超声诊断学1-4章影像技术专业

1、超声诊断学永州职业技术学院医学影像和医学技术系（影像技术专业三年制用）严滨 第一章 绪论目的：1、了解超声医学发展的概况。2、熟悉超声诊断学的内容。3、掌握超声诊断的临床应用价值。超声医学(Ultrasonic medicine) 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、结合临床诊断疾病的科学称为超声诊断学。超声成像（ultrasonograghy, USG ）利

2、用超声波的物理特性和人体组织器官的声学特性相互作用而产生的信息，经处理后形成图形和曲线，借此进行疾病诊断的一种物理检查方法。超声医学基础第一节 超声诊断学的内容与应用一、超声诊断学的内容肾血管超声成像的基础理论、操作技术、图像的存档与传输及人体各器官疾病的诊断与鉴别诊断。二、超声诊断的临床应用1、形态学检测：超声诊断学可以得到各 脏器的断层图像，以形态学表现为依 据，基础是病变产生的组织学变化和 病理解剖学的形态改变与其图像上的 联系，而做出病变的定位和定性诊断。2、功能学检测：研究某些脏器的生理特点所产生的声像图上的变化。如：心脏、胆囊、膀胱等。3、介入性超声：可以通过超声导向针刺抽出积液、

3、积血、积脓，注入药物等治疗，从而扩展了临床应用范围。超声波的特点和优点USG特点： 对软组织的分辨能力强 信息的显示有多种方法USG优点： 无损伤、无痛苦、无辐射 实时、快捷、准确、方便超声成像的局限性一、图象易受气体和皮下脂肪的干扰二、对骨骼、肺、肠道的检查受到限制三、伪像干扰四、图象显示范围较小第二节 超声诊断发展简介40年代 探索阶段50年代 A型、M型超声仪70年代 灰阶实时超声（B型） 双功能超声仪（ B型+频谱）80年代 彩色多普勒超声仪 （ B型+ 彩色+频谱）90年代 新技术 （超声造影、谐波成像、 超高频探头、 三/四维超声等）胎儿三维超声图象第三节 超声诊断学习指导一、超声

4、诊断学的学习方法二、要学会正确的临床思维方法三、要重视实践操作技能的训练3、临床知识-2、基础知识-1、掌握基本知识-第二章 超声成像的物理原理第一节 超声成像的物理基础一、定义1.振动频率20,000Hz的机械波超声波医用频率0.560 MHz(常用2 .5 10 MHz) 2.频率: 单位时间内振动的次数赫兹：频率的单位 （Hz） 1MHz= 100万次 /秒20000Hz：超声波3、超声波的特点：可在气体液体固体等介质中传播。具有良好的方向性，可以传递很强的能量。在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕射、干涉、共振等现象。在液体介质中传播，会在界面产生冲击和空化现象。超声波的发射与接收均

5、由探头来完成超声诊断仪组成：主机探头显示器及记录打印装置二、超声的发生二、超声的发生超声的产生与接收 1.压电效应 是电能与声能相互转换的过程。2.超声的产生 电场作用到特定的材料两端引起振动，在周围介质中传播形成超声，是逆压电效应过程。3.超声的接收声场作用到特定的材料两端产生电位差，通过接收器转换成电信号，是正压电效应过程。超声波的发射与接收超声诊断仪由探头（换能器）和主机构成超声波的发射与接收均由换能器来完成发射：电讯号换能器超声波(逆压电效应)接收：反射波换能器电信号(正压电效应) 主机 超过2万赫兹的交流电场 探头 将电能 转化为声能 超声波 发射至 人体 一部分被 反射至 探头 将

6、声能转化为电能 主机 经放 大等处理 显示器成像。超声波的发射和接收 超声波的发射和接收发射：电讯号换能器超声波(逆压电效应) 主机 超过2万赫兹的交流电场 探头 将电能 转化为声能 超声波 发射至 人体 接收：反射波换能器电信号(正压电效应) 一部分被反射至 探头 将声能转化为电能 主机 经放大等处理 显示器成像。换能器 （探头） 结构由外到内为：面材、压电材料、背材 ，核心是压电材料。 种类 ：扇型、线阵型、凸弧型 体表检查用探头- 手术用探头- 体腔检查用探头-线阵型扇型凸弧型三、超声的传播 超声的传播与频率、声速、波长三个因素相关：（一）频率 （f） 由探头中压电材料决定，在2.510

7、MHz范围。（二）声速 （c） 由传播介质(传播超声波的媒介物质叫做介质)决定，不同人体组织器官的声速不同，平均声速为1540米/秒，其中空气最小（350米/秒），骨骼最大（3850米/秒）。（三）波长 （） 超声波长与声速和频率满足关系式： C=f超声的三个基本物理参数频率( f): 声波每秒振动次数，单位：Hz波长(): 声波在一个振动周期内所通过的距离，m声速(C): 声波在介质中每秒传播的距离，m/s=f C（m/s）人体软组织声速平均为1540m/s（四）声场：声束_:指从声源发出的声波.一般在一个有限的立体角内传播的超声。 声轴：声束的中心轴线，它代表超声在声源发生 后其传播的主方

8、向 近程区：远程区：超声声束空间分布示意图近场远场DD声源直径 扩散角频率高，波长短，呈直线传播超声波的方向性1、空间分辨力：指根据单一声束线上所测出的 分辨两个细小目标的能力。 （五）分辨力：超声诊断中极为重要的技术指标 1、空间分辨力2、对比度分辨力 （1）轴向分辨力（axial resolution) 沿声束轴线方向的分辨力。轴向分辨力的优劣影响靶标在浅深方向的精细度。1、空间分辨力（五）分辨力：（2）侧向分辨力(lateral resolution) 声束轴线垂直的平面上，在探头长轴方向的分辨力。声束越细，侧向分辨力越好。（与超声的频率有关。）1、空间分辨力（五）分辨力：（3）横向分辨

9、力（transverse resolution) 声束轴线垂直的平面上，在探头短轴方向的分辨力。横向分辨力越好，图像上反映组织的切面情况越真实。（与声束的宽度有关。）1、空间分辨力（五）分辨力：2对比度分辨力: 取决于系统的信噪比和像素大小。 信噪比越高，像素数越大 对比分辨率越高 指在灰阶或亮度上分辨不同目标的能力。（五）分辨力：超声波（探头）的分辨力与穿透力频率高，分辨好，穿透差频率低，分辨低，穿透强对应的临床应用：检测浅表器官，采用高频探头检测深部脏器，采用低频探头（五）分辨力：一、生物组织对入射声速的作用（一）声阻抗与界面1.声特性阻抗(z) ：第二节 超声与生物组织间的相互作用2、界

10、面： 两种具有不同声阻抗的介质的接触面。 大界面：界面尺寸大于超声波长。 小界面：界面尺寸小于超声波长。介质的密度()与声速(c)的乘积，不同组织的声特性阻抗不一样。（为超声诊断中最基本的物理量。）（二） 超声波的反射和折射反射 1.声阻抗(z)=介质密度()声速(c) Z0.1%即可产生反射 2.声阻抗差大，反射强。大界面 折射波 入射波 反射波 折射 两种介质内声速不同可产生折射现象 结果：导致入射声束的偏转入射角临界角时，折射声束完全返回至第一介质，名“全反射”。（三）超声波的散射 遇界面远小于波长的微小粒子，超声波将产生散射，人体内的散射源为红细胞和脏器内的细微结构。（四）超声波的绕射

11、目标大小约为1 2或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，很少发生反射。 （五） 超声波的吸收与衰减声衰减定义：是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率深度频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射二、入射超声对生物组织的作用 1.超声的生物效应：当一定剂量的超声波在生物体内传播时，通过超声与生物组织的相互作用，可以引起生物体的功能、结构或状态的变化。2.热机制： 超声声能转换成生物组织的热能3.机械机制：超声声能转换成生物组织的机械能 4.空化机制：超声声能使生物组织中的气泡活性改变低声强长时间作用以热机制为主。高声强短时间作用以空化机制为主。三、超声诊断的安全性及注意事项 1

12、.超声强度的计算方式空间平均时间平均；空间峰值时间平均；（SPTAI）为多个国家和组织采用空间平均时间峰值；空间峰值时间峰值。 2.安全声强（美国FDA，我国超声标准化委员会推荐） 空间峰值时间平均声强：小于100毫瓦/平方厘米3.超声探测的安全性（世界卫生组织建议）(1) 只有在医学上具有明确理由时，才对人体使用诊断超声；(2) 以商业显示和获得实验图像为目的时，不应把超声用于辐照人体，特别是辐照孕妇；(3) 在保证获得良好图像质量和取得必要的诊断信息前提下，应使超声诊断设备的输出强度尽可能小。 4.超声探测应遵循的原则： 1）在明确诊断目的的情况下，应积极使用超声诊断技术。 2）在超声诊断

13、过程中，必须坚持最小剂量原则。即在保证获得必要诊断信息的前提下，应采用最小超声强度和最短辐照时间。 3）拒绝一切与诊断无关的胎儿超声显像。 4）对早孕胚胎不做或少做超声探测，对3个月以上的胎儿定期超声探测时，应控制在35分钟之内完成。5.超声探测的注意事项 成人超声探测 颅脑检查时： 每一固定切面持续检查时间控制在2分钟以内；眼球检查时： 每一固定切面持续检查时间不应超过半分钟；卵巢、睾丸检查时： 每一固定切面持续检查时间不应超过1分钟。产科超声探测 ： 对不足3个月的早孕孕妇：尽量不用超声进行常规检查； 对于有习惯性流产或已有先兆流产症状者：3个月内不建议做超声探测。必须要进行超声探测时，应

14、控制每一固定切面检查持续时间在1分钟以内； 对3个月以上胎儿： 在脑、心、眼、脊髓等脏器检查时，每一固定切面持续时间不应超过2分钟，其他脏器可适当延长检查时间。检查时应不断移动探头。新生儿超声探测 作颅脑检查时 每一固定切面持续检查时间不应超过1分钟； 作心脏检查时 每一固定切面持续检查时间不应超过2分钟。谢 谢 大 家！Thank You!第三章 超声成像技术及伪像第一节 超声成像中的基本要求一、实时成像：二、声束聚焦：三、放大器动态范围：四、增益：总增益-控制整个声像的回声强度！-补偿增益-五、数字扫描转换:六、后处理：七、灰阶处理：第二节 超声显示方式及意义UCGA 型B型-二维（2D）

15、 M 型多普勒脉冲多普勒（PW）连续多普勒（CW）彩色多普勒（CDFI）脉冲回声法差频回声法其它-三维、四维 等-一、型（Amplitud mode ）诊断法：机理：以波幅变化反映回声情况特点：一维波形图，不直观用途：鉴别液、实性包块，测距 目前临床不再使用！距离振幅振幅调制型二、型（Brightness mode ）诊断法机理：为辉度调制型，将回声信号以光点的形式显示回声越强，光点越亮；回声越弱，光点越暗；无回声无光点（暗区）。特点：用切面显示组织结构；超声断层显示。 二维断面图像；实时、直观用途：广泛,特别是软组织脏器。肝脏B超心脏B超三、型（Motion mode ）诊断法（活动显示型）

16、机理：以单声束取样，获得活动界面回声，形成组织、器官活动的曲线图（距离时间曲线）。纵坐标为界面深度（距离），横坐标为扫描时间。特点：一维时间运动曲线图用途：分析心脏和大血管的运动幅度-M超声心动图。 差频回声式发射固定频率的脉冲式或连续式超声；提取频率已经变化的回声（差频回声;将差频回声频率与发射频率相比，取得两者间的差别量值及正负值；显示。基本工作原理:第二节 超声诊断的显示方式及其意义 四、D型（多普勒Doppler）诊断法机理：利用Doppler原理对心血管内血流进行探测 分析血流方向、血流速度、血流性质。显示方法：连续多普勒（ CW）；脉冲多普勒（PW）； 彩色多普勒血流显像（CDFI

17、）。频谱多普勒（PW+CW）：以频谱曲线显示，检测血流动力学参数 彩色多普勒血流显像（CDFI） 彩色编码实时显示血流方向、速度及血流性质等朝向探头的血流红色 ；背向探头的血流蓝色四. D型，Doppler 应用Doppler效应，研究血流运动规律，包括：血流方向、血流速度、血流性质。显示方法：频谱多普勒-脉冲多普勒 - 连续多普勒彩色多普勒-二尖瓣血流 时距测速式 不用多普勒原理，而直接用短脉冲超声测定一群红细胞在单位时间内所流动的距离，从而算出流速。用彩色编码后显示血流的彩色流动。 非线性血流成像 应用超声造影剂（大量微气泡群）对入射超声产生能量较大的二次谐频（发射超声中心频率的2倍）。提

18、取二次谐频的信息成像可实时显示血管中造影剂的流动提高了对低速血流、微小血管和深部血管内血流的测速能力。五、其他1C型 2F型6三维显示 (1)静态三维 (2)动态三维 (3)实时三维三维超声唇裂3T型5超声CT4超声全息7四维超声五、其它-三维、四维 等-三维超声唇裂第三节 图形伪差一、混响效应机制:探头反射声束产生的伪差声影。条件:平滑大界面； 两边声阻抗差别大； 前面组织衰减小。 诊断中常见部位: 膀胱前壁、胆囊底部、大肿瘤前壁、含气的肠道等。可被误认为壁的增厚、分泌物、或肿瘤等。 第三节 图像伪差一、混响效应 (reverberation effect)二、振铃效应机制:软组织内声束往返

19、多次振荡。 声像图上见到长条状多层重复纹路分布的光亮带。条件:大界面；两边声阻抗差别特别大； 交界处声束接近全反射 诊断中常见部位: 胃肠道及肺部、探头与皮肤局部耦合不好时 第三节 图像伪差二、振铃效应(ringing effect) 三、镜像效应机制:光滑大界面对声束的反射。条件:深部、光滑大界面两边声阻抗差别大。诊断中常见部位: 横隔附近。 在横隔的两侧同时显示。较横隔浅的一处为实影；深者为虚影或镜像。四、侧壁失落效应机制:入射角大造成反射声束不能返回探头。条件:曲率半径大的界面，大入射角。诊断中常见部位: 囊肿或血管侧壁超声常可清晰显示其细薄的前、后壁，但侧壁不能显示。 四 、侧壁失落效

20、应 (lateral wall drop-out) 第三节 图像伪差五、后壁增强效应机制: TGC“过补偿”造成组织器官后壁声强过大。条件:TGC“过补偿”诊断中常见部位: 囊肿、脓肿及其他液区后壁。 低频探头的后壁增强效应更为明显。 六、声影机制: 由不同原因造成声束对后方组织的“失照”。条件:前方强反射；前方强吸收；边缘入射角过大形状：与组织器官在声场中的位置有关，多层面多角度扫查可减小声影 。 意义:结石、气体、骨、金属后方见声影！七、旁瓣效应机制: 第一旁瓣成像造成的重叠。（主瓣在扫查成像时，旁瓣亦同时在扫查成像。但旁瓣对同一靶标的测距长，图形甚淡。旁瓣图重叠在主瓣图上，形成各种虚线或

21、虚图。）诊断中常见部位：子宫、胆囊、横隔等。八、部分容积效应机制：组织器官不能完全充满声束，造成声像图表现为组织器官与周围组织的声像信号叠加。诊断中常见部位：大血管和肝、肾小囊肿等。 小型肝囊肿因部分容积效应常可显示其内部出现细小回声（系周围肝组织回声重叠效应）。九、衰减效应机制: 组织器官的衰减造成的声像图的显示失真。条件： 低衰减组织的后方强声影造成对前面信号的识别影响；高衰减组织的强吸收造成对后方组织的识别影响。诊断中常见部位：胆囊、韧带等。第四章 多普勒血流显像第一节 多普勒效应(Doppler effect)定义：当声源与接收器作相对运动时，接收器接收的声波频率与声源发出的频率不一致

22、，这一现象称为多普勒效应。频率的变化称为频移。多普勒超声诊断应用临床上利用多普勒效应可以检测组织器官（心脏、血液、胎儿等）的运动情况。左室流入道血流左室流出道血流血流方向以频谱的基线为准，横轴代表时间，纵轴代表流速 。基线上方频移为正值（正向）表示血流方向朝向探头基线下方频移为负值（负向）表示血流方向背离探头。第二节 脉冲频谱多普勒(PW)一、工作原理：发射短脉冲超声，接收发射差频信号，处理得到检查目标的运动情况。二、显示：单方向频谱声像图三、特点：可定点测量，但高速血流时出现混叠现象。 1.距离选通 可进行多目标检查 2.取样门 选定的检查区域，取样门大小受脉冲超声发射时间间隔和声束聚焦方式

23、限制 3.奈奎斯特极限频率 受脉冲超声信号的脉冲频率限制，对目标运动速度的检查局限于一定的范围，不能测量高速运动的目标。第三节 连续频谱多普勒 (CW) 一、工作原理： 双晶片探头连续发射超声，接收发射差频信号，处理得到检查目标的运动情况。二、显示：单方向频谱声像图三、特点：可测量高速血流，不能定点测量1.记录全部差频信号，但没有距离选通,用于单个运动目标检查。2.目标的运动速度检查没有局限性。不能定位诊断。3.测量速度的准确性受目标运动方向与声束夹角的影响。 第四节 高脉冲重复频率多普勒一、工作原理：单晶片探头发射短脉冲超声，在回声信号到达探头之前再次发射超声脉冲，接收发射差频信号，处理得到检查目标的运动情况。二、显示：单方向频谱