超声诊断的物理基础 ppt课件

超声医学的概念超声医学的概念 超声医学 (Ultrasonic medicine) 超声医学是声学、医学和电子工程技术相结合的 一门学科，是研究超声对人体的作用和反 作用规律并加以利用，达到诊断、保健和治疗等 目的的学科。包括超声诊断学、超声治疗学 和生物医学超声工程。 超声诊断学 (Ultrasound diagnostics) 研究和应用超声的物理物性，以某种方式扫查人 体、诊断疾病的科学称为超声诊断学 1 超声诊断的物理基础超声诊断的物理基础 一、超声波的一般性质 1、超声波的概念：指超过人耳听力范围的（大于 2x104Hz）声波。医学上超声诊断所用的频率范 围为（ 140） MHz。 超声波在自然界中很常见。蝙蝠和海豚就是利用 超声波的反射功能来判断物体的远近的。现代超 声医学也是利用超声波的反射性质进行超声医学 诊断的。当发射超声波进入人体内，遇到组织器 官会产生反射，收集反射波的影像，分析诊断， 即可了解组织器官的形态结构，进行超声医学诊 断。 2 超声波的物理基础超声波的物理基础 2、超声波产生的必要条件 振动是产生声波的根源，即物体振动后产生声波 。在超声成像过程中，振动的晶片做机械振动产 生超声，故探头的晶片是声源。 超声波的传播需要弹性介质，固体、液体、气体 都属于弹性介质，所以可以传播声波。真空中只 能传播电磁波而不能传播机械波（超声波属于机 械波中的一种）。在超声医学成像中，人体的组 织、器官就是介质。介质的声学特性与超声图像 关系密切。 3 超声波的物理基础超声波的物理基础 3、超声波的分类 、如果质点振动方向与声波的传播方向垂直称为横波（只 能在固体中传播） 如果质点振动方向与声波的传播方向一致称为纵波（也称 疏密波） 超声医学成像中主要应用纵波，它通过激励电压迫使探头晶 片做厚度方向的振动，对人体组织施加压力或拉力而产生 的。纵波在人体组织中传播时，使有的部位质点密集，有 的地方质点稀疏，密集与稀疏交界的部位，产生的声压最 大。 、根据发射超声的类型分为脉冲波及连续波。连续波目前 仅在连续多普勒超声仪中使用； A型、 B型、 M型及脉冲多 普勒超声仪均采用脉冲波。 4 超声波的物理性质超声波的物理性质 横波及纵波图示 上面为纵波，下面为 横波 5 超声波的基本物理量超声波的基本物理量 一、波长、频率和声速 C=f c固 c液 c气 1、同一种介质的声速只与介质的性质有关，与频率无关。 2、相同频率的超声波在不同介质中的声速是不同的 3、在同一种介质内传播时，不同频率的超声波的波长与频率成反比。 4、在不同介质中传播时，相同频率的超声波，声速不同，波长也不一样。 5、超声检查 人体软组织，通常采用超声波速度为 1540m/s。 二、声压和声强 P（声压） =（介质密度） c（声速） （质点振动速度） 声压的单位是微巴（ bar,1bar=0.1Pa） 声强指超声波在单位时间内，通过与声波传播方向相垂直的单位面积上超声强度 。（简称声强即声功率） I=p2/ c（单位 W/cm2或 Mw/cm2或 uw/cm2） 三、 声阻抗 Z= c（单位瑞利） 1瑞利 =1 /m3Xm/s=g/（ cm2s）三 6 超声成像基础超声成像基础 目前使用的超声诊断仪都是建立在回波的 基础上，其物理基础便是人体内的声阻抗 值是不同的，当声波穿过不同的组织器官 时，其回声产生相应的变化，从而可提取 各种诊断信息。 声波遇到气体时 ,被全部反射 ,不能成像。 7 超声波的传播超声波的传播 1 、超声波的介质中传播时像光线一样，通常遵循几何声学 的原则。即在均匀介质中以直线传播。遇到不同介质的分 界面时就会发生反射和折射。但是，如果物体尺寸很小， 超声波的波长与此物体的尺寸相当甚至还要大时，就会发 生散射和绕射现象 2、超声在传播过程中超声强度会随传播距离的增加而减少 ，这种现象称为超声波的衰减。主要包括在传播过程中发 生反射、折射、散射、衍射等现象时发生原来传播方向上 能量的分散。及粘滞吸收。 超声图像主要是大界面的反射和小界面的散射回收信息经过 A/D转换后形成影像。 8 超声的血流动力学基础超声的血流动力学基础 多普勒超声：应用多普勒效应，对頻移信 号通过快速傅里叶变换处理脉冲多普勒超 声信号，进行频谱分析。根据能量守恒定 律，通过 Bernoulli方程来计算和测量血流流 速及压差。 超声的生物效应：包括热生物效应及机械 生物效应以及应力效应（辐射压、辐射力 、辐射转力和超声波的流力）。 9 超声检查适应证超声检查适应证 1、常规超声（腹部、心血管、妇产科等） 2、介入性超声诊断或治疗 3、手术中超声 4、器官功能评价（心脏功能评价、胆囊收缩 功能评价、胃肠蠕动功能观察等） 5、血流灌注的评估（超声造影） 10 声像图方位的识别声像图方位的识别 横断面 矢状断面 冠状断面 斜断面（类似横断面） 11 体位及方位体位及方位 12 横断面等切面的前后左右区分横断面等切面的前后左右区分 13 横断面等切面的前后左右等区分横断面等切面的前后左右等区分 14 人体组织回声人体组织回声 1、 检查前准备？ 2、根据回声强度分为：强回声（骨骼、结石、钙化 、胸膜、肺组织）、高回声（脏器的包膜、囊肿 壁、肾窦、肝血管瘤）、等回声（肝、脾实质、 甲状腺、乳腺、睾丸实质）、低回声（肌肉、皮 下脂肪、淋巴结）、极低回声（缓慢流动的血液 、包含组织碎屑的液性包块，巧克力囊肿、皮样 囊肿，表皮样囊肿、皮脂腺囊肿、腮裂囊肿）无 回声（正常胆汁、尿液、血液、脑脊液、玻璃体 、胸水、腹水、淋巴瘤等） 15 回声图像回声图像 16 回声图像回声图像 17 超声伪像超声伪像 1、多重反射 常见于以下情况： 、充盈液体的空腔脏器：如膀胱和胆囊前壁，使原本不该有回声的液 体内出现回声，以致可能掩盖前壁的小病变 、气体与软组织界面：如肠管外腹膜壁层下的多重反射，是腹膜内游 离气体的特异性超声征象，此征象强烈提示腹腔内有游离气体；而正 常肺表面应该出现的典型 “气体多重反射 ”消失或显示不清，提示肺实 变或不张；这些征象有诊断意义。 、光滑的大界面远侧：如肝包膜或脾包膜的后方可能因为多重反射的 叠加而回声增强或结果模糊，可能掩盖病变的显示，或使较小的无回 声囊性病变酷似实质性肿瘤。 强反射体的多重反射：如接近体表的金属异物，可能显示在与实物等 距离的部位，易造成异物位置的误判。 使用组织谐波成像能较好的抑制多重反射伪像，提高图像清晰度。 18 多重反射伪像多重反射伪像 19 超声伪像超声伪像 2、振铃伪像 也称 “内部混响 ”“彗星尾 ”，出现于体内的强反射体之 后。如肝内胆管内的气体，胆囊壁内的结晶体、 眼球内的异物、宫内节育器、心脏内的金属人工 瓣膜等。 3、镜面伪像：典型的镜面伪像例子是膈下肝实质或 脾实质内的肿瘤回声对称的出现在膈上方。又如 ，高度充盈的膀胱，其前壁及前方的组织以光滑 的后壁为对称轴显示在盆腔内，酷似盆腔巨大囊 肿。而膀胱后方的子宫及直肠则不能显示。 20 镜面伪像镜面伪像 21 超声伪像超声伪像 4、折射伪像 有棱镜效应。如经腹壁横断面扫查时，由于声波的折射发 生传播方向改变，使腹主动脉可能出现重复（ 2个）伪像 。 折射引起的声束方向偏移除了引起反射体的位置偏移，还 可能使透射声能减少，导致后方的实质脏器回声减低，如 肝脏横断面时，钝圆形的尾状叶常出现回声减低区，容易 误认为肿瘤。回声失落现象也与折射有关。当入射声束 与界面夹角达到足够大时，因折射而偏移的声束将不能返 回到探头而引起回声失落。如囊肿的侧壁、有明显包膜的 肿瘤侧壁声影。细管状结构（胆管、导尿管等）的横断面 ，声像图呈现无侧壁的 “小等号 ”（ “=”）状。 22 侧壁回声失落、后方回声增强、声侧壁回声失落、后方回声增强、声 影影 23 超声伪像超声伪像 5、声影：指后方回声明显减少或消失的声像图表现 。 产生声影的原因有 显著的声衰减，见于结石、疤 痕、软骨等衰减系数很大的介质 声阻抗差很大 的界面，如骨骼、气体等 入射声束与较光滑界 面夹角较大，造成全反射，如囊肿等的侧壁声影 。这些因素引起后方组织结构基本不能显示，类 似物体遮挡光线形成的影子。 一方面它对超声诊断及鉴别诊断提供重要信息，而 另一方面由于较宽声影遮挡了后方组织的回声， 可能造成漏诊。如大量结石声影可以完全掩盖胆 囊癌的回声。 24 声影声影 25 6、后方回声增强、后方回声增强 26 7、声束厚度伪像、声束厚度伪像 相当于 CT中的部分容积效应，相邻的组织可 以叠加成像在同一位置，如小囊肿内及大 囊肿、膀胱近壁处的低回声，为周边组织 的回声。 在超声导向下对小病变穿刺时，贴近病变但 不在病变内的穿刺针若同时在声束厚度内 ，则两者在声像图上重叠显示为穿刺针在 病变内，这种伪像常对操作者产生误导。 27 声束厚度伪像声束厚度伪像 28 8、旁瓣伪像、旁瓣伪像 较大的胆囊或膀胱结石 ，含气肠管。宫内节 育环等常引起旁瓣伪 像。 29 9、声束伪差或伪像、声束伪差或伪像 超声仪器的成像及测量都是按照人体软组织的平均 声速 (1540m/s)设置的。 对于一般软组织（肝脾等）超声成像及测量不会产 生明显影响， 但对于声速过慢或过快的组织，却 会造成不可忽视的影响。如，脂肪声速较慢，但 是脂肪成像时会产生一个比实际大小要的的图像 ，测值也会过大。 而对于声速过快的骨骼等测量时测值则会过小。 30 多普勒超声伪像多普勒超声伪像 一、脉冲多普勒伪像 1、脉冲多普勒混叠 2、频谱缺失（ 声束与血流夹角过大；应尽量小于 60 滤波过高 增益过低 检测速度范围过大） 3、基线对称的频谱 二、彩色多普勒伪像 1、彩色信号衰减伪像 2、壁滤波或检查速度设置过高，导致低速血流信 号不显示 3、彩色增益过低，导致高、低速血流均不显示 4、闪烁伪像 。呼吸，肠蠕动，说话等均会造成闪烁伪像 5、镜面反射伪像（同二 维镜面伪像原来）。 6、快闪伪像：多见于肾盂、输尿管、膀胱表面 有结晶的不光滑尿路结石 7、混叠伪像：表现为彩色血流信号呈多色 镶嵌的 “马赛克 ”状，亦称彩色镶嵌，使血流方向、速度表达错乱。 8、 声束夹角过大，导致血流信号不显示。（应调至 60 以下） 9、彩色 血流信号 “外溢 ”：彩色增益过高，彩色优先过高、脉冲重复频率及滤 波设置过低、取样框过小都会导致彩色血流信号外溢伪像。 10、开花 伪像：静脉注射微泡造影剂，血液内的微泡强散射可以使彩色血流信 号显著增强，特别是不断破裂的微泡会产生强大的声流，致使彩色血 流信号的强度显著增强，呈开花状。 31 超声诊断报告书写超声诊断报告书写 4、超声诊断常用术语与报告书写 #超声诊断属于医学影像学诊断，它不同于病理