医学影像学课件：超声基础及肝脏

超声诊断学超声医学定义超声医学是声学、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以达到诊断、保健和治疗等目的的学科超声医学应用

超声诊断：应用超声的物理物性，以某种方式扫查人体、诊断疾病高频率、低功率（2.5-7.5MHz，＞10MHz；＜0.01W/cm2）

超声治疗：应用超声的生物学效应，如热效应、空化效应，进行疾病治疗，如HIFU对肿瘤的治疗，低频率、高功率（0.8MHz；0.2-2.5W/cm2，＞3W/cm2）一.超声诊断物理基础二.彩色多普勒基础三.超声仪器四.超声临床诊断基础五.超声声学造影主要内容内容教学要求掌握：超声诊断的临床应用基础；了解：超声波的基本概念与物理特性，超声成像的基本原理，超声新技术在临床的应用及意义。声波——物体的机械振动在介质（空气、水、固体等）的传播过程中产生的波称为声波。（机械波）

可闻波的频率在16－20000HZ之间超声波:频率>20000HZ医用超声频率范围：2～15MHZ1MHz=106Hz，即每秒振动100万次第一章超声诊断物理基础（一）超声波的定义声学的基本物理量

◆波长（λ）

在一个振动周期内波所传播的距离。◆声速（C）

声波在介质中单位时间（秒）内的传播距离，常用单位为m/s，与介质的密度、弹性和温度有关。◆频率（f）

单位时间（秒）内质点完成振动的次数，每秒振动1次为1Hz

C=f*λ

不同的介质中，声速差别很大空气：344m/s

水：1524m/s

肝脏：1570m/s

脂肪：1476m/s

颅骨：3360m/s人体软组织平均声速为：1540m/s方向性（束性）1反射、折射和散射特性2吸收衰减特性3多普勒效应4（二）超声波的物理特性穿透力和分辨力5生物效应61.方向性（束性）

超声波在传播的过程中沿着超声发射的方向直线向前传播的特性，是超声对人体定向探测的基础。与声源（探头）晶体片的直径及振动频率有关。孔径越大，频率越高，方向性越好。

但是孔径增大，横向分辨率降低，聚焦。2.反射、折射和散射特性◆反射

超声波在介质中传播时，当遇到两种声阻抗（声速*介质密度）不同的介质构成的声学界面时，一部分超声波就会从界面上反射回来的特性。人体软组织声阻抗差异很小，只要有1‰的声阻抗差，便可产生反射。反射回声的强度决定于构成反射界面的两种介质的声阻抗差和入射超声波的强度。超声波的反射方向与入射角度有关。声阻抗（z）——指阻挡声波在介质中传播的力。公式：

z=c·ρ

c——声速ρ——介质的密度可见声速越快，介质密度越高，声阻抗越大。人体不同组织声阻抗值◆折射

超声波入射声束与界面不垂直，进入第二种介质的透声束方向发生改变。声波垂直入射和斜入射时反射和折射衍射和散射示意图（远小于λ）（相近于λ）3.衰减特性

声波在介质中传播时，声能随传播距离增加而减弱。

衰减的原因：吸收、散射、声束扩散。

a.介质对超声波的吸收：超声的机械能转变为热能传导，或被组织的粘滞性所吸收。

b.能量被许多散射体，如蛋白质分子散射掉。

c.声束扩散使超声在介质中前进方向上的能量减小。

声衰减表现为回声减少或消失以致出现声影。吸收衰减特性：液体＜软组织＜骨声衰减规律：

组织内含水分多衰减少液体中含蛋白成分多衰减多组织含钙质或胶原蛋白多衰减多蛋白质是组织声衰减的主要因素。TCG（时间补偿增益）DCG

（距离补偿增益）

超声波在不同组织内衰减程度不同液体软组织骨4.多普勒效应超声波在介质中传播时，当遇到与声源发生相对运动的界面时，则入射超声与反射回来的超声波之间会发生频率的差异。这种物理现象为多普勒效应。这种频率发生的改变叫频移。5.穿透力和分辨力

◆穿透力

超声波能够穿透介质最大厚度的能力。与发射声波的声能、频率、反射、折射、绕射等多种因素有关。◆分辨力

超声波能够分辨并显示两个细小目标的能力，即两个目标的最短距离

a.纵向分辨力(轴向分辨力)超声波能够分辨出沿声束发射的轴线上两个界面之间最短距离的能力（最小纵深距离），与超声波的频率成正比。最大纵向分辨力等于1/2λ。

b.侧向分辨力

声束扫描方向上的分辨力，取决于超声波束的宽度，通常用聚焦来提高侧向分辨力（声束越窄，侧向分辨力越好）。c.层厚分辨力

切层厚度方向上的分辨力，与侧向分辨力相垂方向上的分辨力。由探头厚度方向上的声束宽度决定，聚焦改善。

超声波的生物效应热效应

声波的传播引起介质中的分子振动摩擦，声能转化成热能而被吸收。空化效应

超声波作用于组织介质中的微泡，使微气泡收缩和膨胀。机械机制

介质中某些非热效应、非空化效应的现象可能与辐射压、辐射力及声波流动有关。第二章彩色多普勒基础详见彩色多普勒超声诊断仪第三章超声仪器

超声的发生通过逆压效应发生声能

由主机示波屏处理放大换能器人体产生图像反射、散射及Doppler频移信号

利用正压电效应接收超声转为电能(一)超声诊断仪基本原理超声的发生和接收的原理超声的发生－－逆压电效应

压电晶体片，由主机发生高频交电场，电场方向与晶体压电轴方法一致，压电晶片沿一定方向发生压缩和拉伸，当交变电流在20000Hz以上时即产生超声，这种现象为逆压电交应。超声的接收－－正压电效应

当有变形时，作用致电晶体片上，则晶体片上，则晶体片产生电荷，这种现为正压电效应。（二）超声探头1.探头种类电子凸阵探头——主要用于腹部、妇产科的检查电子线阵探头——主要用于外周血管、甲状腺等浅表器官的检查电子扇形探头——主要用于心脏的检查环形扇形探头——主要用于腹部的检查应用部位不同心脏、腹部、浅表、腔内、穿刺、术中频率的不同低频、中频、高频、超高频新型探头－三维

超声诊断仪及成像基本原理

按回声信号的显示方式分类D型诊断法M型诊断法B型诊断法A型诊断法

（三）超声诊断仪的类型（1）A型：探头单晶片，以脉冲波形的幅度显示回声的强与弱，振幅调制型，一维图像纵坐标表示波幅的高低，横坐标表示探测界面的深度。用途：测量脏器的大小，眼轴的测量，病变的物理特性，各种积液定位，脑中线的移位等；现状：基本淘汰。A型A型M型超声诊断仪1、探头：单晶片超声光点扫描法：用锯齿波慢扫描的方法使各回声光点从左到右连续移动，从而取得声束上各反射点运动的轨迹图。

2、用途：主要用于心血管疾病，室壁厚度、心功能。常称为超声心动图3、现状：常与其他检查组成联合装置。

显示屏Y轴代表软组织空间位置深浅

X轴代表时间

B型：探头多晶片显示与超声束扫描的切面回声图像，界面回声强弱由明暗度（灰阶）表示。属于亮度调制型的二维图像。采用连续扫描的方式显示出脏器的断层切面图像，形成的是脏器的平面图。图像上部代表距探头近的表浅界面，图像下部代表距探头远的较深界面。

B型超声诊断法图像有直观、形象、重复性强和可供前后对比等优点。B型用途：广泛现状：主流成像设备4.D型

超声多普勒诊断法。利用多普勒效应的原理，把发射的超声和遇到与之发生相对运动的界面返回的超声产生的频率差（频移），以频谱的形式或用扬声器将其以一定的声调的信号显示出来。

连续多普勒、脉冲多普勒、彩色多普勒显像。把获得的频移信号用伪彩色编码的方式显示出来，对向探头流动的血流显示为红色，背离探头流动的血流显示为蓝色。用于了解脏器、病变组织、心脏、血管的血流动力学情况。D型D型超声诊断仪基本组成超声扫描器（包括探头）数字扫描转换器（DSC）超声图像显示装置超声图像记录装置超声电源彩色超声诊断仪1、利用多普勒效应的原理，对运动的脏器和血流进行探测的仪器2、分为频谱多普勒和彩色多普勒血流成像两种方式核心技术自相关技术：能在2

ms内处理大量多普勒频移数据：计算每一瞬间若干频率的血流平均速度、血流方向和速度方差。MTI滤波器：提取红细胞散射回波，滤除非血流运动信号频谱多普勒超声1、原理：利用多普勒效应，把超声频移，以频谱

的形式或用扬声器将其以一定的声调的信号显

示出来。2、分类：PW、CW两种。

PW具有深度分辨力，检测高速血流时，受脉冲重复频率的限制；

CW没有深度分辨力，可检测高速血流。3、用途：了解血流动力学情况、判断血流性质4、血流参数：Vmax、Vm、RI、PI等频谱多普勒横轴代表时间，即血流持续时间，单位为s纵轴代表速度（频移）大小，单位为cm/s基线：血流方向纵轴：血流速度横轴：流速历时变化速度/频移－时间显示谱图层流频谱湍流频谱取样容积PW的特点有一定的取样容积距离选通反映取样容积这一部分的血流状态测高速血流时频谱混叠现象CW的特点无取样容积无距离选通反映取样线的血流状态能测高速血流，不出现频谱混叠现象彩色多普勒血流成像1、原理:

以脉冲多普勒技术为基础，用运动目标显示器自相关函数、数字扫描转换、彩色编码等技术将物体运动速度在某一平面的分布以红、蓝、绿三基色显示出来，叠加在B

型灰阶图像上，实现解剖结构与血流状态两种图像互相结合的实时显示2、用途：判断血流方向、速度、性质等。彩色多普勒血流成像技术特点1、血流方向：

红色朝向探头，蓝色背离探头2、血流速度：彩色明亮速度快，暗淡速度慢3、血流性质：彩色信号有规律闪动动脉，持续显示静脉CDFI层流涡流湍流第四章超声临床诊断基础

（一）人体不同组织和液体回声强度回声强度分级根据各组织的声学特性，将人体组织器官反射分为：

超声图像的描述强回声高回声低回声无回声（液性暗区）进一步细分为：强回声高回声等回声低回声弱回声无回声（液性暗区）

包括各种均匀的液性物质，如尿液、胆汁、血液、积液及羊水等。

这些物质内部不存在声阻抗差，不产生回波。

B超上表现为液性暗区。

（1）无回声型

（2）低回声型

人体中结构均匀的实质性脏器或组织。如肝脏、脾脏、胰腺、肾脏、子宫、卵巢、肌肉、淋巴结等。这些脏器组织结构比较均匀，界面之间的声阻抗较小，超声波传播时反射较弱。

A超上表现低而少的回波；B超上表现为均匀细小的弱光点。（3）高回声型

指非均匀质性、实质性结构，如乳腺和某些肿瘤或结构比较致密的实质性结构与液性物质的交界面上，如心内膜、心包、心外膜，大血管壁等。构成界面的两种介质的声阻差较大，反射较强，形成多反射型。

A超上表现波多而且高、杂乱；B超上表现为粗大不均匀的强回声光点或光斑、小光团、光带等。（4）强回声型

构成界面的两种介质的声阻差很大，声能几乎全部从界面上反射回来，进入第二种组织的声能很少，表现为很强的反射。反射后方为无回声或弱回声区域。如肺、含气的肠道、骨组织、结石、钙化灶等。

强回声高回声低回声无回声（液性暗区）

（5）人体不同组织回声强度顺序

肾中央区（肾窦）＞胰腺＞脾实质＞肾皮质＞肾髓质＞血液＞胆汁和尿液。正常肺（胸膜－肺）、软组织－骨骼界面的回声最强；软骨回声很低，甚至接近于无回声。病理组织中，结石、钙化最强；纤维化、纤维平滑肌脂肪瘤次之；典型的淋巴瘤回声最低，甚至接近无回声。6.一般规律（1）均质性液体（介质）液体、均质的固体呈无回声。（2）非均质性液体（介质）液体中混有血液和沉淀，或囊肿合并出血或感染时，液体内回声增加。（3）引起回声增强的常见原因组织内含水分愈多，声衰减愈低。体液中含蛋白成分愈多，声衰减愈高。

图液体气体骨头脂肪钙化肌肉气体石头液体各组织超声表现肌肉实质器官骨各组织超声表现甲状腺心脏胰腺各组织超声表现超声图像的分析大小外形边界内部回声及血流状态后壁及后方情况周围情况量化分析功能检测超声征像声影彗尾靶环双筒枪平行管道驼峰（二）声影双筒枪征后方回声增强肿瘤邻近肝脏表面时，可见局限性隆起，呈“驼峰征”(Humpsign)。“靶环征”“牛眼征”结节：常见于胃肠道肿瘤肝转移。声学造影是超声领域的第三次革命实时灰阶超声（B超）彩色多普勒超声声学造影微泡在血管腔内流动，改变了界面声阻抗差异，使回声增强，采用谐波造影等特殊技术检测微泡信号超声新技术：超声造影（CEUS)经外周静脉注射超声造影剂进行对比增强造影剂成分为微气泡（直径2-8μm），具有血池示踪剂作用，可显示微循环血流灌注。造影剂经肺排出，易代谢，用量小（0.5-2.4ml）无肝、肾毒性，特别适合肝功能异常患者但有严重心肺疾病者慎用2-8μm(气泡)6-8μm(红细胞)增强CTCEUS肝癌肝转移瘤CEUS显示肝肿瘤微血流灌注特点与增强CT/MR类似CEUS显示肿瘤供血血管与DSA类似CEUSDSACEUSCDFI声学造影三维重建肝脏海绵状血管瘤肝脏局灶性增生结节小肝癌普通超声与超声造影诊断肝脏肿瘤准确性比较*EdwardLeen,et,al.AJR2006;186:1551-1559诊断准确率（%）优点：

◆无辐射，无明显毒副作用

◆可重复多次检查

◆实时性好，可避免时间取样误差

◆检查过程方便快捷（5分钟左右可完成）

缺点：

◆视野局限，一次造影只能观察一个或数个病灶

◆深部病灶及受肠气、肺气干扰时造影效果不佳声学造影的优缺点超声造影MRI增强超声/MRI融合成像三维超声1、原理：声束在互相垂直的三个方向进行扫描，经计算机处理形成立体的三维结构图像。2、优点：成像快，失真小，可实时显示心脏、胎儿解剖立体结构，形象、直观，方便理解。超声诊断范围头颅∶婴幼儿颅内，脑血管等；胸部∶心脏及大血管、胸膜腔积液等；腹部∶消化、泌尿系统、妇科、产科、腹腔腹膜后大血管及淋巴结等；外周器官：眼睛、甲状腺、乳腺、阴囊、睾丸、浅表软组织及四肢血管等。（六）超声检查的优缺点

优点a无损伤、无痛苦、无辐射b无特殊禁忌，可重复多次检查c可多切面、多角度、动态观察d操作简便e价格低廉f检查结果迅速及时

·病灶位于超声探测“盲区”

·液性并非都是无回声

·固体并非都是有回声

·伪差（像）

超声诊断的局限性

·部分非特异性：异病同图·

·骨骼；含气脏器，肥胖肝脏疾病的超声诊断教学要求：掌握肝脏疾病的典型超声表现；了解肝脏解剖及分段。肝脏正常解剖肝脏分段1、常用切面剑突下肋弓下肋间剑突下纵切

右肋缘下斜切

肋间斜切1.肝缘锐利，肝表面光滑。2.实质回声均匀，比肾脏稍高，比胰腺稍低。3.肝内血管、胆管显示清晰。正常肝脏的声像表现常见肝脏疾病的超声诊断1.弥漫性肝病1.1感染性：病毒性肝炎、肝吸虫病内脏蠕虫移行症；1.2代谢性：脂肪肝、肝豆状核变性、肝糖原累积、肝淀粉样变性等；1.3肝硬化：肝炎后肝硬化、淤血性肝硬化酒精性肝硬化、血吸虫性肝硬化

脂肪肝轻度、中度、重度肝脏轻度或中度增大，轮廓尚整齐平滑，边缘可圆钝；肝内回声前半场回声细密明亮，呈一片云雾状改变，后半场由于声衰减和散射，回声衰减，使回声强度从浅至深部逐渐减弱；同时肝内血管显示不清。肝硬化

肝囊肿囊性多囊肝肝脏肝脓肿占位病变肝血管瘤良性肝腺瘤实性FNH

恶性肝癌、转移瘤1.呈圆形或椭圆形，大小几毫米至十几厘米，肝囊肿可为单个或多个，存在于肝脏任何部位。2.囊肿壁薄，轮廓光滑整齐，内部一般呈无回声区。3.囊肿两侧壁可出现“回声失落”现象，并因回声反射方向和折射而出现侧壁声影。4.囊肿的后方回声因囊液透声良好而产生增强效应。

CDFI:囊肿内部无血流信号。

肝囊肿囊肿可呈多房、囊内或囊壁钙化。囊肿可以合并感染或出血，囊壁及内部回声改变。老年女性，CT示单纯性囊肿，超声引导下抽出陈旧性血液。1.先天性疾病，常有家族史和其他器官多囊性病变。2.肝大，形态失常，满肝囊性病变，囊形态圆或不规则，囊与囊之间几乎无正常肝组织，严重者肝内管道显示不清。多囊肝有相应的临床症状。肝脓肿声像图的演变与病程及脓肿的液化程度有关：早期：病灶呈炎性反应，充血水肿、组织变性坏死尚未液化，圆形、类圆形或不规则状，呈低或高回声，边界清或不清，不易与肿瘤鉴别。CDFI：内部可探及点状、条状动脉血流信号，中等阻力。*病灶内正常门管结构走行。肝脓肿脓肿形成期：坏死组织液化，多为液性暗区，液体透声性差，内有点状回声，如多个囊腔未完全融合呈蜂窝状，壁厚（大于3mm）而不光滑，囊实间分界不清。周围肝组织炎症及反应性变化，可出现回声回声增强、增密现象。CDFI:坏死区无血流信号显示，脓肿壁可以探及血流信号。慢性肝脓肿：当脓肿逐渐愈合时，肉芽向脓腔内生长，壁显著增厚，腔内坏死组织聚集，表现为类似实质性杂乱高回声区，无回声区消失，囊壁可出现钙化（强回声伴声影）。伴随征象：肝脏常有不同程度的增大、胸腔积液。治疗前治疗后肝血管瘤肝内最常见良性肿瘤，分型、数目、大小。小血管瘤圆形、椭圆形，大血管瘤形态可不规则。小血管瘤多数为高回声，等、低回声肿瘤周围有高回声环。无声晕，边缘整齐，境界清晰.内有管道状结构或筛网状结构。大的血管瘤呈现粗网格状或蜂窝状结构。无回声型形态不规则，透声较囊肿差，边界不如囊肿清晰CDFI的特征有：瘤内无血流信号，或仅有低速稀少的血流信号。EDC可提高血流显示能力。超声造影表现：动脉期周边结节状强化，随时间延长强化范围逐渐扩大，向心性充填，门脉期或延迟期呈等或稍高增强，较大瘤体中央因血栓形成可无增强。老年女性，体检发现脂肪肝背景下肝血管瘤，ECT显像证实。血管瘤19s31s75s27s78s123s患者多较年轻，20-50岁。低、等、高回声，边界清或欠清，边缘不规整。CDFI表现：血流丰富，“轮辐状”，PW测出低阻动脉血流频谱。局灶性结节增生男，中学生，体检发现肝内占位病变，超声造影提示FNH肝腺瘤结节型块状型弥漫型常有肝炎、肝硬化病史。AFP常升高。小肝癌、结节型、块状型、弥漫型。原发性肝细胞癌1.肝脏形态：病变较小，肝脏形态无改变。病变较大，肝脏增大邻近肝表面的病变，可致肝轮廓局限性向外隆起，形成“驼峰征”。当