脏由各种软组织组成，各种组织声阻抗值不同，但差别不大，彼此接触产生人体内无数的小界面。超声在软组织中容易传播，传播距离长，因此超声经实质性脏器时有很多小界面反射回声。超声在骨骼表面产生强烈的界面反射，超声在骨骼中传播距离极短。肺和胃肠，含有气体，超声通过时发生多次反射，超声几乎不能进入气体传播。小结：超声成像基本原理：逆压电效应、与正压电效应，反射与散射。人体不同组织回声强度排列顺序：肺＞骨骼＞肾窦＞胰＞肝脾实质＞肾皮质＞肾髓质＞血液＞尿胆汁预习：常见超声伪像多普勒效应原理思考题：为什么超声能显示人体实质脏器？为什么超声能显示人体实质脏器？人体实质性内脏由各种软组织组成。各种组织的声阻抗值不同，但差别不大，彼此接触的面产生人体无数的小界面。各种软组织对超声衰减不明显，因此超声在软组织中容易传播，传播的距离长。由于超声经声阻抗差0.1%时就有回声，因此超声经实质性脏器时有很多小界面回声。这是灰阶超声能显示器官内部结构的主要原因。超声诊断的适应范围人体一切软组织器官和含液性器官，不管是体腔内脏器还是浅表小器官器质性病变，都是超声诊断的适应症。超声图像能清晰显示眼、甲状腺、乳腺、肝、胆、胰、脾、肾、膀胱、前列腺、阴囊、睾丸、子宫、卵巢在产科，从早孕到分娩前的整个妊娠过程，都可以用超声观察胎儿发育过程，判断胎儿成熟程度及有无先天畸形，了解胎儿及脐带的状况等。全面、直观、实时地显示心脏和大血管的解剖结构，心肌、瓣膜的运动状态和血流，使先天性心脏病、心瓣膜病、心肌病及冠心病等心脏病的诊断水平显著提高。B型D型和彩色多普勒超声对周围血管疾病的检查诊断有较高的价值。对于非典型的病例，必要时，可在实时超声引导下，穿剌行细胞学或组织学检查，以明确诊断。九、声像图观察的内容体位标志，探头的位置图像的观察内容a、边缘回声b、内部回声c、后方回声扫描模式B-型M-型Pt’sHeadAnteriorPosterior由成像系统或超声本身的物理学效应造成的图像畸形或与真实解剖结构的差异，统称伪像。常见伪像有：混响效应、镜像效应、声尾、侧壁声影、声影、旁瓣效应等常见超声伪像(Artifact)伪像:随传播而增强有些结构如囊肿和肿瘤结构均一，而衰减较少，使病灶远处信号增强。从不同的角度进行扫查可以消除这种伪像，尽管这种伪像可被看作是一个诊断标准。超声经过声阻抗大的大界面，界面与探头之间多次反射。混响效应(reverberation)常见超声伪像振铃效应(ringingeffect，又称声尾)：声反射系数高的介质中，声反射被重复多次。镜像效应(mirrorartifact)伪像：镜面伪像强反射介面垂直于声束可在介面两侧产生双影或镜像.当肋缘下向上扫查右肝和横膈时，声束遇到膈—肺界面会发生全反射和镜面伪像。通常声像图上，膈下出现肝实质回声（实象），膈上出现对称性的肝实质回声（虚象或伪像）；若膈下的肝内有一肿瘤或囊肿回声（实象），膈上对称部位也会出现一个相应的肿瘤或囊肿回声（虚象或伪像）。声像图上虚象总是位于实象深方。右侧胸腔积液时，膈—肺界面被膈—胸水界面取代，只能显示膈下肝脏和膈上胸水，上述镜面反射消失，镜面伪像不可能存在。OriginaltargetMirrorimageEqualdistance伪像:声影在超声扫描成象中，当声束遇到强反射（如含气肺）或声衰减程度很高的物质（如瘢痕、结石、钙化、肿瘤）时，在其后方出现条带状无回声区即声影。边界清晰的声影（clearshadow）对识别瘢痕、结石、钙化灶和骨骼时很有帮助；边缘模糊的声影（dirtyshadow）常是气体反射或彗星尾征的伴随现象。慢性胆囊炎并胆囊结石伪像:部分容积效应（SliceThickness）亦称切片（断层）厚度伪像成像切面越薄越能更好地分辨目标结构，而较厚的切面则产生部分容积的平均，产生假像，从而使有些细微结构不能显示。产生的原因是：超声束较宽，即超声断层扫描时断层较厚引起。例如，肝的小囊肿内可能出现一