超声诊断的基础和原理

超声诊疗基础和原理南昌大学一附院超声诊断的基础和原理第1页超声基本概念定义声源声束声场分辨力超声诊断的基础和原理第2页声波与超声波声波是机械振动在弹性介质内传输,它是一个机械波。。超声诊断的基础和原理第3页按其频率高低分类:频率在16Hz以下，低于人耳听觉低限者为次声；频率在16～20,000Hz之间，人耳能听到者为可闻声；频率在20,000Hz以上，高于人耳听觉高限者为超声波。诊疗用超声波频率在0.1～80MHz之间，而以2.5～10MHz最惯用按其频率高低分类:16Hz以下，低于人耳听觉低限者为次声；16～20,000Hz之间，人耳能听到者为可闻声；20,000Hz以上，高于人耳听觉高限者为超声波。诊疗用超声波频率在0.1～80MHz之间,而以2.5～10MHz最惯用超声诊断的基础和原理第4页声波在介质中传输时,每秒钟质点完成全振动次数,称为频率(f),单位是赫兹(Hz)波长、频率、声速超声诊断的基础和原理第5页声波在一个周期内,振动所传输距离,称为波长（λ）,单位是毫米（mm）,惯用诊疗超声波长为0.15～0.6mm超声诊断的基础和原理第6页声波在介质中传输,单位时间内所传输距离,称为声速（c）,单位是米/秒（m/s）。频率、波长和声速可用下式表示ｆ＝ｃ／λ超声诊断的基础和原理第7页超声诊断的基础和原理第8页声源能发生超声物体为声源超声诊断的基础和原理第9页石英晶体或压电陶瓷材料,在其不受外力时,不带电。而在其两端施加一个压力（或拉力）时,材料受压缩（或拉伸）,两个电极面上产生电荷,这种现象称为正压电效应。。压电效应超声诊断的基础和原理第10页材料压电效应是可逆,即给压电材料两端施加交变电场时,材料便会出现与交变电场频率相同机械振动,这种现象称为逆压电效应超声诊断的基础和原理第11页正压电效应逆压电效应超声诊断的基础和原理第12页声束含有方向性成束声波,即依据声指向性,集中在某方向发射声波束。超声诊断的基础和原理第13页声场、近场、远场

弹性介质中充满超声能量空间,称为超声场。。超声诊断的基础和原理第14页声场分为两段:近声源声束比较平行，能够圆柱体模拟，此段称为近场；远离声源段声束开始扩散、其束宽随距离增大而不停增宽，可用一个去顶圆锥体模拟，此段称为远场。超声诊断的基础和原理第15页近场长度（Ｌ），可按下式计算:Ｌ＝ｒ2／λ＝（Ｄ／２）2×（ｆ／ｃ）上式中，ｒ为换能器半径超声诊断的基础和原理第16页超声诊断的基础和原理第17页超声所能分辨出两界面间最短距离能力。可分纵向分辨力和横向分辨力两种。分辨力超声诊断的基础和原理第18页纵向分辨力（又称轴向分辨力、距离分辨力或深度分辨力）,指是区分位于声束轴线上两个物体之间距离能力。普通Ｂ超显像仪,其纵向分辨力可达1mm左右。。超声诊断的基础和原理第19页纵向分辨力超声诊断的基础和原理第20页横向分辨力（又称侧向分辨力、方位分辨力或水平分辨力）,指是区分处于与声束轴线垂直平面上两个物体能力。它用声束恰好能够分辨两个物体距离来量度。。超声诊断的基础和原理第21页横向分辨力由晶片形状、发射频率、聚焦及离换能器距离等原因决定。当代Ｂ超显像仪,其横向分辨力可优于2mm。超声诊断的基础和原理第22页横向分辨力超声诊断的基础和原理第23页反射透射折射散射绕射吸收和衰减多普勒效应声波特征超声诊断的基础和原理第24页反射当声波从一个介质向另一个介质传输时,因为声阻抗不一样,在其分界面上,一部分能量返回第一个介质称为反射。超声诊断的基础和原理第25页透射一部分能量穿过界面进入第二种介质并继续向前传输,称为透射。超声诊断的基础和原理第26页折射穿过大界面透射声束,当两种介质声速不一样时,就会偏离入射声束方向而传输,这种现象称为折射。超声诊断的基础和原理第27页超声诊断的基础和原理第28页散射超声波在介质中传输,假如介质中含有大量杂乱微小粒子超声波激励这些小粒子成为新波源,再向四面发射超声波,这一现象称为散射。

超声诊断的基础和原理第29页超声诊断的基础和原理第30页绕射超声波在介质中传输,如碰到物体其直径小于λ/2时,则绕过物体继续向前传输,这种现象称为绕射（也称衍射）。。超声诊断的基础和原理第31页超声诊断的基础和原理第32页吸收和衰减吸收是声能转变成热能致部分能量损失。

超声诊断的基础和原理第33页超声在介质中传输时,介质质点沿其平衡位置往返振动,因为介质质点之间弹性摩擦使一部分声能变成热能,这就叫粘滞吸收。经过介质热传导,把一部分热能向空中辐射,这就是热传导吸收。超声诊断的基础和原理第34页超声波在介质中传输,声能随传输距离增加而减小,这种现象称为超声衰减。衰减指是总声能损失超声诊断的基础和原理第35页当声源与接收器之间存在着对向运动时,接收器收到声波频率发生改变,这一现象称为多普勒效应。。多普勒效应超声诊断的基础和原理第36页接收频率和发射频率之差称为频移（fd），可用下式表示:fd=2Vcosθ／λ式中V为运动物体速度，λ为声波波长,θ为声束入射方向与物体运动方向间夹角超声诊断的基础和原理第37页超声在人体表现超声诊断的基础和原理第38页用声波照射透声物体,以取得该物体及其内部结构断面图像一个成像技术声成像超声诊断的基础和原理第39页

回声又称回波。它是从声源发射经介质界面反射至接收器声波。也即是从被检体声不连续或不均部分反射回来超声波超声诊断的基础和原理第40页声窗即超声窗或透声窗。在一不易透声环境中,有一处含有介质,超声可经过该介质抵达深部,该处称为声窗。超声诊断的基础和原理第41页即多普勒频谱。它以谱图形式显示回声源（红细胞）速度和方向。在频谱图中,零基线将图分为上、下两个部分,分别代表血流正、负方向。纵坐标为差频值（KHz）或流速值（cm/s）,横坐标为时间值。在红细胞以相同速度运动时,呈狭谱（速度范围窄）；在红细胞以不一样速度运动时呈宽谱（速度范围宽）频谱超声诊断的基础和原理第42页旁瓣由超声探头各阵元边缘所产生,不在超声主声束方向内外加声束。超声诊断的基础和原理第43页侧壁声影又称边缘声影或边缘折射声影。在圆形病灶中,如第二介质声速大于第一介质,或第二介质声速虽小于第一介质,但其周围有一薄层纤维包膜,而它声速大于第一介质。此时,入射声束发生折射或全反射,造成其侧壁或边缘下方组织无声束照射而产生声影。囊性病灶侧壁声影多内收,而实性包块多扩展。超声诊断的基础和原理第44页声源停顿后,声波屡次反射或散射使回声延续现象混响超声诊断的基础和原理第45页换能器（探头）换能器或探头,是发射并回收超声装置。它将电能转换成声能,再将声能转换成电能,由晶片、吸收（声）背块、匹配层及导线四个部分组成超声诊疗仪相关知识超声诊断的基础和原理第46页超声诊断的基础和原理第47页在超声场内,将声束中超声能量会聚成一点方法称为聚焦。它有利于减小声束,提升横向分辨力,又可分为几何（机械）聚焦和电子聚焦。。聚焦超声诊断的基础和原理第48页动态聚焦使声束在整个深度范围内均得以聚焦方法,称为动态聚焦。普通为三点或四点动态聚焦,取得焦点越多,成像速度越慢。超声诊断的基础和原理第49页又称取样频率。每秒内发射脉冲群次数。超声诊疗仪脉冲重复频率范围为0.5～4KHz。脉冲重复频率超声诊断的基础和原理第50页距离选通又称距离分辨力。沿超声束不一样深度对某一区域多普勒信号进行定位探测能力。该区域即取样容积。超声诊断的基础和原理第51页增益将超声波信号加以放大方法称为增益。普通取对数放大,增益调整经过射频放大器放大倍数实现,前提是必须有适当输出能量。超声诊断的基础和原理第52页时间增益控制使接收系统增益随时间而改变方法,称时间增益控制。因为时间对应于声波传输距离,因而又称距离增益控制。普通采取近场抑制,远场增强以使整个图像得以清楚逼真地显示。超声诊断的基础和原理第53页自动增益控制即电路上自动地降低大信号放大倍数,提升小信号放大倍数控制装置。它能使强弱不等回声信号在显示器上以基本相同亮度显示出来。超声诊断的基础和原理第54页抑制去除比限幅电压低弱信号和噪音,以去除干扰,提升图像清楚度方法称为抑制。超声诊断的基础和原理第55页灰阶即灰度（亮度）等级。普通Ｂ超仪取8～16级灰阶,已可取得层次丰富图像,当前最大灰阶范围是256级超声诊断的基础和原理第56页冻结在实时扫描过程中,将所需图像停留在荧光屏上,得到一幅“静止”图像称为冻结。超声诊断的基础和原理第57页模/数（A/D）转换把超声模拟信号转换成数字信号,并送入数字扫描换能器处理运算过程称为模/数转换。超声诊断的基础和原理第58页帧率又称帧数。在单位时间内成像幅数,即每秒声像帧数。帧数多则图像闪烁少,便于观察分析活动器官,但帧数受到图像线数、观察器官深度、声束和扫描系统所制约。超声诊断的基础和原理第59页凸阵一个多阵元探头,其阵元排列成凸弧形。工作时依次发射和接收超声,所取得图像为方形和扇形结合。超声诊断的基础和原理第60页环阵就是环形相控阵探头。由一系列同心圆环形晶体组成,可使声束变窄,从而提升了全程横向分辨力。超声诊断的基础和原理第61页可发射和接收各种不一样中心频率超声探头。其中心频率频带较宽,有2.5～6MHz和5～10MHz。多频探头超声诊断的基础和原理第62页线阵超声诊断的基础和原理第63页凸阵超声诊断的基础和原理第64页相控阵超声诊断的基础和原理第65页超声扫描对象图像清楚度与图像线、帧数均相关。每一帧图像都是由许多超声图像线所组成,一个超声脉冲产生一条图像线,单位面积内图像线数越多,即线密度越高,则图像越清楚。这就是图像线分辨力。但线密度与帧率和/或扫描深度必须兼顾,如线密度增加则帧率和/或扫描深度必须降低或降低。后者又称帧分辨力。图像线分辨力超声诊断的基础和原理第66页又称全场聚焦成像。它是一个连续发射聚焦和连续接收聚焦,在整个图像全部深度上512条显示线中每一点,即512点均连续发射、接收,同时又都连续聚焦而不降低帧频新技术。它是经过伴有声聚焦规则系统全部超声束参数高速重编程序来实现。在速度上较传统超声仪快了若干倍,提升了信噪比,从而使图像含有较高帧率、匀细度、空间分辨力以及对比分辨力。同焦点聚焦成像超声诊断的基础和原理第67页是指超声仪可显示振幅相同,而灰阶细微差异不一样回声能力。如灰阶细微差异相同,则此种信息将丧失。所以,对比分辨力也能够说是区分不一样组织能力或超声在显示组织结构质地上微细改变能力。它受仪器相关动态范围影响。对比分辨力超声诊断的基础和原理第68页指分辨细微结构和血流,并显示其正确解剖学位置能力。它由画面像素总数和声束特征决定。像数总数可达516×516个,甚至1024×1024个。声束特征包含纵向和横向分辨力等。空间分辨力超声诊断的基础和原理第69页在一些超声诊疗仪项目单（Menu）功效中,设有用以切换机械扇扫扫描线密度。按项目单中HIGH,则扫描线密度增加,图像细致,但帧数降低,它适合用于相对静止腹部器官；按项目单中Low,则扫描线密度降低,帧数增加,它适合用于心脏等活动器官。扫描线密度超声诊断的基础和原理第70页又称彩色编码显示,伪彩色显示,简称Ｂ彩或彩阶。它是将超声信号幅度或黑白图像各个灰阶值,按照一个线性或非线性函数关系,进行彩色编码,映射成对应彩色。彩色并不反应目标真实颜色。但可加强对比度,提升检验者视觉敏感性,丰富图像信息,补充二维黑白图像不足。Ｂ超彩色显示超声诊断的基础和原理第71页超声诊断的基础和原理第72页是利用数学方法对多普勒信号频率、振幅及其随时间而改变过程进行实时分析一个技术。由法国数学家富里叶首先证实:任何一个复杂波形均可分解为一系列基本、简单正弦波。实时频谱分析超声诊断的基础和原理第73页一个将富里叶转换大为简化新计算方法。它是经过微处理机来执行。对复杂信号经过计算机处理作出计算,就能判别现有信号各种各样频移和频移信号相关流向,快速富里叶频谱分析是组成双功效检验主要部分,能筛选和定量处理与红细胞相关频率资料。快速富里叶转换超声诊断的基础和原理第74页用于调整频谱分析电路（一维或二维多普勒仪）或整个多普勒电路（彩色多普勒仪）中输入信号强弱。标准是在频谱或彩色血流图显示清楚情况下尽可能降低噪音信号。多普勒增益用于调整压缩多普勒信号振幅范围,使其最强和最弱信号之间频谱灰阶差距变小。。范围压缩超声诊断的基础和原理第75页用来去除脉冲波或连续波多普勒频谱中低振幅噪音。除在高速射流,如严重主动脉瓣狭窄,小孔室间隔缺损时,为显示最大流速应尽量调低外,通常应加大信号抑制,以使频谱清晰。信号抑制超声诊断的基础和原理第76页又称清楚度分辨力。指超声仪显示小目标能力或清楚显示目标细节能力。它依赖于轴向和横向分辨力。细节分辨力瞬时分辨力指可正确地显现实时血流全部相位能力。如显示肾动脉血流频谱收缩末期高峰血流和舒张末期血流实时相位彩色图像。超声诊断的基础和原理第77页无回声区

病灶或正常组织内不产生回声区域中等回声

中等强度点状或团块状回声等回声病灶回声强度与其周围正常组织回声强度相等或近似低回声又称弱回声,为暗淡点状或团块状回声超声诊断的基础和原理第78页无回声等回声高回声超声诊断的基础和原理第79页高回声超声图象上形成反光增强点状或团块状回声,但其后方无声影强回声超声图像上形成反光增强点状或团块状回声,其后方伴声影点状回声

即通常所说光点浓密回声

图像上密集而明亮点状回声超声诊断的基础和原理第80页实性回声在图像上某一区域,无后壁和后壁增强效应,可必定为实质回声,称为实性回声。声影因为障碍物反射或折射,声波不能抵达区域,亦即强回声后方无回声区,此即为声影,见于结石、钙化及致密软组织回声之后。超声诊断的基础和原理第81页低回声声影强回声结石实性回声超声诊断的基础和原理第82页靶环征一些肿瘤病灶,在其中心强回声区周围形成低回声同心圆环,称为靶环征。见于肝转移癌及胃肠道肿瘤等。超声诊断的基础和原理第83页假肾征中间为强回声,周围为弱回声,整个形态类似肾脏图形称为假肾征。常见于正常胃亦可见于肠道肿瘤。超声诊断的基础和原理第84页晕圈肿瘤边缘弱回声所形成透声环称为晕圈,多见于肝癌病灶周围。超声诊断的基础和原理第85页慧星尾征（简称星尾征）超声碰到金属节育环、胃肠内气体、胆囊气体等出现强回声,而其后方出现边界不清,内有多数平行条状回声或慧星状反射。超声诊断的基础和原理第86页结石滚动征在胆囊结石时,其内可见强回声团伴声影,且可随体位改变而移动,此即结石滚动征。双筒枪征又称平行管征。肝管或胆总管扩张时,声像图上形成与门静脉平行直径相近或更粗管道图像,形似双筒枪,故名。超声诊断的基础和原理第87页双筒枪征超声诊断的基础和原理第88页反向靶征中心为低回声,周围绕以强回声同心圆形团块状声像。多见于肝转移癌。宫腔分离征当有粘膜下子宫肌瘤时,因其位于宫内,可致宫腔回声一分为二。超声诊断的基础和原理第89页空窗区在多普勒频谱图上,频带与基线之间无回声信号区。层流红血球以相当一致方向和速度流动正常血流。其多普勒频移增减与大小相同,速度分布剖面图呈中央在前,两侧靠后抛物线状。频谱呈狭带状,回声密集,Reynold数小于1000。彩色多普勒血流图呈单一色彩,中央鲜亮,两侧依次变暗。其可听血流信号呈平顺乐声。超声诊断的基础和原理第90页层流超声诊断的基础和原理第91页湍流红血球运动方向和速度不一致异常血流。其多普勒频移大小不均，正负不一。频谱呈宽带形，回声稀疏，Reynold数大于。彩色多普勒血流图呈多色混杂状。其可听血流信号呈粗糙混杂音。湍流又可分为紊流、射流和涡流三型:超声诊断的基础和原理第92页湍流超声诊断的基础和原理第93页紊流频谱形态不规则,单向主频谱充填、流速40～60cm/s,有低幅负向频谱。彩色多普勒血流图显示彩色明亮,正向血流红中带黄,负向蓝中带紫。此型多见于二尖瓣狭窄及各瓣口关闭不全。。射流频谱呈完整单向波形,有明确主频谱且部分充填,血流速度100～200cm/s,甚至更高。加速和减速时间均延长。彩色多普勒血流图显示正向血流呈红色鲜亮并带黄色,负向血流呈蓝色鲜亮并带白色。。超声诊断的基础和原理第94页超声诊断的基础和原理第95页涡流血流经过严重狭窄后进入扩张血管腔或心腔,形成许多小漩涡、离散紊乱血流。频谱无规则、呈双向、无明确主峰。主频谱全充填,流速80～140cm/s。彩色多普勒显示五彩镶嵌血流。可闻血流声嘈杂刺耳响度大。此种血流多见于室间隔缺损、瓣口返流及显著动脉狭窄等病症。超声诊断的基础和原理第96页A/B比值（A/Bratio）血流循环阻力指标之一。其中A为收缩期最高（峰值）血流速度,B为舒张期最低（或峰值）血流速度。A/B正常值为1.2左右。60岁以后此值缩小,若A/B＞1.05,80％是正常；A/B＜1.05,则88％有异常。若A/B＝7.5,血管狭窄＜60％；A/B＝11,血管狭窄＞65％；A/B＝18,则狭窄＞90％。超声诊断的基础和原理第97页阻力指数（ResistanceIndex，RI）血液循环阻力指标之二。其计算公式为:RI＝（Maxvel－Minvel）/Maxvel式中Maxvel为收缩期最高（峰值）血流速度，Minvel为舒张期最低（或峰值）血流速度。正常值为0.55～0.75。大于0.75表示阻力增高；小于0.55表示阻力减低。超声诊断的基础和原理第98页搏动指数（PulsatilityIndex，PI）血液循环阻力指标之三。其计算公式为:PI=（A-B）/M式中A为收缩期最高（峰值）血流速度，B为舒张期最低血流速度，M为平均血流速度。PI对估测血管管腔有否阻塞较有帮助。超声诊断的基础和原理第99页阻抗指数（ImpedanceIndex,ImI）血液循环阻力指标之四。其计算公式为:ImI=A×M/B2式中A为收缩期最高（峰值）血流速度，B为舒张期最低血流速度，M为平均血流速度。在胎儿宫内发育迟缓，其脐动脉ImI显著增高。超声诊断的基础和原理第100页羊水指数Ｂ型超声测量四个象限羊水最大垂直径,并将其相加,正常时其约为80mm。若大于180mm为羊水过多,小于50mm则提醒羊水过少,此时应警觉胎儿畸形。超声诊断的基础和原理第101页伪差又称伪像、假像、伪影等。指因为成像系统原理上不足、技术上限制、方法上不全、诊疗上主观臆断等等客观条件和人为原因造成图像畸变或假像,以及检测得到数据与真实情况有差异均属伪差。它可造成误诊,故须充分了解其原因和特征,以判别真伪。超声诊断的基础和原理第102页增益调整伪差因增益调整不妥所致伪差。增益过低可使目标变小、回声变暗,增益过高可使目标变大、回声增强而造成误诊,如使内部回声增多小囊肿误诊为实性肿物。超声诊断的基础和原理第103页束宽效应伪差位于近场或远场小于声束直径反射体,可因其周围组织掩盖而形成伪像。束宽范围内两个不一样方位目标,在示波