超声波技术在医学上的应用

1IT专题课程报告题目:超声波技术在医学上的应用姓名:学号:同组学生:xx大学xx学院二零一三年四月2超声波技术应用综述——超声波在医学方面的应用摘要：本文首先介绍了超声波的一些重要特性，然后重点介绍了超声波技术在医学上的一些应用。重点围绕超声波技术在医学诊断与检测、医学治疗、手术这几个方面展开，并指出了超声波技术在医学中的发展趋势及对今后发展的展望。关键词：超声波医学应用1引言世界上最早发现超声波的人是意大利科学家斯帕拉捷，是他从蝙蝠的身上发现了超声波的存在，之后再加之一些科学家的研究终于发现了超声波。所谓超声波，是指人耳听不见的声波，它是超过人们所能听到的频率的一种声波。正常人的听觉可以听到20赫兹（Hz）~20千赫兹（kHz）之间的声波，超过20千赫兹的声波称为超声波。超声波是声波大家族中的一员，和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能量和动量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。1942年，超声波第一次被应用到医学上。奥地利医生杜西克首次用超声技3术扫描脑部结构；到了60年代，医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医学诊断不可缺少的工具。应用在医学中的超声波诊断已经成为医学上三大影象诊断方法之一，与X线、同位素分别应用于不同场合，例如超声波理疗、超声波诊断、肿瘤治疗和结石粉碎等。2超声波的物理特征超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与可听声波的规律没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性：2.1传播特性超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，它在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，该特性就越显著。所以超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。当其强度超过一定值得时候，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响/改变一只破坏后者的状态、性质及结构。这个特性就可以用于医学中的治疗。2.2功率特性当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。超声波作为一种波，当超声与传声媒介相互作用时，易于携带有关传声媒介状态的信息，这就有利于其在医学中作为探测或负载信息的媒体或媒介，如B超等。42.3空化作用当超声波在介质的传播过程中，存在一个正负压强的交变周期，在正压相位时，超声波对介质分子挤压，改变介质原来的密度，使其增大；在负压相位时，使介质分子稀疏，进一步离散，介质的密度减小，当用只够大振幅的超声波作用于液体介质时，介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离，液体介质就会发生断裂，形成微泡。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，且加速溶质的溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。2.4多普勒效应多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大，改变就越显著，这就是“多普勒效应”。例如：远方急驶过来的火车鸣笛声变得尖细（即频率变高，波长变短），而离我们而去的火车鸣笛声变得低沉（即频率变低，波长变长），就是多普勒效应的现象。和一切应力波相似，超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，波的强度会逐渐衰减，这种现象称为超声的衰减。引起衰减的主要原因是介质对超声的吸收，超声波的频率越高介质的吸收就越多，使得波强在原传播方向上的能量逐渐衰弱。而这些散失的能量都转换成了热能，这又被称为超声波的热效应。近年来，一种超声脉冲多普勒血流测量技术在临床医学上开始广泛应用。53超声波在医学中的应用3.1超声波在医学检验中的应用医用超声诊断仪是声纳原理和雷达技术相结合的产物，超声诊断主要研究如何利用各种人体组织声学特性的差异，来区分不同组织，特别是区分正常和病变组织。超声波在组织中的传播规律及组织诊断信息方法，是超声诊断的物理基础。根据均匀介质中声波的传播理论及研究结果，具有不同密度、不同声速等理化特性的生物组织器官，对外来的超声波能量将产生反射、透射、散射、衰减和非线性效应等现象；对于运动的组织，还会产生多普勒效应。通过提取、分析或显示这些生物组织经超声波作用后的信息，就可以洞察生物组织的内在特性。医学诊断上使用的能级为(1～10)Mw／cm左右，远小于出现非线性效应的能级0．5Mw／cm。因此，我们利用超声波来携带或传递生物组织内部信息，从而达到无创伤超声诊断的目的。3.1.1利用超声波的反射折射原理根据超声波反射折射原理，可知若将超一束超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时就会发生反射及折射现象。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同，医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线，或影像的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变，便可诊断所检查的器官是否有病。利用医学超声检查,可以做到探查与提取人体的生理和诊断信息的目的，具有安全,无痛,适用面广,直观,可重复检查,灵活及廉价等一系列的优点，成为当代医学图像诊断中的重要技术之一。目前,根据不同的成像原理,超声波诊断方法可以分为A型、B型、M型及D型四大类。A型A型是以波形显示组织特征的方法，主要用于测量器官的径线，以判定其6大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性，如实质性，液体或是气体是否存在等。A型超声波诊断仪在临床上应用十分广泛[1]。主要探测部位有肝、胆、脾、胃、眼、脑等器官和泌尿生殖系统。尽管目前已有较先进的B型、P型、BP型、C型、M型等超声波诊断仪问堡，但其基本理都是在A超的基础上发展正而来的，又由于它们的价格比较昂贵，我国经济不是很发达的地区的医疗部门还无力购买这些诊断仪，因此，对A超进行较为深入的研究，更加合理的利用A超诊断疾病，仍然具有十分重要的意义[2]。B型B型用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时，首先将人体界面的反射信号转变强弱不同的光点，这些光点可通过荧光屏显现出来，这种方法直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断[3]。B型超声波诊断技术现已发展到彩色多普勒血流显像诊断技术。B超是在A型超声诊断技术(简称A超)的基础上发展起来的。A型是一维超声诊断技术，是将声束传播位置上的组织按距离分布的回波信息在显示器上以幅度调制形式显示，并从回波的幅度大小、形状及位置进行诊断。B型成像技术是使组织的一个断面层上的超声回波信息(组织内的散射、反射回波信息)以二维分布形式在显示器上以亮度调制形式显示，并利用图像来确定相应的组织位置进行诊断。B型超声波诊断仪由于特有无创性检查技术、信息量丰富，具有灰阶的切面图像，接近于解剖真实结构、对活动介面能作动态的实时显示，因而广泛用于在人体内部脏器的轮廓及其内部结构、表浅器官内布组织探测、诊断及术后观察和治疗上[4]。[1]方舸,吴强,巫琦,辅皋鸣.超声波在医学中的应用.医疗装备.2012(7).-13-16[2]石永锋.A型超声波诊断仪的游标原理及开发应用.齐齐哈尔医学院学报.199617(3).-221-222[3]方舸,吴强,巫琦,辅皋鸣.超声波在医学中的应用.医疗装备.2012(7).-13-16[4]曹扬.B型超声波诊断仪的发展趋势及采购选型.中国政府采购.2006(6).-37-407妇产科诊断方法：（1）静注速尿法如患者无尿，病人又为急诊超声或本人急于超声检查者，排除肾衰，可嘱医生静注25％葡萄糖20mlJJ~速尿20rag静注，一般注射后15-20minRIJ可检查。（2）膀胱注水法如患者无尿，又急于确诊和手术，比前者更为迅速的是用导尿法将灭菌生理盐水注入膀胱，注入量为看清子宫即可，一般在400-500ml，同样方法，将膀胱尿液全部导出，还可与膀胱尿潴留、卵巢囊肿、膀胱憩室相鉴别。（3）探头加压法可通过探头压缩被覆盖的软组织来改善图像质量。在膀胱尿液较少时，探头加压即可分辨出前倾子宫轮廓、早孕妊娠囊、中等附件瘤等。（4）斜切扫查法由于卵巢位于膀胱的后外侧，行卵巢正上方的纵切扫查，难以获得卵巢图像，置探头于所需要显示卵巢对侧膀胱上，与膀胱表面成一定角度的声束斜行通过膀胱显示对侧的卵巢。注意，勿将子宫基底部的宫角与卵巢相混淆，卵巢较前者更位于外侧，且在形态、结构上与子宫不同。（5）吸气鼓肚法对疑有盆腔肿块的病人，嘱其深吸气或反复鼓起腹部，这样可见腹壁抬起，肠管—匕下运动。可鉴别肿块与腹壁有无粘连，是否与肠管同步运动，从而鉴别是否盆腔肿物，对子宫浆膜下肌瘤可见它不与腹内容物运动，且与子宫位置恒定。（6）腹部触诊法对从腹部触及到的较大肿块，临床多可做出诊断。B超只需定位，定性，配合探头触诊看其活动度，与子宫附件、膀胱的关系，有无可压缩，触诊后内部有无活动物体，有无压痛等。（7）内诊活动法对于盆腔肿物经腹部检查不能定其部位，可请妇科医生配合做内诊，将子8宫或肿块上下、左右、前后活动，在超声观察下确定子宫位置，活动度与肿块关系，如子宫肌瘤与子宫分不开，附件瘤可分开。（8）子宫探针法由于某种原因常使子宫不易辨认，如子宫肌瘤较大，形状不规则或盆腔炎}生包块与子宫粘连等情况，可以嘱妇产科医生协助在超声监视下将探针送入官腔。在B超下可清楚的见强回声光带，如有肌瘤阻挡可阻止探针深入，这样可明确子宫位置及周围回声关系。同理还可在超声监视下，帮助取出折断的节育环。（9）变换体位法嘱病人左右侧卧位或立位探查，肿物由水平分界线仍保持水平时，如畸胎瘤的脂液分层征。由于比重决定，证实其为两种流体的分界面。在探查头位妊娠、前置胎盘时，由于胎头干扰，可嘱患者臀部垫枕头，使胎儿向宫底方向运动，必要时上推胎头，胎头上升暴露子宫内口，便于超声检查，同样方法对羊水过多症、无脑儿也适用。（1O）宫腔注水法将妇产科输卵管通液术方法用B超下监视，这样除患者主观感觉和操作者推注流体有无阻力及推注速度外，B超可清楚地观察到输卵管内回声移动，管腔有无扩张、宫旁有无液体，从而确定输卵管是否双侧通畅，一侧不畅或双侧不畅。（11）子宫托起法对于子宫后位B超观察较为困难，当妇科医生协助用内诊法将子宫托起，使后位变成水平位后，在B超下观察子宫形态较为满意。（12）膀胱充盈法作为观察盆腔脏器的透声窗，膀胱充盈欠佳时，子宫底、卵巢及肿物显示不清。膀胱过度充盈时，卵巢及肿物被推移出盆腔不易观察，又使子宫直肠窝积液可能变模糊，宫内早孕或小的宫腔内肿物可能被度充盈压缩而不易观察。检查前置胎盘时，膀胱不可过度充盈以免使子宫移位使下段扭曲变形，可使宫颈位置后移，或因压迫子宫下段并将子宫下段误认为宫颈内口，为了明确是否前置及程度，需排出部分尿液，复查卜2次，仔细观察胎盘附着部位的变化。9（13）膀胱排空法对于盆腔较大的囊性病变需排空尿以后再复查，然后看肿物是否消失，不要轻信患者口供，因膀胱尿潴留可误为囊肿，这样还可与膀胱憩室鉴别。（14）定期复查法由于疾病的复杂性，发展变化胜，许多疾病一种图像，一种图像又可多种疾病，所以，我们要留有余地，不要轻易下结论，嘱其定期复查，如早孕35d左右，妊娠囊不明显者，早孕40d左右疑是胚胎停止发育着，均可嘱其一周后复查，看有无孕囊及胎心搏动，另外对疑有炎性包块抗炎前后对比，卵泡发育观察，流产前后动态观察，卵巢赘生物与非赘生