超声成像技术和伪差（超声检查课件）

超声检查技术超声成像技术及伪像学习目标1、掌握超声成像的基本要求;超声显示方式及其意义；多普勒效应的基本概念。2、熟悉彩色多普勒技术使用注意事项及血流特征；超声成像中的常见伪像及应对措施。3、了解高脉冲重复频率多普勒显像和组织多普勒显像。案例导入患者，女，55岁，近一周出现尿频、尿急，无尿痛。尿常规（-），腹壁膀胱超声检查，声像图显示：膀胱充盈，前壁均匀增厚，侧壁、后壁回声正常。出现这种现象的原因是什么？产生条件？

第一节超声成像的基本要求一、超声成像的分类超声声像图按其成像速度的不同，可分为实时成像、静态成像和准实时成像。实时成像是指扫描成像速度到达每秒24帧以上的超声显像系统。静态成像是扫描成像速度每秒几帧的超声显像系统。准实时成像是介于两者之间的。二、声束聚焦

为提高超声的侧向和横向分辨力，通过一些手段对声束的分布加以限制，使焦区的声束变窄，这种方法就是声束聚焦，有非电子聚焦和电子聚焦两种方法。

非电子聚焦：分为声透镜聚焦、声反射镜聚焦和压电材料凹面聚焦，焦点位置固定，主要用来提高横向分辨力。

电子聚焦：多振子通过相位控制实现聚焦，主要改善纵向分辨力，焦点位置可变，可采用分段式聚焦或者折线式聚焦。三、对数放大器及功能

超声的反射和散射都可以形成回声，超声回声的振幅特别大，最大的可达1000000倍以上。为了使强弱回声信号都能清楚地识别和显示，需要超声显像系统的动态响应范围达到80-120dB,要对这么大范围的信号进行有效响应，线性系统很难实现，通常利用对数放大器完成。1、对强信号进行压缩以保证信号失真度小；2、对弱信号有效方法以保证信号不丢失；3、对噪声的抑制以保证系统具有较高的信噪比。四、时间增益补偿/深度增益补偿

由于生物组织对超声的衰减作用，相同的病变在不同深度的回声表现出现差异，为了对不同深度的相同病变仍能获得相近的声像图表示，可以通过时间增益补偿/深度增益补偿（TGC/DGC）来进行回声信号强度的补偿。中间位置TGC调节前后图像

五、数字扫描转换

数字扫描转换（DSC）时关于信号显示的一种技术。声像图先经过模/数转换，形成数字信号，送入存储器。经过数/模转换，形成模拟信号，正确地在屏幕上显示出来。通过数字扫描转换，可以将声像信号数字化，以便进行信号的各种后处理，提高声像图的分辨力。

六、后处理

超声后处理是指根据诊断需要，对数字化声像图所采取的不同的变换方式进行处理，改变声像图的输出表现，使变换后的声像图更利于诊断分析。常用的有7种：线性处理、对数处理、指数处理、S形曲线处理、反S形曲线处理、窗口提升处理和窗口抑制处理。七、灰阶处理

灰阶处理是用于声像图显示的转换方式，以不同的亮度级别来对应回声的振幅强弱，将信号的强弱变换成声像图的亮暗程度。

灰阶数越大，系统能够区别振幅变化的能力就越强。灰阶数是由超声系统规定的位数所决定的，呈2的指数关系。如4位可显示16层灰阶，6位64层灰阶，8位256层灰阶。灰阶处理能力由系统位数决定，位数越大灰阶处理能力越强，声像图层次越丰富，在声像图的显示中可以根据需要进行调节。第二节超声显示方式及其意义一、脉冲回声法（一）脉冲回声超声显示的基本工作原理1.发射由探头发射脉冲频率在500HZ以上的短脉冲超声。2.接受接受回声信号，并做对数放大处理。3.处理进行数字扫描转换，将模拟回声信号转变了数字信号，并最终转换成电视剧制式扫描模式信号。4.显示在监视器上显示图形信号，包括振幅显示和灰度显示。一、脉冲回声法（二）常用的脉冲回声法超声显示根据工作方式的不同又分为振幅调制型、辉度调制型和活动显示型三种类型：1．振幅调制型，简称A型。2．辉度调制型，简称B型。3．活动显示型，简称M型。1、振幅调制型（简称A型）---主要通过分析回声振幅的分布来获得组织的特征信息。由于其只能显示某一方向上的回声振幅信号，属一维显示，目前临床已较少使用。采用单声束脉声在传播过程中遇到的各个界面产生散射和反射，以回声信号的振幅大小在示波屏上表示出来。横轴是时间轴，自左向右代表回声时间的先后顺序，也代表组织的深浅；纵轴是信号轴，表示声束在传播途径中产生的回升信号振幅的大小。2、辉度调制型（B型）——也被称为超声断层显示，显示二维断层声像图，与A型不同之处是回声以光点的形式显示，回声信号的强弱以光点亮度表示。单条超声在传播途径中遇到的各个界面，产生一系列的散射和反射，探头接收回声信号，以光点的形式在显示屏上显示，回声强光点亮，回声弱光点暗。光点按照回声的先后顺序在显示屏纵轴上自上而下排列，形成以各方向上的信息线，多条线构成切面图像。3、M型超声（活动显示型）---纵轴表示检查的距离，横轴表示检查持续的时间，具有距离-时间的图像特性，被应用于心脏检查。探头沿着某一方向发射单声束超声，接收回声信号以光点辉度的形式在显示器纵轴上表示，显示界面与探头之间的距离随着时间变化而变化的曲线，即“距离-时间”M型超声图像。纵轴表示检查的距离，横轴表示检查持续的时间。二、差频回声法

（一）差频回声法的工作原理

1.发射探头发射固定频率的超声

2.接收接收频率改变了的回声信号

3.处理利用多普勒效应，比较发射和接收的超声频率差。

4.显示根据不同的工作方式显示不同的差频声像图，将差频信号在显示器是显示，分为频谱和彩色编码多普勒

二、差频回声法

（二）差频回声法的分类：1.频谱多普勒超声

根据发射超声方式的不同，可分为脉冲多普勒和连续多普勒，两者均显示一维频谱信号。（后续详细讲解）二、差频回声法

2.彩色多普勒超声：

原理与脉冲多普勒相同，采用选通门进行多点采集和自相关技术，显示二维频谱信号的目标速度，大小以灰阶表示，方向以颜色编码表示，通常以红色表示朝向探头方向流动的血流，以蓝色表示背离探头方向流动的血流，以亮度表示血流的速度。三、时距测速法四、非线性血流成像法五、其他：弹性成像、超声造影、三维超声、四维超声、超声CT。新技术新技术

第三节多普勒血流显像基础1842年，奥地利数学家天文学家，克约斯琴·约翰·多普勒发现，当星球与地球近向运动时，光色向光谱的紫色端移位，表明光波频率增高；向红色方向移位，表明光波频率降低。其差称为多普勒频移。这种物理学效应命名为多普勒效应。

此也适用于各种类型的波源和接受器之间的相对运动。

课程思政一、多普勒效应1.定义:当波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波的频率不一致,当两者距离随着时间而变近时，接受器接受的频率升高，反之降低，这一现象称为多普勒效应。这种频率的变化被称为多普勒频移。

探头发出入射超声频率fo，接收频率差为fd，超声声速为c，被检查目标的运动速度υ，fo和c固定不变，正负号指是表示运动同向或者反向。通过傅里叶变换可以得到：υ=∣ū∣cosθ，∣ū∣是真实目标速度，υ为计算速度，cosθ越接近1，计算的速度越接近目标的真实速度。当θ＜30°时，计算速度与真实速度差值小于13%；当θ＞60°时，误差就急剧增加了。所以实际操作过程中应该尽量使超声声束与检查目标的运动方向平行。3.多普勒超声诊断应用多普勒超声成像技术分为频谱多普勒成像和彩色多普勒成像两种形式。频谱图的横轴表示被检查目标的运动时间，单位为秒，纵轴表示频移的大小，通常换成运动速度，单位为米/秒，频谱图可以提供检查目标运动的方向、平均流速、峰值流速等流体动力学信息。频谱多普勒又分为脉冲多普勒、连续多普勒和高脉冲波重复频率多普勒等成像方式。二、脉冲多普勒PW1.单个换能器。2.距离选通：通过选择不同时间延迟，得到来自不同深度运动目标的反射信号，提供深度信息，进行定位诊断。3.取样容积：取样目标所在区域。4.奈奎斯特频率极限：当取样频率固定，被检测目标的频率超过一定值时就出现频率失真，因此脉冲多普勒成像受脉冲重复频率的限制，即脉冲重复频率必须大于被检测目标频率的两倍。通常将脉冲重复频率的1/2称为奈奎斯特频率极限。三、连续多普勒CW1.双晶片探头。2.最大测速：理论上可以测得取样频率无穷大，但受数模转换器工作速度的限制，最大速度一般不超过10m/s，但这完全满足临床需要。3.没有距离选通，不能进行定位诊断。连续多普勒使声束传播方向上所有运动目标的频移都记录了下来，因此无法确定声束内回声信号的深度来源。四、高脉冲重复频率多普勒HPRF当探头在发射一组超声脉冲波之后，没等到取样容积的回声信号返回到探头，就再次发射新的超声脉冲，然后接受到的回声信号使第一组脉冲的回声，相当于在固定脉冲中插入新的信号，提高了发射脉冲的频率。根据

频移增加了一倍，随着脉冲重复频率的成倍增加，最大可测速度也成倍增加了。

但实际超声诊断仪上，最多可以增加到三倍，而且定位准确性不如PW，质量也不如PW。五、彩色多普勒血流显像CDFI

1.概念：对感兴趣的目标区采用自相关技术处理，进行彩色编码，将二维彩色信息叠加到二维灰阶图像的相应区域内，实现解剖结构与目标运动状态相结合的实时显示。2.原理：红迎蓝离。红色迎向探头，蓝色背离探头。明亮的色彩代表速度快，深暗的色彩代表速度慢。

3.优点：二位切面直观显示血流方向、速度和状态。更直观。

缺点：①平均血流速度，对血流得定量分析不如CW和PW。

②彩色血流成像的帧频低于灰阶超声帧频，二维图像质量下降。

③受超声入射角以及频移的影响，当频移超过奈奎斯特频率极限时候出现混叠，表现为彩色逆转。六、正常多普勒血流特征

1.血流性质2.血流方向3.血流时相七、多普勒超声检查内容及指标

纵轴是频移轴，横轴是时间轴。

收缩期最大血流速度PSV，舒张期最大血流速度EDV，平均血流速度MV，加速度AV，加速时间AT，阻力指数RI，搏动指数PI。

RI=（PSV-EDV）/PSVPI=（PSV-P-P）/MVP-P是舒张期最低血流速度MV是平均血流速度

第四节超声伪像案例讨论患者，男，65岁，健康查体，肝胆肾超声检查显示，肝内膈肌附近类一圆形高回声，大小约3.8cm×3.2cm×3.1cm，内部回声均匀，边缘光滑，在膈肌另一侧也显示与之类似的高回声，请问上述显像属于哪种超声伪像？分析产生机制、产生条件以及应对措施。一、混响效应1．产生机制:声束扫查体内平滑大界面时，反射回波能量大部分被探头接收形成回声影像，小部分声能会在探头表面反射，第二次进入体内，形成微弱的二次图像。

2.常见于：膀胱前壁、胆囊底部及大囊肿前壁，易被误认为壁的增厚、分泌物或者肿瘤。二、振铃效应

1．产生机制:当声束扫查到软组织与含气组织或液体与结晶体界面处时，由于声阻抗相差甚大，造成声束在软组织内来回往返多次反射。每一次往返在声像图上显示为长条状多层重复纹路分布明亮带状回声，形似彗星尾巴，又叫彗星尾征。2.常见于：胃肠道及肺部气体、宫内节育器以及胆囊壁内的胆固醇小体后方。三、镜像效应1．产生机制：当声束遇到深部光滑大界面时，界面处的强反射声束又作为第二声源对界面上方的反射体进行照射，形成于光学镜像类似的虚像。

2.常见于：横膈附近。浅测为实像，深者为虚像。四、侧壁失落效应1．产生机制：入射角较大造成反射声束不能返回探头所产生的伪像。

2.常见于：囊肿和血管的侧壁，声像图上可清晰显示细薄的前后壁，但是侧壁不能显示。五、后壁增强效应

1．产生机制：TGC“过补偿”造成组织器官后壁声强过大产生的伪像。

2.常见于：囊肿、脓肿及其他含液结构后壁及后方；某些小肿物比如小肝癌后壁也可以见后壁增强效应

六、声影1．产生机制：前方组织结构声衰减很大时（骨骼、结石、气体、钙化灶等）造成后方组织无声能或者声能极少，即使TGC正补偿，后方仍显示为无回声或者低回声的平直条状区。

2．声影的形状与扫查组织在声场中的位置、扫查组织与周围的声束关系及扫擦组织曲率有关。七、旁瓣效应1．产生机制第一旁瓣成像重叠效应所产生的伪差。中心为主瓣，周围对称分布旁瓣，在主瓣扫查成像时，旁瓣也能成像，表现为各种虚线或者虚像，称为旁瓣效应。

2．常见于：子宫、胆囊、横膈等，