超声诊断物理基础课件

2022/12/191US安徽中医学院第一附属医院超声科伍宏兵超声诊断学2022/12/141US安徽中医学院第一附属医院超声科超2022/12/192概论影像诊断五大影像技术：X线超声诊断（US）

电子计算机体层扫描（CT）磁共振成像（MRI）放射性核素扫描（SPECT、PET）2022/12/142概论影像诊断五大影像技术：X线超2022/12/193概论影像诊断超声诊断—现代医学影像诊断技术之一CTUSMRIPET2022/12/143概论影像诊断超声诊断—现代医学影2022/12/194超声诊断定义

超声诊断是利用超声波的物理特性来探查人体组织器官以获取组织器官的大小形态、内部结构、比邻关系以及部分器官的生理功能等信息来诊断疾病。2022/12/144超声诊断定义超声诊断是利2022/12/195超声诊断的优势1、能够提供高清晰的实时动态图像，直观性强。它既能显示内脏器官的断面解剖结构图，又能反映心脏和血管系统、消化系统、泌尿系统及宫内胎儿等的许多重要生理功能。2022/12/145超声诊断的优势1、能够提供高清晰的实时2022/12/196超声诊断的优势2、彩色多普勒的问世作为超声发展史的一个里程碑，被誉为“无创性心血管造影技术”，对心血管疾病的诊断起了重要作用。2022/12/146超声诊断的优势2、彩色多普勒的问世作为2022/12/1973、超声检查无损伤、无痛苦，无辐射，属无创性检查方法，患者易接受。4、能多角度、多切面进行扫查，图像直观。5、超声检查可通过不同的途径如：经腹壁、经体腔、术中、床旁探查等，因而进一步拓宽了临床应用范围。6、操作简便，准确，价格低廉。超声诊断的优势2022/12/1473、超声检查无损伤、无痛苦，无辐射，属2022/12/198超声诊断的优势7、介入性超声诊断及超声治疗已取得了可喜的成绩，微创、安全。2022/12/148超声诊断的优势7、介入性超声诊断及超声2022/12/199超声诊断缺点及不足1、图像不如CT、MRI清晰。2、超声穿透力差，易受气体、肥胖等因素影响。3、操作手法技巧以及识别图像的能力，个体差异较大。4、临床医师不易独立阅读超声图片。2022/12/149超声诊断缺点及不足1、图像不如CT、M2022/12/1910一声波的定义(definition)声源：声带、鼓面媒介：空气、人体组织接收器：鼓膜、换能器分类：纵波、横波

物体的机械性振动在媒介中传播,且引起人耳感觉的波动为声波，声波的频率范围为：20～20000Hz；凡振动的频率＞20000Hz、人耳不能分辨的的声波就叫超声波。超声波在媒介中以纵波的形式传导。第一章超声诊断的物理基础2022/12/1410一声波的定义(definition2022/12/1911频率(frequency)定义：声源每秒钟振动的次数为频率(f),单位为赫兹（Hz）。

＜20Hz：次声波20～20000Hz：可闻波

＞20000Hz：超声波医学常用为：2～10MHz第1章超声的物理基础超声的频率越高，分辨率越好，穿透率越差。临床可根据不同的需要配置不同频率的探头。2022/12/1411频率(frequency)定义：声源2022/12/1912声速(soundvelocity)定义：指声波在传播媒介中每秒传播的距离，用c表示。相同频率的超声波在不同的介质中声速有所差别，人体软组织中速度总体差异约5％。人体组织据声波传播速度可分３类：软组织约1540m/s；气体约350m/s；骨骼：约3852m/s；医用以软组织的平均声速。 t

组织厚度=Ｃ·── 2可通过声速测量软组织的厚度第1章超声的物理基础2022/12/1412声速(soundvelocity)2022/12/1913波长(wavelength)定义：声波在完成一次完全振动所传播的距离为波长，以λ表示。

超声在同一介质中传播时，由于声速已确定不变，频率与波长间的关系为：频率愈高则波长愈短；频率愈低则波长愈长，两者间呈反比。波长与频率、声速的关系如下：c

λ=──或c=fλf

第1章超声的物理基础2022/12/1413波长(wavelength)定义：声2022/12/1914二超声诊断物理基础超声波的主要特性有以下几个：

方向性、反射与折射、衍射、散射

衰减、多普勒效应、第1章超声的物理基础2022/12/1414二超声诊断物理基础超声波的主要特2022/12/19151、方向性

由于超声波的频率高、波长短，因而在传播时能定向成束传导，具有很好的方向性，称为超声束。在超声诊断中正是根据超声波的方向性来探查声束传导方向上的组织或器官。超声波虽然具有束射性，但随着传播距离的增加，声束向四周扩散，形成扩散角。第1章超声的物理基础2022/12/14151、方向性由于超声波的频率高2022/12/19162、反射与折射

第1章超声的物理基础声阻抗(acousticimpedance)

定义：介质对声波传播的阻碍作用叫声阻抗，它等于介质中的密度ρ与该介质中的声速C的乘积，以Z表示。

意义：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=ρ·c单位为Kg／m2·s

超声波在介质中传播与介质的声阻抗密切相关。当超声传经两种声阻抗不同的相临介质的界面时，其声阻抗差大于0.1%时，既可产生反射。2022/12/14162、反射与折射第1章超声的物理2022/12/19172、反射与折射

超声波在传播过程中遇到两种不同介质构成的界面时，由于前后两种介质的声阻抗不同，部分声束会折返回来，产生反射。而部分声束可穿过界面继续向前传播，称为透射，透射的角度发生改变时则为折射。界面：两个介质的分界面声阻差：两个介质声阻抗的差值入射角：声波入射到界面的角度

第1章超声的物理基础2022/12/14172、反射与折射超声波在传播过2022/12/1918反射(reflection)

两种介质的声阻抗只要相差0.1%,便产生反射,声阻差越大,反射越强烈，透射越弱；声阻差越小则反之。反射时遵循反射定律。RI与界面两边介质的声阻抗Z1和Z2的关系公式如左：结论：超声波在界面上反射的大小取决于界面两边介质的声阻差及超声波的入射角。当Z1＝Z2时，无反射→均质性物体当Z1≠Z2，有反射→不均质性物体如Z1》Z2或Z1《Z2时，全反射→气体利用反射，提取信息，进行诊断皮肤与空气声阻差大，用耦合剂不适肺、肠、骨等组织器官检查

第1章超声的物理基础2022/12/1418反射(reflection)2022/12/1919折射(refraction）

当声波从一种介质向另一种介质入射时，声波经过这两种介质的分界面后出现折射。当折射角为90°时的入射角称为临界角，当入射角超过临界角时，相应的折射波消失，出现全反射。作超声检查时，需尽可能将声束垂直于界面，否则将会引起：侧方声影——误诊；错位——影响穿刺；全反射——无法检查。

第1章超声的物理基础2022/12/1419折射(refraction）2022/12/1920衍射(diffraction)定义：当障碍物的直径等于或小于λ／2，超声波将绕过该障碍物而继续前进，这种现象称为衍射。

超声波波长越短，能发现障碍物越小。这种发现最小障碍物的能力，称为显现力。

第1章超声的物理基础2022/12/1420衍射(diffraction)定义：2022/12/1921散射(scattering)定义：超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障碍物(或一组小障碍物形式)时，则声波将使其成为新的声源，使得声波能量向四面八方发射，这种现象称为声波的散射。红细胞是一种散射体，声束内红细胞数量越多，背向散射强度就越大。血流中的红细胞是多普勒超声检测血流的基础。

第1章超声的物理基础2022/12/1421散射(scattering)定义：超2022/12/19223、吸收、衰减(attenuation)定义：当声波在弹性介质中传播时,因介质本身的粘滞性、导热性等多种因素使声能转变成其他形式的能，使声能减少，这种现象称为吸收。声波随传播距离增加而减少的现象称超声波的衰减

人体组织中衰减程度的一般规律为：骨(或者钙化)＞肌腱(或软骨)＞肝脏＞脂肪＞血液＞尿液(或胆汁)

组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大。

第1章超声的物理基础2022/12/14223、吸收、衰减(attenuatio2022/12/1923衰减(attenuation)

为了使深部回声信息清晰，在诊断中要使用STC或TGC调节，补偿声能的衰减。影响因素：吸收：组织特性使声能转换反射：反射使得能量减弱散射：散射使得能量减弱频率：衰减与频率四次方呈正比声束扩散：单位面积内的能量减少

第1章超声的物理基础2022/12/1423衰减(attenuation)2022/12/19244、多普勒效应(Dopplereffect)定义:当声源与被探测物体之间存在相对运动时，则反射的频率不同于发射的频率，这种现象称为多普勒效应。界面向声源移近时，反射频率增高，界面远离声源者反射频率减低，反射频率与发射频率的差值叫频移。频移绝对值的大小与相对运动的速度成正比，频移值的正负决定了运动的方向，由频移值的变化则可了解到界面的活动情况。

第1章超声的物理基础2022/12/14244、多普勒效应(Doppleref2022/12/1925多普勒效应(Dopplereffect)

在超声医学诊断中，超声多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度、横膈的活动以及胎儿的呼吸等。

第1章超声的物理基础2022/12/1425多普勒效应(Dopplereffe2022/12/1926多普勒效应(Dopplereffect)

当血流流向换能器时，频移为正值(接收频率高于发射频率)；当血流背离换能器时，频移为负值。当θ角为π／2时，fd＝0。

频谱多普勒超声仪上常将正频移设为正向波，负频移为负向波；而彩色多普勒则将正频移设为红色，负频移为蓝色。超声仪将频移转换成速度的公式如下：

第1章超声的物理基础2022/12/1426多普勒效应(Dopplereffe2022/12/1927

正常人体组织和器官是一个复杂的介质，由于各种组织的声学特性不同，其声阻差也不一样，当组织、器官发生病变时可使组织失去应有的反射规律，但按其声学特性可分为以下四种，即无反射型、少反射型、多反射型、全反射型。三人体组织的声学类型

第1章超声的物理基础2022/12/1427正常人体组织和器官是一个复杂2022/12/1928无反射型（无回声echoless）：

液体为人体最均质的介质，超声波通过时无声阻差，显示呈液性暗区回声，如血液、胆汁、尿液，羊水，病理状态下的胸水、腹水、卵巢囊肿等。第1章超声的物理基础2022/12/1428无反射型（无回声echoless）2022/12/1929少反射型（低回声Lowlevelecho）：

实质性器官虽较均匀，但其纤维支架与组织间的声阻抗略有不同，超声波通过时出现稀疏的微小光点回声,随着灵敏度增大，回声数量相应增多，如肝、脾、子宫等。第1章超声的物理基础2022/12/1429少反射型（低回声Lowlevel2022/12/1930多反射型（强回声Highlevelecho）：

结构复杂的组织器官或脏器发生病变时失去它原有的声学特性，表现为多反射，如乳房、葡萄胎、肝癌、畸胎瘤等。第1章超声的物理基础2022/12/1430多反射型（强回声Highlevel2022/12/1931全反射型（极强回声Strongecho）

软组织与气体或骨骼之间声阻抗差相差3000多倍，超声通过此界面时99.9%反射回来，形成全反射，即超声无法通过软组织与气体之间的界面。第1章超声的物理基础2022/12/1431全反射型（极强回声Strongec2022/12/1932

（一）超声波的发射与接受四、超声诊断的基本原理第1章超声的物理基础2022/12/1432（一）超声波的发射与接受四、2022/12/19331、压电效应与压电材料

对某些非对称性结晶材料在一定方向上加压或拉伸时，其表面将会出现正负的电荷，反之,将这种晶体置于交变电场中，则晶体的厚薄出现剧烈变化，这种压力与电荷之间相互转换的现象称为压电效应。具有此性质的材料称为压电材料，分为压电晶体、极化陶瓷、高分子聚合物和复合材料等。

第1章超声的物理基础晶体在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移，在两个界面产生等量正负电荷。2022/12/14331、压电效应与压电材料对某些2022/12/19342、逆电效应与超声波的发生定义：在交变电场（电能）的作用下，晶体将产生剧烈的收缩膨胀，产生振动（机械能），称之为逆压电效应。

第1章超声的物理基础2022/12/14342、逆电效应与超声波的发生定义：在交2022/12/1935超声换能器(探头)由压电晶体构成

具有:

机械能(声能)电能声能电能正压电效应电能

声能逆压电效应

2022/12/14352022/12/19363、超声波的发生

诊断用的超声波，是将高频交流电压信号加在压电晶体上，利用逆压电效应，使晶体片发生机械性的体积膨胀与压缩，推动周围介质使之振动，形成疏密波，即超声波。

——逆压电效应第1章超声的物理基础2022/12/14363、超声波的发生诊断用2022/12/1937

超声波的接收

当超声波在介质中传播时→遇到声阻不同的界面→产生反射→

反射波形成机械振动→

作用于压电晶体表面→晶体片两侧产生正负电荷→

换能器把这个电荷转换成相应的脉冲信号→仪器接收、处理、放大后显示在示波屏上。

——正压电效应

→第1章超声的物理基础2022/12/1437超声波的接收当超2022/12/1938任何一台超声仪都由主机及探头组成。

主机：完成电信号的发生、回收、放大、运算、处理和显示等功能。

探头：又称换能器，能将电信号转换成超声波发射出去，又可将回波转换成电信号，它兼有发射和接收超声波的双重功能。根据仪器的显示类型，将超声诊断仪分为以下几种：A型超声M型超声B型超声D型超声（二）超声诊断仪的类型

第1章超声的物理基础2022/12/1438任何一台超声仪都由主机及探头组成。（2022/12/1939

属幅度调制型，以探头接收到的超声脉冲信号的幅度为纵坐标，而以超声脉冲的传播时间为横坐标的一种显示方式。基本已淘汰。Ａ型超声适用于简单解剖结构的检查、线度测量，如脑中线检查、眼科检查。1、A型超声诊断仪（Amplitude）

第1章超声的物理基础2022/12/1439属幅度调制型，以探头接收到的2022/12/1940

属辉度调制型，它是B型超声的一种，是在水平偏转板上加入一队慢扫描锯齿波，使声束上各点随时间扫描成时间轨迹曲线。横坐标代表扫描时间，纵坐标代表纵深距离。2、M型超声诊断仪(Motion)

返回

第1章超声的物理基础2022/12/1440属辉度调制型，它是B型超声2022/12/1941属辉度调制型，即以不同的辉度来表示反射信号的强弱，它由不同辉度的点组成二维切面。类同相应部位的断面解剖图，直观、准确。

3、B型超声诊断仪(Brightness)

第1章超声的物理基础2022/12/1441属辉度调制型，即以不同的辉3、B型2022/12/19424.D型超声诊断仪（Doppler）

即多普勒超声频移显示法。是应用多普勒原理，将探头与运动的反射体之间所产生的频移值检出，利用不同类型的多普勒超声仪，获得多普勒信号音、多普勒频谱图、多普勒彩色血流图等供分析，对疾病做出诊断第1章超声的物理基础2022/12/14424.D型超声诊断仪（Doppler）2022/12/1943彩色多普勒血流显像

人体和血流的反射信号经分析处理后，可在显示屏上显现黑白的实时二维声像图上叠加彩色的实时血流显像。

彩色多普勒显像是将多普勒频移信号以彩色编码的形式叠加在二维图像上，色彩代表了血流的方向、速度及性质，即血流的方向用红蓝来表示，红色表示血流迎向探头，蓝色表示血流背离探头，强弱以色彩的明亮来表示表示，色彩明亮处－血流速度快，色彩暗淡处－血流速度慢。血流的性质：层流－色彩单一，湍流－五色镶嵌的血流束。

第1章超声的物理基础2022/12/1443彩色多普勒血流显像人体和血流2022/12/1944第1章超声的物理基础彩色多普勒血流显像2022/12/1444第1章超声的物理基础彩色多普勒血流2022/12/1945彩色多普勒血流状态分类(1).层流(2) .湍流(3).涡流第1章超声的物理基础2022/12/1445彩色多普勒血流状态分类(1).层流2022/12/1946(1)层流层流是血流方向、速度均无变化，彩超表现为颜色单纯，中心鲜亮，旁侧依次变暗。第1章超声的物理基础2022/12/1446(1)层流层流是血流方向、速度均无变2022/12/1947(2)湍流血流彩色明亮，正向血流红中带黄，负向血流蓝中带青，五彩镶嵌现象。第1章超声的物理基础2022/12/1447(2)湍流血流彩色明亮，正向血流红中2022/12/1948血流在管腔内一侧呈红色，另一侧呈蓝色，其间界线明确互不渗透。第1章超声的物理基础(3)涡流2022/12/1448血流在管腔内一侧呈红色，另一侧呈蓝色2022/12/1949频谱多普勒

频谱多普勒将多普勒频移信号的强弱以纵坐标的幅度来表示，频移的正负以信号波在基线的上下来表示，横坐标表示传播时间，其本质是一维的图象，这种显示可得到频移时间、速度大小、频移方向、信号振幅和频率范围信息。

第1章超声的物理基础2022/12/1449频谱多普勒频谱多普勒将多普勒2022/12/1950理论上最大流速的测值无限制性。流速实际可测值常大于7米／秒，定量分析狭窄、分流和返流，其主要缺点是缺乏空间分辨能力。

连续多普勒使用双晶片探头，一个晶片连续地发射脉冲波，返回的声波由另一个晶体片连续地接收。(1).连续多普勒

第1章超声的物理基础2022/12/1450理论上最大流速的测值无限制性。2022/12/1951(2).脉冲多普勒距离选通：沿超声束不同深度的某一区域作多普勒检查。取样容积：其大小等于脉冲波的波长与数目的乘积。突出优点：疾病的定位诊断和血流量的定量测定。主要缺点：受脉冲重复频率的限制，易出现频率失真。

超声脉冲波的发射与接收均以同一个探头进行，它是在一选择性的时间延迟后，才开始接受回声信号。

第1章超声的物理基础2022/12/1451(2).脉冲多普勒距离选通：沿超声2022/12/1952频移方向：以频谱图的基线为界，基线以上的频移信号为正值，基线以下的频移信号为负值。信号振幅：以频谱的灰度表示，代表取样容积或探查声束内具有相同流速的血细胞数量的多少。频率范围：以纵坐标上频谱的宽度表示，代表某一瞬间取样容积中血细胞速度分布范围。第1章超声的物理基础2022/12/1452频移方向：以频谱图的基线为界，基线以2022/12/1953频谱多普勒血流参数可以测量收缩期峰值速度(Vs)、平均速度(Vm)、舒张期速度(Vd)、加速度(ACC)、搏动指数(PI)、阻力指数(RI)、收缩期与舒张期速度之比值S／D等。第1章超声的物理基础2022/12/1453频谱多普勒血流参数可以测量收缩期峰值2022/12/1954频谱多普勒血流图的判断波形呈连续不断出现的为静脉血流，但流速可因深呼吸而有起伏或方向倒错。

搏动性的即有尖峰脉冲波的为动脉血流。第1章超声的物理基础2022/12/1454频谱多普勒血流图的判断波形呈连续不断2022/12/1955(一) 纵向扫查(二) 横向扫查(三) 斜向扫查(四) 冠状面扫查（三）.超声基本扫查切面

第1章超声的物理基础2022/12/1455(一) 纵向扫查（三）.超声基本扫2022/12/1956(1)纵向扫查(sagittalplane)即扫查面与人体的长轴平行

第1章超声的物理基础2022/12/1456(1)纵向扫查(sagittalp2022/12/1957(2)横向扫查(transverseplane)即扫查面与人体的长轴相垂直

第1章超声的物理基础2022/12/1457(2)横向扫查(transverse2022/12/1958(3)斜向扫查(obliqueplane)即扫查面与人体的长轴成一定角度

第1章超声的物理基础2022/12/1458(3)斜向扫查(obliquepl2022/12/1959(4)冠状面扫查(coronalplane)即扫查面与人体的额状面平行

第1章超声的物理基础2022/12/1459(4)冠状面扫查(coronalp2022/12/1960超声图像反映人体某一断层的图像，每一断层的图像均有相应的空间位置，目前国内通用的标准有：5.超声图像方位的标准(一) 横切面(transverseplane)(二) 纵切面(sagittalplane)(三) 冠状面(coronalplane)

第1章超声的物理基础2022/12/1460超声图像反映人体某一断层的图像，每一2022/12/1961(1)横切面(transverseplane)图像左侧示被检查者右侧，图像右侧示被检查者左侧

第1章超声的物理基础2022/12/1461(1)横切面(transverse2022/12/1962(2)纵切面(sagittalplane)图像左侧示被检查者头侧，图像右侧示被检查者足侧

第1章超声的物理基础2022/12/1462(2)纵切面(sagittalpl2022/12/1963(3)冠状面(coronalplane)外侧内侧头侧足侧

第1章超声的物理基础2022/12/1463(3)冠状面(coronalpla2022/12/1964怎样阅读超声图片先看病人的体位第1章超声的物理基础2022/12/1464怎样阅读超声图片先看病人的体位第1章2022/12/1965怎样阅读超声图片再看探头所在体表位置及方位第1章超声的物理基础2022/12/1465怎样阅读超声图片再看探头所在体表位置2022/12/1966怎样阅读超声图片最后看画面第1章超声的物理基础2022/12/1466怎样阅读超声图片最后看画面第1章超2022/12/1967声像图的分析与诊断1、形态、轮廓2、包膜、边缘回声3、内部回声

无回声、低回声、等回声、强回声4、衰减、声影5、毗邻关系6、量化分析：测量大小、面积7、功能检测2022/12/1467声像图的分析与诊断1、形态、轮廓2022/12/19686、超声诊断的临床应用一、心脏：

1、心脏瓣膜病：风湿性、退行性、先天性

2、心脏肿瘤

3、心肌病

4、先天性心脏病

5、冠心病、肺心病、高心病

6、心功能测定二、腹部系列：

1、实质性脏器

2、浅表器官

3、外周血管

4、骨骼、肌肉等组织

2022/12/14686、超声诊断的临床应用一、心脏2022/12/19697、超声发展趋势一、三维、四维超声：

立体感强，更形象，受到临床医生欢迎。动态三维即四维正在研究之中。二、多普勒组织成像技术(DTI)：

用于室壁、血管壁检测，了解其运动的速度、方向等。三、组织速度成像技术（TVI）：

显示和定量分析心动周期不同时期心肌的运动速度，评价心肌局部和整体功能。

2022/12/14697、超声发展趋势2022/12/1970四、介入性超声五、二次谐波成像技术（自然组织谐波）：

采用某一频率发射，而以两倍于前者的频率接受而生成的灰价图象。图象质量改善，增加清晰度。应用宽频带超声系统。2022/12/1470四、介入性超声2022/12/1971

谢谢！2022/12/14712022/12/1972US安徽中医学院第一附属医院超声科伍宏兵超声诊断学2022/12/141US安徽中医学院第一附属医院超声科超2022/12/1973概论影像诊断五大影像技术：X线超声诊断（US）

电子计算机体层扫描（CT）磁共振成像（MRI）放射性核素扫描（SPECT、PET）2022/12/142概论影像诊断五大影像技术：X线超2022/12/1974概论影像诊断超声诊断—现代医学影像诊断技术之一CTUSMRIPET2022/12/143概论影像诊断超声诊断—现代医学影2022/12/1975超声诊断定义

超声诊断是利用超声波的物理特性来探查人体组织器官以获取组织器官的大小形态、内部结构、比邻关系以及部分器官的生理功能等信息来诊断疾病。2022/12/144超声诊断定义超声诊断是利2022/12/1976超声诊断的优势1、能够提供高清晰的实时动态图像，直观性强。它既能显示内脏器官的断面解剖结构图，又能反映心脏和血管系统、消化系统、泌尿系统及宫内胎儿等的许多重要生理功能。2022/12/145超声诊断的优势1、能够提供高清晰的实时2022/12/1977超声诊断的优势2、彩色多普勒的问世作为超声发展史的一个里程碑，被誉为“无创性心血管造影技术”，对心血管疾病的诊断起了重要作用。2022/12/146超声诊断的优势2、彩色多普勒的问世作为2022/12/19783、超声检查无损伤、无痛苦，无辐射，属无创性检查方法，患者易接受。4、能多角度、多切面进行扫查，图像直观。5、超声检查可通过不同的途径如：经腹壁、经体腔、术中、床旁探查等，因而进一步拓宽了临床应用范围。6、操作简便，准确，价格低廉。超声诊断的优势2022/12/1473、超声检查无损伤、无痛苦，无辐射，属2022/12/1979超声诊断的优势7、介入性超声诊断及超声治疗已取得了可喜的成绩，微创、安全。2022/12/148超声诊断的优势7、介入性超声诊断及超声2022/12/1980超声诊断缺点及不足1、图像不如CT、MRI清晰。2、超声穿透力差，易受气体、肥胖等因素影响。3、操作手法技巧以及识别图像的能力，个体差异较大。4、临床医师不易独立阅读超声图片。2022/12/149超声诊断缺点及不足1、图像不如CT、M2022/12/1981一声波的定义(definition)声源：声带、鼓面媒介：空气、人体组织接收器：鼓膜、换能器分类：纵波、横波

物体的机械性振动在媒介中传播,且引起人耳感觉的波动为声波，声波的频率范围为：20～20000Hz；凡振动的频率＞20000Hz、人耳不能分辨的的声波就叫超声波。超声波在媒介中以纵波的形式传导。第一章超声诊断的物理基础2022/12/1410一声波的定义(definition2022/12/1982频率(frequency)定义：声源每秒钟振动的次数为频率(f),单位为赫兹（Hz）。

＜20Hz：次声波20～20000Hz：可闻波

＞20000Hz：超声波医学常用为：2～10MHz第1章超声的物理基础超声的频率越高，分辨率越好，穿透率越差。临床可根据不同的需要配置不同频率的探头。2022/12/1411频率(frequency)定义：声源2022/12/1983声速(soundvelocity)定义：指声波在传播媒介中每秒传播的距离，用c表示。相同频率的超声波在不同的介质中声速有所差别，人体软组织中速度总体差异约5％。人体组织据声波传播速度可分３类：软组织约1540m/s；气体约350m/s；骨骼：约3852m/s；医用以软组织的平均声速。 t

组织厚度=Ｃ·── 2可通过声速测量软组织的厚度第1章超声的物理基础2022/12/1412声速(soundvelocity)2022/12/1984波长(wavelength)定义：声波在完成一次完全振动所传播的距离为波长，以λ表示。

超声在同一介质中传播时，由于声速已确定不变，频率与波长间的关系为：频率愈高则波长愈短；频率愈低则波长愈长，两者间呈反比。波长与频率、声速的关系如下：c

λ=──或c=fλf

第1章超声的物理基础2022/12/1413波长(wavelength)定义：声2022/12/1985二超声诊断物理基础超声波的主要特性有以下几个：

方向性、反射与折射、衍射、散射

衰减、多普勒效应、第1章超声的物理基础2022/12/1414二超声诊断物理基础超声波的主要特2022/12/19861、方向性

由于超声波的频率高、波长短，因而在传播时能定向成束传导，具有很好的方向性，称为超声束。在超声诊断中正是根据超声波的方向性来探查声束传导方向上的组织或器官。超声波虽然具有束射性，但随着传播距离的增加，声束向四周扩散，形成扩散角。第1章超声的物理基础2022/12/14151、方向性由于超声波的频率高2022/12/19872、反射与折射

第1章超声的物理基础声阻抗(acousticimpedance)

定义：介质对声波传播的阻碍作用叫声阻抗，它等于介质中的密度ρ与该介质中的声速C的乘积，以Z表示。

意义：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=ρ·c单位为Kg／m2·s

超声波在介质中传播与介质的声阻抗密切相关。当超声传经两种声阻抗不同的相临介质的界面时，其声阻抗差大于0.1%时，既可产生反射。2022/12/14162、反射与折射第1章超声的物理2022/12/19882、反射与折射

超声波在传播过程中遇到两种不同介质构成的界面时，由于前后两种介质的声阻抗不同，部分声束会折返回来，产生反射。而部分声束可穿过界面继续向前传播，称为透射，透射的角度发生改变时则为折射。界面：两个介质的分界面声阻差：两个介质声阻抗的差值入射角：声波入射到界面的角度

第1章超声的物理基础2022/12/14172、反射与折射超声波在传播过2022/12/1989反射(reflection)

两种介质的声阻抗只要相差0.1%,便产生反射,声阻差越大,反射越强烈，透射越弱；声阻差越小则反之。反射时遵循反射定律。RI与界面两边介质的声阻抗Z1和Z2的关系公式如左：结论：超声波在界面上反射的大小取决于界面两边介质的声阻差及超声波的入射角。当Z1＝Z2时，无反射→均质性物体当Z1≠Z2，有反射→不均质性物体如Z1》Z2或Z1《Z2时，全反射→气体利用反射，提取信息，进行诊断皮肤与空气声阻差大，用耦合剂不适肺、肠、骨等组织器官检查

第1章超声的物理基础2022/12/1418反射(reflection)2022/12/1990折射(refraction）

当声波从一种介质向另一种介质入射时，声波经过这两种介质的分界面后出现折射。当折射角为90°时的入射角称为临界角，当入射角超过临界角时，相应的折射波消失，出现全反射。作超声检查时，需尽可能将声束垂直于界面，否则将会引起：侧方声影——误诊；错位——影响穿刺；全反射——无法检查。

第1章超声的物理基础2022/12/1419折射(refraction）2022/12/1991衍射(diffraction)定义：当障碍物的直径等于或小于λ／2，超声波将绕过该障碍物而继续前进，这种现象称为衍射。

超声波波长越短，能发现障碍物越小。这种发现最小障碍物的能力，称为显现力。

第1章超声的物理基础2022/12/1420衍射(diffraction)定义：2022/12/1992散射(scattering)定义：超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障碍物(或一组小障碍物形式)时，则声波将使其成为新的声源，使得声波能量向四面八方发射，这种现象称为声波的散射。红细胞是一种散射体，声束内红细胞数量越多，背向散射强度就越大。血流中的红细胞是多普勒超声检测血流的基础。

第1章超声的物理基础2022/12/1421散射(scattering)定义：超2022/12/19933、吸收、衰减(attenuation)定义：当声波在弹性介质中传播时,因介质本身的粘滞性、导热性等多种因素使声能转变成其他形式的能，使声能减少，这种现象称为吸收。声波随传播距离增加而减少的现象称超声波的衰减

人体组织中衰减程度的一般规律为：骨(或者钙化)＞肌腱(或软骨)＞肝脏＞脂肪＞血液＞尿液(或胆汁)

组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大。

第1章超声的物理基础2022/12/14223、吸收、衰减(attenuatio2022/12/1994衰减(attenuation)

为了使深部回声信息清晰，在诊断中要使用STC或TGC调节，补偿声能的衰减。影响因素：吸收：组织特性使声能转换反射：反射使得能量减弱散射：散射使得能量减弱频率：衰减与频率四次方呈正比声束扩散：单位面积内的能量减少

第1章超声的物理基础2022/12/1423衰减(attenuation)2022/12/19954、多普勒效应(Dopplereffect)定义:当声源与被探测物体之间存在相对运动时，则反射的频率不同于发射的频率，这种现象称为多普勒效应。界面向声源移近时，反射频率增高，界面远离声源者反射频率减低，反射频率与发射频率的差值叫频移。频移绝对值的大小与相对运动的速度成正比，频移值的正负决定了运动的方向，由频移值的变化则可了解到界面的活动情况。

第1章超声的物理基础2022/12/14244、多普勒效应(Doppleref2022/12/1996多普勒效应(Dopplereffect)

在超声医学诊断中，超声多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度、横膈的活动以及胎儿的呼吸等。

第1章超声的物理基础2022/12/1425多普勒效应(Dopplereffe2022/12/1997多普勒效应(Dopplereffect)

当血流流向换能器时，频移为正值(接收频率高于发射频率)；当血流背离换能器时，频移为负值。当θ角为π／2时，fd＝0。

频谱多普勒超声仪上常将正频移设为正向波，负频移为负向波；而彩色多普勒则将正频移设为红色，负频移为蓝色。超声仪将频移转换成速度的公式如下：

第1章超声的物理基础2022/12/1426多普勒效应(Dopplereffe2022/12/1998

正常人体组织和器官是一个复杂的介质，由于各种组织的声学特性不同，其声阻差也不一样，当组织、器官发生病变时可使组织失去应有的反射规律，但按其声学特性可分为以下四种，即无反射型、少反射型、多反射型、全反射型。三人体组织的声学类型

第1章超声的物理基础2022/12/1427正常人体组织和器官是一个复杂2022/12/1999无反射型（无回声echoless）：

液体为人体最均质的介质，超声波通过时无声阻差，显示呈液性暗区回声，如血液、胆汁、尿液，羊水，病理状态下的胸水、腹水、卵巢囊肿等。第1章超声的物理基础2022/12/1428无反射型（无回声echoless）2022/12/19100少反射型（低回声Lowlevelecho）：

实质性器官虽较均匀，但其纤维支架与组织间的声阻抗略有不同，超声波通过时出现稀疏的微小光点回声,随着灵敏度增大，回声数量相应增多，如肝、脾、子宫等。第1章超声的物理基础2022/12/1429少反射型（低回声Lowlevel2022/12/19101多反射型（强回声Highlevelecho）：

结构复杂的组织器官或脏器发生病变时失去它原有的声学特性，表现为多反射，如乳房、葡萄胎、肝癌、畸胎瘤等。第1章超声的物理基础2022/12/1430多反射型（强回声Highlevel2022/12/19102全反射型（极强回声Strongecho）

软组织与气体或骨骼之间声阻抗差相差3000多倍，超声通过此界面时99.9%反射回来，形成全反射，即超声无法通过软组织与气体之间的界面。第1章超声的物理基础2022/12/1431全反射型（极强回声Strongec2022/12/19103

（一）超声波的发射与接受四、超声诊断的基本原理第1章超声的物理基础2022/12/1432（一）超声波的发射与接受四、2022/12/191041、压电效应与压电材料

对某些非对称性结晶材料在一定方向上加压或拉伸时，其表面将会出现正负的电荷，反之,将这种晶体置于交变电场中，则晶体的厚薄出现剧烈变化，这种压力与电荷之间相互转换的现象称为压电效应。具有此性质的材料称为压电材料，分为压电晶体、极化陶瓷、高分子聚合物和复合材料等。

第1章超声的物理基础晶体在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移，在两个界面产生等量正负电荷。2022/12/14331、压电效应与压电材料对某些2022/12/191052、逆电效应与超声波的发生定义：在交变电场（电能）的作用下，晶体将产生剧烈的收缩膨胀，产生振动（机械能），称之为逆压电效应。

第1章超声的物理基础2022/12/14342、逆电效应与超声波的发生定义：在交2022/12/19106超声换能器(探头)由压电晶体构成

具有:

机械能(声能)电能声能电能正压电效应电能

声能逆压电效应

2022/12/14352022/12/191073、超声波的发生

诊断用的超声波，是将高频交流电压信号加在压电晶体上，利用逆压电效应，使晶体片发生机械性的体积膨胀与压缩，推动周围介质使之振动，形成疏密波，即超声波。

——逆压电效应第1章超声的物理基础2022/12/14363、超声波的发生诊断用2022/12/19108

超声波的接收

当超声波在介质中传播时→遇到声阻不同的界面→产生反射→

反射波形成机械振动→

作用于压电晶体表面→晶体片两侧产生正负电荷→

换能器把这个电荷转换成相应的脉冲信号→仪器接收、处理、放大后显示在示波屏上。

——正压电效应

→第1章超声的物理基础2022/12/1437超声波的接收当超2022/12/19109任何一台超声仪都由主机及探头组成。

主机：完成电信号的发生、回收、放大、运算、处理和显示等功能。

探头：又称换能器，能将电信号转换成超声波发射出去，又可将回波转换成电信号，它兼有发射和接收超声波的双重功能。根据仪器的显示类型，将超声诊断仪分为以下几种：A型超声M型超声B型超声D型超声（二）超声诊断仪的类型

第1章超声的物理基础2022/12/1438任何一台超声仪都由主机及探头组成。（2022/12/19110

属幅度调制型，以探头接收到的超声脉冲信号的幅度为纵坐标，而以超声脉冲的传播时间为横坐标的一种显示方式。基本已淘汰。Ａ型超声适用于简单解剖结构的检查、线度测量，如脑中线检查、眼科检查。1、A型超声诊断仪（Amplitude）

第1章超声的物理基础2022/12/1439属幅度调制型，以探头接收到的2022/12/19111

属辉度调制型，它是B型超声的一种，是在水平偏转板上加入一队慢扫描锯齿波，使声束上各点随时间扫描成时间轨迹曲线。横坐标代表扫描时间，纵坐标代表纵深距离。2、M型超声诊断仪(Motion)

返回

第1章超声的物理基础2022/12/1440属辉度调制型，它是B型超声2022/12/19112属辉度调制型，即以不同的辉度来表示反射信号的强弱，它由不同辉度的点组成二维切面。类同相应部位的断面解剖图，直观、准确。

3、B型超声诊断仪(Brightness)

第1章超声的物理基础2022/12/1441属辉度调制型，即以不同的辉3、B型2022/12/191134.D型超声诊断仪（Doppler）

即多普勒超声频移显示法。是应用多普勒原理，将探头与运动的反射体之间所产生的频移值检出，利用不同类型的多普勒超声仪，获得多普勒信号音、多普勒频谱图、多普勒彩色血流图等供分析，对疾病做出诊断第1章超声的物理基础2022/12/14424.D型超声诊断仪（Doppler）2022/12/19114彩色多普勒血流显像

人体和血流的反射信号经分析处理后，可在显示屏上显现黑白的实时二维声像图上叠加彩色的实时血流显像。

彩色多普勒显像是将多普勒频移信号以彩色编码的形式叠加在二维图像上，色彩代表了血流的方向、速度及性质，即血流的方向用红蓝来表示，红色表示血流迎向探头，蓝色表示血流背离探头，强弱以色彩的明亮来表示表示，色彩明亮处－血流速度快，色彩暗淡处－血流速度慢。血流的性质：层流－色彩单一，湍流－五色镶嵌的血流束。

第1章超声的物理基础2022/12/1443彩色多普勒血流显像人体和血流2022/12/19115第1章超声的物理基础彩色多普勒血流显像2022/12/1444第1章超声的物理基础彩色多普勒血流2022/12/19116彩色多普勒血流状态分类(1).层流(2) .湍流(3).涡流第1章超声的物理基础2022/12/1445彩色多普勒血流状态分类(1).层流2022/12/19117(1)层流层流是血流方向、速度均无变化，彩超表现为颜色单纯，中心鲜亮，旁侧依次变暗。第1章超声的物理基础2022/12/1446(1)层流层流是血流方向、速度均无变2022/12/19118(2)湍流血流彩色明亮，正向血流红中带黄，负向血流蓝中带青，五彩镶嵌现象。第1章超声的物理基础2022/12/1447(2)湍流血流彩色明亮，正向血流红中2022/12/19119血流在管腔内一侧呈红色，另一侧呈蓝色，其间界线明确互不渗透。第1章超声的物理基础(3)涡流2022/12/1448血流在管腔内一侧呈红色，另一侧呈蓝色2022/12/19120频谱多普勒

频谱多普勒将多普勒频移信号的强弱以纵坐标的幅度来表示，频移的正负以信号波在基线的上下来表示，横坐标表示传播时间，其本质是一维的图象，这种显示可得到频移时间、速度大小、频移方向、信号振幅和频率范围信息。

第1章超声的物理基础2022/12/1449频谱多普勒频谱多普勒将多普勒2022/12/19121理论上最大流速的测值无限制性。流速实际可测值常大于7米／秒，定量分析狭窄、分流和返流，其主要缺点是缺乏空间分辨能力。

连续多普勒使用双晶片探头，一个晶片连续地发射脉冲波，返回的声波由另一个晶体片连续地接收。(1).连续多普勒

第1章超声的物理基础2022/12/1450理论上最大流速的测值无限制性。2022/12/19122(2).脉冲多普勒距离选通：沿超声束不同深度的某一区域作多普勒检查。取样容积：其大小等于脉冲波的波长与数目的乘积。突出优点：疾病的定位诊断和血流量的定量测定。主要缺点：受脉冲重复频率的限制，易出现频率失真。

超声脉冲波的发射与接收均以同一个探头进行，它是在一选择性的时间延迟后，才开始接受回声信号。

第1章超声的物理基础2022/12/1451(2).脉冲多普勒距离选通：沿超声2022/12/19123频移方向：以频谱图的基线为界，基线以上的频移信号为正值，基线以下的频移信号为负值。信号振幅：以频谱的灰度表示，代表取样容积或探查声束内具有相同流速的血细胞数量的多少。频率范围：以纵坐标上频谱的宽度表示，代表某一瞬间取样容积中血细胞速度分布范围。第1章超声的物理基础2022/12/1452频移方向：以频谱图的基线为界，基线以2022/12/19124频谱多普勒血流参数可以测量收缩期峰值速度(Vs)、平均速度(Vm)、舒张期速度(Vd)、加速度(ACC)