医学超声影像学的基础和应用 总论

医学超声影像学的基础和应用

（超声医学总论）BasisandClinicApplicationofUltrasound

首都医科大学宣武医院血管超声诊断科内容提要

超声医学概述及物理基础超声仪器的组成和使用

医学超声技术原理和应用超声医学概述及物理基础

超声仪器的组成和使用医学超声技术原理和应用一、超声波基本概念（关键词）超声波:

机械波，频率高于可听声频率上限的声波（>20KHz）声源：能向周围物质发出声波的振动体介质：能够传递声波的介质声波分类：纵波、横波、表面波等。人体组织中主要传播方式为纵波。频率：单位时间内声源振动的次数（f），超声诊断常用频率范围2-10MHz。声速：声波在介质中传播的速度（C）,单位m/s。(固体>液体>气体）波长：声波在振动一个周期时间内所传播的距离（λ）声速、频率、波长的相关性：c=λf,λ=c/f二、超声波基本物理特性◆

透射(Tranmission):声波穿过介质界面,继续向前传播◆反射(Reflection):声波入射到介质界面,部分声波返回原介质◆

折射(Refraction)：介质声速变化引起的声传播方向发生改变◆

衍射（Differaction):声波遇到不连续的介质表面而引起的声波畸变现象，也称绕射◆

散射(Scattering)：在不均匀介质中，声波遇到小于波长的障碍物向多个方向反射、折射和衍射的现象（散射回波是二维灰阶成像的基础）

◆

吸收(Absorption)：声波传导过程中部分声能转变为热能或其他分子能量的过程◆

衰减（Attenuation):声波在介质中传播时，因吸收和散射等原因其强度随距离的增加而逐渐减弱的现象（骨骼>软组织>尿液、胆汁）三、超声生物学效应空化效应（Cavitationeffect）高强度超声使组织液化,产生微泡的现象机械效应（mechanicaleffect）使介质产生位移、速度改变、加速度、切应力变化等…

评价参数是机械指数（MI）定义：具有一定声强的超声波在生物介质中传播，引起介质结构、功能或形态学变化。热效应（thermaleffect)声波传导过程中使介质温度升高的现象

评价参数是热指数（TI）四、超声医学概述1.定义：超声波与计算机技术结合用于临床诊断和治疗的一门科学。2.临床应用范围：超声诊断利用反射、散射的回波用于组织形态、特性及功能检测超声治疗利于声波的能量大功率、高强度

超声理疗低剂量连续波超声微波治疗中等剂量肿瘤高强度聚焦（HIFU刀)肿瘤体外碎石高强度聚焦声压3、医学超声技术的发展历史1942年，德国精神病医生Dussik用A型超声探测颅脑1949年，Howry首次将二维超声用于诊断疾病1954年，Edler等用M型超声诊断疾病1973年，Johnson等首先报道了选通门脉冲多普勒超声诊断室间隔缺损1980s，彩色多普勒超声应用于临床1982年，Aaslid等研制出经颅多普勒超声扫描仪（TCD）

二战时期的超声仪器坦克式双探头旋转式（腹部）潜水镜式（产科胎儿）现代超声在临床医学中有极为广泛的用途，是现代医院、医学中心以至边远地区不可或缺的影像学诊断工具。超声医学概述及物理基础

超声仪器的组成和使用医学超声技术原理和应用一、超声仪器的组成电源发射电路换能器（探头）视频、高频信号放大器显示器二、超声探头(Probe,Transducer)

1.定义:

发射并回收超声的装置。它将电能转换成声能，再将声能转换成电能。由晶片、吸收（声）模块、匹配层及导线组成。

2.探头的类型单晶片或多晶片笔式探头：A超和M超临床应用：经颅多普勒超声、胎儿监护仪机械扫描探头：机械传动方式带动传感器往复摇摆或连续旋转来实现扇形扫描过程电子扫描探头：线阵探头相控阵探头凸阵探头三维容积探头:用于三维超声成像3.探头的频率单频探头:标称频率为发散时振幅最强的频率变频探头:同一探头可选择2-3种频率,频率可变宽频探头:发射时有一很宽的频带范围高频探头:血管内及浅表器官成像20-40MHz4.分辨力Resolution定义：分辨出两种界面间最短距离的能力纵向分辨力辨别位于声束轴线上两个物体之间的距离的能力横向分辨力辨别与声束轴线垂直平面上的两个物体的能力20年前20年后5.声场UltrasonicField定义：传声介质中有声波存在的区域近场:探头检测到的表浅层面，声束比较平行远场:探头检测的远距离层面，声束扩散、声束宽随检测距离增加而不断增宽近场远场6.超声诊断仪的调节和使用时间增益补偿(TGC):按照深度越大补偿越多的规律对声衰减的影响加以补偿。增益（Gain）：调整图像灵敏度。深度（Depth）聚焦(Focus):

可选择聚焦区数目，以取得观察区清晰图像（一点、两点或多点聚焦）帧频:(FR)

定义：每秒内成像的数量意义：高帧频可以捕捉更多的细节帧频对于图像质量的影响：速度标尺(Scale):

指彩色标图所能显示的速度范围（低速血流用低Scale，高速血流用高Scale）

超声医学概述及物理基础

超声仪器的组成和使用

医学超声技术原理和应用一、超声诊断检测技术的基本模式A-ModeB-ModeD-ModeM-mode1.A-mode(AmplitudeMode)

原理：幅度调制型，以超声的传播和反射时间为横坐标，以反射波幅为纵坐标。反射强，波幅高。反射弱，波幅低。

应用：脑中线探测；眼球探测；胸腔积液探测；心包积液探测；肝脓肿探测。现已基本淘汰2.B-mode（Brightnessmode）原理：辉度调制型，以不同辉度光点代表反射信号的强弱。反射强则亮，反射弱则暗。为二维切面图。应用：组织结构形态学、病变性质诊断无回声区（后方回声增强）低回声区等回声区高回声区（后方声影）声像图描述关键词—组织回声无回声羊水（液体）等回声胎儿脑实质高（强）回声胆囊结石无回声型胆汁低回声型皮下脂肪组织等回声型肝、脾实质强回声型包膜正常人体组织的回声强度类型

3.M-mode（MotionMode）原理：采用灰度调制，在水平偏转板上加入一对慢扫描锯齿波，横坐标表示时间，纵坐标表示距离。应用：主要用于心脏运动曲线描记(心脏各层包括瓣膜结构的回声反射，沿声束轴线位置的周期性变化）城墙样二尖瓣狭窄4.多普勒超声(DopplerSonography)constantspeed(equal)原理：多普勒效应（DopplerEffect）1842年奥地利科学家Doppler发现定义:声源与接受物体间存在运动时,接受的频率发生改变的现象。相对运动时，频率增高；背向运动时，频率减低Higherpitch(dis)Lowerpitchnormal

pitch多普勒效应

DopplerEffect

多普勒公式:v=fdc/2f0cosθ超声医学中的应用：检测血管腔内红细胞的运动速度，评价血流动力学，血管狭窄、闭塞等多普勒超声的显示音频多普勒（audio

Doppler）频移信号输入扬声器成为音频信号，反映血流性质。频谱多普勒（spectrum

Doppler）显示连续波多普勒(CW)：两组换能器，不受深度限制，测高速血流脉冲波多普勒(PW)：单个换能器，有距离选通能力，受PRF限制连续发射、接收声波间断发射、接收声波Artery血液流动模式Heart

CyclesystolediastolesystolediastoleFlow

Patternparabolicflat7060504030801020频谱显示（SpectralDisplay）FrequencyVelocityTimegreyscalebarcolourbar将运动物体按时间、速度排列分析转化频谱显示（SpectralDisplay）SpectraEnvelope

(maximumfrequencyfollower)EDVMVPSV血管狭窄彩色多普勒CDFI能量多普勒

CPA血管结构、运动速度、方向红细胞散射的能量积分－能量大小

频谱多普勒SpecturalForm速度、方向、声频异常

多普勒显像模式组织多普勒TDI—评价组织运动功能

四、三维超声

Three-dimensionalUltrasound将连续不同平面的二维图像进行计算机处理,得到重建的有立体感的图形。胎儿动态三维超声.flv五、超声造影

Contrast-EnhancedUltrasoundCEUS原理：借助于静脉注射微泡造影剂和超声造影谐波成像技术，可清晰显示微细血管和组织血流灌注，增加图像对比分辨力，提高超声检出病变的敏感性和特异性。临床应用领域：（1）造影超声心动图（2）肝脏谐波超声造影（3）肾脏、脾脏超声造影（4）乳腺肿物超声造影（5）靶向治疗原发性肝癌的超声造影B超示：肝右叶偏高回声肿块造影动脉期呈高增强门脉期呈等增强延迟期造影剂廓清，呈低增强