超声基础(南医临床)_七年制

1、超声医学发展概况v1880年法国居里兄弟发现压电效应v直到1917年法国朗之万才应用压电原理进行超声探测，并于1921年发展成声纳v1942年奥地利K T Dussik使用A型超声装置型超声装置，用穿透法探测颅脑。v1952年美国D H Howry开始研究超声显像法，并于1954年将B超应用于超应用于临床临床。v1954年瑞典I Edler首先用M型超声诊断仪检查心脏型超声诊断仪检查心脏。v1972年G Kossofff提出灰度回声图概念，在20世纪70年代中后期采用了灰阶及DSC技术，明显改善图像质量，实时超声显像开始受到重视，80年代是B型超声发展最迅速的时期。v彩色血流图（彩色血流图（C

2、FM）直到1983年才由日本Aloka公司首先研制成功。v1991年美国ATL公司推出世界第一台全数字化超声系统后，全数字化技术即成为90年代和目前发展的方向，它使超声诊断系统的水平进入一个新阶段。机械波（机械振动在介质中的传播）电磁波（变化电场和变化磁场在空间的传播）机械波与电磁波有着本质的区别 波源是机械振动 在介质中传播 波源是电磁振荡 在真空中也能传播但它们又都遵循波的共同特征 两类波都以一定的速度向前传播能量，并且具有反射、折射、衍射等现象。听力范围（hearing range）(audible sound) Huamns(人类)20 Hz 20,000 HzAnimals(动物)0

3、.1 Hz 200,000 Hz(a much wider range than utilized by humans )次声：频率低于20Hz的波动称为次声；声波：频率在20 Hz 20,000 Hz的波动称为声波；超声波：频率在超声波：频率在20,000 Hz的波动称为超声波。的波动称为超声波。InfrasoundAudioUltrasound0Hz 20Hz 20kHz 医用超声诊断频率多选取2MHZ10MHz之间波长(wavelength)：两个相邻振动波峰间的距离为波长。波速(wave velocity)：每秒声波传播的距离为波速(C)。频率(frequency)：一秒内出现振动波的

4、次数为频率(f)，其单位为赫兹(Hz)。TimeWavelengthFrequencyMaterialSpeed (m/s)Air330 m/sLung 500 m/sFat1450 m/sBrain1520 m/sMuscle1580 m/sLiver1550 m/sKidney1560 m/sSoft Tissue1540 m/sBone4000 m/s利用超声波的定向发射性质，可以探测水中物体（声纳）超声探伤，探测工件内部缺陷医学上利用超声波来显示人体内部结构，用来探测人体内部病变Convex120n120nSectorLinear120n压电效应压电效应 超声波的产生诊断用超声波一般应

5、用压电元件压电元件所产生的压电效应压电效应，即电能与机械能的相互转换而发生。 压电效应正压电效应：由外力作用引起的电介质表面荷电效应，称为正压电效应。逆压电效应：由在交变电场作用下，晶体将产生几何变形，称为逆压电效应。 能量转换能量转换（电能与机械能的转换）（电能与机械能的转换）正压电效应逆压电效应超声波的传播超声波的传播 超超 声声 透透 射射transmissiontransmission 反反 射射reflectionreflection 折折 射射refractionrefraction 衍衍 射射difrationdifration 散散 射射scatteringscattering

6、 衰衰 减减attenuationattenuation 吸吸 收收absorptionabsorption H U M A N B O D Y U L T R A S O U N D声阻抗声阻抗声阻抗Z：定义为介质的密度与介质中声速c 的乘积。反映了介质中的密度与弹性。是介质传播超声波能力的重要物理量。Z= c介质名称介质名称密度密度(g/cm3)声速声速(m/s)特性阻抗特性阻抗(105瑞利瑞利)空气0.0012933320.000429水0.993415231.523血液1.05515701.656脂肪0.95514761.410肝1.05015701.648肌肉1.07415681.6

7、84颅骨1.65838605.571界面界面 两种声阻抗不同的物体的接触处称为界面。小界面界面小于声速波长称小界面大界面界面大于声速波长称大界面反射其反射角等于入射角 ir散射声波将使其成为新的声源向四面八方发射itC1C2折射i.0，C1C2ti散射回超声探头的能量只是它向各个方向上散射能量中的很小一部分，称背向散射 反射的能量由反射系数R决定反射系数 结论：超声波在界面上反射的大小取决于界面两边超声波在界面上反射的大小取决于界面两边介质的声阻抗差及超声波的入射角介质的声阻抗差及超声波的入射角。 当Z1Z2时, 则R0，无反射; 当Z1Z2或Z1Z2时，则R0,有反射; 如Z1Z2或Z1Z2

8、时，产生强反射。21212ZZZZR多普勒效应多普勒效应 （Doppler EffectDoppler Effect） 1842 年奥地利天文学家Christian Doppler首先描述了由他观察到的来自星球光色的变化。当星球与地球相向运动时，光谱向紫色端移动。同时发现当星球与地球背向运动时，光谱向红色端移动。Doppler BasicsDoppler BasicsTarget (fixed)Transmit Signal (ft)Receive Signal (fr)Doppler BasicsTransmit Signal (fo)TransducerReceive SignalTarg

9、etTransmit SignalTarget入射的超声遇到活动的界面，反射回声频率发生改变。变化的频率（增减）称为多普勒频移。多普勒原理适用于电磁波和机械波。（Doppler theory is applicable to both light and sound）在诊断超声中，多普勒效应应用于无创测量血流和人体组织的运动。计算实例计算实例C D Df= 2 focos q qVB-ModeM-ModeDoppler-ModeCDFI 从回波的频率变化来判断引起回波的客体本身的运动方向和速度基于回波的幅度或频移来传递组织的信息 超声脉冲的回波幅度，此幅度的物理基础是人体内声阻抗的不连续分布型

10、诊断法型诊断法B-mode stands for Brightness mode仪器显示屏以不同的辉度表示界面回声信号的强弱，回声信号强则亮，回声信号弱则暗，称灰阶成像。型诊断法成像原理型诊断法成像原理 仪器显示屏以不同的辉度表示界面回声信号的强弱ACB思考：比较A、B、C三点处所代表组织回声强度的大小.A最小，C最高。胆囊结石频移信号的显示方式频移信号的显示方式频谱显示（PW,CW）彩色多普勒血流显像（CDFI）CDFI(color Doppler flow imaging)CDFI(color Doppler flow imaging) 系在B模式显示二维声像图的基础上，采集相应的多普勒信

11、号，并进行彩色编码，以实时显示血流信号的方法。目前的超声诊断仪器已能实现B、CDFI、D模式的三同步显示。从而为超声诊断增加了大量血流方面的信息。 CDFICDFI输出显示方式输出显示方式 速度显示血流方向用红色与蓝色表示，通常红色代表朝向探头方向的血流，蓝色代表背离探头方向的血流。速度的大小以色彩的亮度来表示。明亮的颜色表示血流速度快，深暗的颜色表示血流速度慢。 方差显示用于显示多普勒信号的速度分布范围。当速度范围超过仪器的阈值时，即出现绿色斑点，表明有湍流。速度方差值与绿色的亮度成正比。在明显血流紊乱时，可出现红、蓝、绿、黄、 青、白等多彩斑点的血流图象，称镶嵌图型。 ：通常用于描述骨性组织、气体、结石等。 ： 通常用于描述网膜、脏器包膜、囊（管）壁等。 ：通常用于描述肝脏、脾脏等实质性脏器的实质部分。 通常用于描述均质性较好的组织（肾实质、卵巢实质、淋巴结等）。 ：通常用于描述血液、尿液、胆汁、积液等，称为液性暗区。在液性暗区后方的回声均有明显增强的现象，称为回声增强效应。在强回声的后方也可出现无回声，称为衰减暗区，其后方无回声增强效应。在强回声体后方出现的条状无回声称为声影。 在某些情况下，可出现由上述各类回声混杂的声像图表现。 胆囊结石胆囊结石肝血管瘤肝血管瘤肝癌肝癌肾结石肾结