超聲診斷學1-4章影像技術專業(yè)

1、超聲診斷學永州職業(yè)技術學院醫(yī)學影像和醫(yī)學技術系（影像技術專業(yè)三年制用）嚴濱 第一章 緒論目的：1、了解超聲醫(yī)學發(fā)展的概況。2、熟悉超聲診斷學的內容。3、掌握超聲診斷的臨床應用價值。超聲醫(yī)學(Ultrasonic medicine) 是聲學、醫(yī)學和電子工程技術相結合的一門學科，是研究超聲對人體的作用和反作用規(guī)律并加以利用，達到診斷、保健和治療等目的的學科。包括超聲診斷學、超聲治療學和生物醫(yī)學超聲工程。超聲診斷學(Ultrasound diagnostics)研究和應用超聲的物理物性，以某種方式掃查人體、結合臨床診斷疾病的科學稱為超聲診斷學。超聲成像（ultrasonograghy, USG ）利

2、用超聲波的物理特性和人體組織器官的聲學特性相互作用而產(chǎn)生的信息，經(jīng)處理后形成圖形和曲線，借此進行疾病診斷的一種物理檢查方法。超聲醫(yī)學基礎第一節(jié) 超聲診斷學的內容與應用一、超聲診斷學的內容腎血管超聲成像的基礎理論、操作技術、圖像的存檔與傳輸及人體各器官疾病的診斷與鑒別診斷。二、超聲診斷的臨床應用1、形態(tài)學檢測：超聲診斷學可以得到各 臟器的斷層圖像，以形態(tài)學表現(xiàn)為依 據(jù)，基礎是病變產(chǎn)生的組織學變化和 病理解剖學的形態(tài)改變與其圖像上的 聯(lián)系，而做出病變的定位和定性診斷。2、功能學檢測：研究某些臟器的生理特點所產(chǎn)生的聲像圖上的變化。如：心臟、膽囊、膀胱等。3、介入性超聲：可以通過超聲導向針刺抽出積液、

3、積血、積膿，注入藥物等治療，從而擴展了臨床應用范圍。超聲波的特點和優(yōu)點USG特點： 對軟組織的分辨能力強 信息的顯示有多種方法USG優(yōu)點： 無損傷、無痛苦、無輻射 實時、快捷、準確、方便超聲成像的局限性一、圖象易受氣體和皮下脂肪的干擾二、對骨骼、肺、腸道的檢查受到限制三、偽像干擾四、圖象顯示范圍較小第二節(jié) 超聲診斷發(fā)展簡介40年代 探索階段50年代 A型、M型超聲儀70年代 灰階實時超聲（B型） 雙功能超聲儀（ B型+頻譜）80年代 彩色多普勒超聲儀 （ B型+ 彩色+頻譜）90年代 新技術 （超聲造影、諧波成像、 超高頻探頭、 三/四維超聲等）胎兒三維超聲圖象第三節(jié) 超聲診斷學習指導一、超聲

4、診斷學的學習方法二、要學會正確的臨床思維方法三、要重視實踐操作技能的訓練3、臨床知識-2、基礎知識-1、掌握基本知識-第二章 超聲成像的物理原理第一節(jié) 超聲成像的物理基礎一、定義1.振動頻率20,000Hz的機械波超聲波醫(yī)用頻率0.560 MHz(常用2 .5 10 MHz) 2.頻率: 單位時間內振動的次數(shù)赫茲：頻率的單位 （Hz） 1MHz= 100萬次 /秒20000Hz：超聲波3、超聲波的特點：可在氣體液體固體等介質中傳播。具有良好的方向性，可以傳遞很強的能量。在傳播過程中會產(chǎn)生反射、折射、散射、繞射、干涉、共振等現(xiàn)象。在液體介質中傳播，會在界面產(chǎn)生沖擊和空化現(xiàn)象。超聲波的發(fā)射與接收均

5、由探頭來完成超聲診斷儀組成：主機探頭顯示器及記錄打印裝置二、超聲的發(fā)生二、超聲的發(fā)生超聲的產(chǎn)生與接收 1.壓電效應 是電能與聲能相互轉換的過程。2.超聲的產(chǎn)生 電場作用到特定的材料兩端引起振動，在周圍介質中傳播形成超聲，是逆壓電效應過程。3.超聲的接收聲場作用到特定的材料兩端產(chǎn)生電位差，通過接收器轉換成電信號，是正壓電效應過程。超聲波的發(fā)射與接收超聲診斷儀由探頭（換能器）和主機構成超聲波的發(fā)射與接收均由換能器來完成發(fā)射：電訊號換能器超聲波(逆壓電效應)接收：反射波換能器電信號(正壓電效應) 主機 超過2萬赫茲的交流電場 探頭 將電能 轉化為聲能 超聲波 發(fā)射至 人體 一部分被 反射至 探頭 將

6、聲能轉化為電能 主機 經(jīng)放 大等處理 顯示器成像。超聲波的發(fā)射和接收 超聲波的發(fā)射和接收發(fā)射：電訊號換能器超聲波(逆壓電效應) 主機 超過2萬赫茲的交流電場 探頭 將電能 轉化為聲能 超聲波 發(fā)射至 人體 接收：反射波換能器電信號(正壓電效應) 一部分被反射至 探頭 將聲能轉化為電能 主機 經(jīng)放大等處理 顯示器成像。換能器 （探頭） 結構由外到內為：面材、壓電材料、背材 ，核心是壓電材料。 種類 ：扇型、線陣型、凸弧型 體表檢查用探頭- 手術用探頭- 體腔檢查用探頭-線陣型扇型凸弧型三、超聲的傳播 超聲的傳播與頻率、聲速、波長三個因素相關：（一）頻率 （f） 由探頭中壓電材料決定，在2.510

7、MHz范圍。（二）聲速 （c） 由傳播介質(傳播超聲波的媒介物質叫做介質)決定，不同人體組織器官的聲速不同，平均聲速為1540米/秒，其中空氣最?。?50米/秒），骨骼最大（3850米/秒）。（三）波長 （） 超聲波長與聲速和頻率滿足關系式： C=f超聲的三個基本物理參數(shù)頻率( f): 聲波每秒振動次數(shù)，單位：Hz波長(): 聲波在一個振動周期內所通過的距離，m聲速(C): 聲波在介質中每秒傳播的距離，m/s=f C（m/s）人體軟組織聲速平均為1540m/s（四）聲場：聲束_:指從聲源發(fā)出的聲波.一般在一個有限的立體角內傳播的超聲。 聲軸：聲束的中心軸線，它代表超聲在聲源發(fā)生 后其傳播的主方

8、向 近程區(qū)：遠程區(qū)：超聲聲束空間分布示意圖近場遠場DD聲源直徑 擴散角頻率高，波長短，呈直線傳播超聲波的方向性1、空間分辨力：指根據(jù)單一聲束線上所測出的 分辨兩個細小目標的能力。 （五）分辨力：超聲診斷中極為重要的技術指標 1、空間分辨力2、對比度分辨力 （1）軸向分辨力（axial resolution) 沿聲束軸線方向的分辨力。軸向分辨力的優(yōu)劣影響靶標在淺深方向的精細度。1、空間分辨力（五）分辨力：（2）側向分辨力(lateral resolution) 聲束軸線垂直的平面上，在探頭長軸方向的分辨力。聲束越細，側向分辨力越好。（與超聲的頻率有關。）1、空間分辨力（五）分辨力：（3）橫向分辨

9、力（transverse resolution) 聲束軸線垂直的平面上，在探頭短軸方向的分辨力。橫向分辨力越好，圖像上反映組織的切面情況越真實。（與聲束的寬度有關。）1、空間分辨力（五）分辨力：2對比度分辨力: 取決于系統(tǒng)的信噪比和像素大小。 信噪比越高，像素數(shù)越大 對比分辨率越高 指在灰階或亮度上分辨不同目標的能力。（五）分辨力：超聲波（探頭）的分辨力與穿透力頻率高，分辨好，穿透差頻率低，分辨低，穿透強對應的臨床應用：檢測淺表器官，采用高頻探頭檢測深部臟器，采用低頻探頭（五）分辨力：一、生物組織對入射聲速的作用（一）聲阻抗與界面1.聲特性阻抗(z) ：第二節(jié) 超聲與生物組織間的相互作用2、界

10、面： 兩種具有不同聲阻抗的介質的接觸面。 大界面：界面尺寸大于超聲波長。 小界面：界面尺寸小于超聲波長。介質的密度()與聲速(c)的乘積，不同組織的聲特性阻抗不一樣。（為超聲診斷中最基本的物理量。）（二） 超聲波的反射和折射反射 1.聲阻抗(z)=介質密度()聲速(c) Z0.1%即可產(chǎn)生反射 2.聲阻抗差大，反射強。大界面 折射波 入射波 反射波 折射 兩種介質內聲速不同可產(chǎn)生折射現(xiàn)象 結果：導致入射聲束的偏轉入射角臨界角時，折射聲束完全返回至第一介質，名“全反射”。（三）超聲波的散射 遇界面遠小于波長的微小粒子，超聲波將產(chǎn)生散射，人體內的散射源為紅細胞和臟器內的細微結構。（四）超聲波的繞射

11、目標大小約為1 2或稍小，超聲波將繞過該靶目標繼續(xù)前進，很少發(fā)生反射。 （五） 超聲波的吸收與衰減聲衰減定義：是指聲能隨著傳播距離而減弱的現(xiàn)象 衰減量=頻率深度頻率高，衰減重 原因：吸收損耗、聲束擴散、反射和折射二、入射超聲對生物組織的作用 1.超聲的生物效應：當一定劑量的超聲波在生物體內傳播時，通過超聲與生物組織的相互作用，可以引起生物體的功能、結構或狀態(tài)的變化。2.熱機制： 超聲聲能轉換成生物組織的熱能3.機械機制：超聲聲能轉換成生物組織的機械能 4.空化機制：超聲聲能使生物組織中的氣泡活性改變低聲強長時間作用以熱機制為主。高聲強短時間作用以空化機制為主。三、超聲診斷的安全性及注意事項 1

12、.超聲強度的計算方式空間平均時間平均；空間峰值時間平均；（SPTAI）為多個國家和組織采用空間平均時間峰值；空間峰值時間峰值。 2.安全聲強（美國FDA，我國超聲標準化委員會推薦） 空間峰值時間平均聲強：小于100毫瓦/平方厘米3.超聲探測的安全性（世界衛(wèi)生組織建議）(1) 只有在醫(yī)學上具有明確理由時，才對人體使用診斷超聲；(2) 以商業(yè)顯示和獲得實驗圖像為目的時，不應把超聲用于輻照人體，特別是輻照孕婦；(3) 在保證獲得良好圖像質量和取得必要的診斷信息前提下，應使超聲診斷設備的輸出強度盡可能小。 4.超聲探測應遵循的原則： 1）在明確診斷目的的情況下，應積極使用超聲診斷技術。 2）在超聲診斷

13、過程中，必須堅持最小劑量原則。即在保證獲得必要診斷信息的前提下，應采用最小超聲強度和最短輻照時間。 3）拒絕一切與診斷無關的胎兒超聲顯像。 4）對早孕胚胎不做或少做超聲探測，對3個月以上的胎兒定期超聲探測時，應控制在35分鐘之內完成。5.超聲探測的注意事項 成人超聲探測 顱腦檢查時： 每一固定切面持續(xù)檢查時間控制在2分鐘以內；眼球檢查時： 每一固定切面持續(xù)檢查時間不應超過半分鐘；卵巢、睪丸檢查時： 每一固定切面持續(xù)檢查時間不應超過1分鐘。產(chǎn)科超聲探測 ： 對不足3個月的早孕孕婦：盡量不用超聲進行常規(guī)檢查； 對于有習慣性流產(chǎn)或已有先兆流產(chǎn)癥狀者：3個月內不建議做超聲探測。必須要進行超聲探測時，應

14、控制每一固定切面檢查持續(xù)時間在1分鐘以內； 對3個月以上胎兒： 在腦、心、眼、脊髓等臟器檢查時，每一固定切面持續(xù)時間不應超過2分鐘，其他臟器可適當延長檢查時間。檢查時應不斷移動探頭。新生兒超聲探測 作顱腦檢查時 每一固定切面持續(xù)檢查時間不應超過1分鐘； 作心臟檢查時 每一固定切面持續(xù)檢查時間不應超過2分鐘。謝 謝 大 家！Thank You!第三章 超聲成像技術及偽像第一節(jié) 超聲成像中的基本要求一、實時成像：二、聲束聚焦：三、放大器動態(tài)范圍：四、增益：總增益-控制整個聲像的回聲強度！-補償增益-五、數(shù)字掃描轉換:六、后處理：七、灰階處理：第二節(jié) 超聲顯示方式及意義UCGA 型B型-二維（2D）

15、 M 型多普勒脈沖多普勒（PW）連續(xù)多普勒（CW）彩色多普勒（CDFI）脈沖回聲法差頻回聲法其它-三維、四維 等-一、型（Amplitud mode ）診斷法：機理：以波幅變化反映回聲情況特點：一維波形圖，不直觀用途：鑒別液、實性包塊，測距 目前臨床不再使用！距離振幅振幅調制型二、型（Brightness mode ）診斷法機理：為輝度調制型，將回聲信號以光點的形式顯示回聲越強，光點越亮；回聲越弱，光點越暗；無回聲無光點（暗區(qū)）。特點：用切面顯示組織結構；超聲斷層顯示。 二維斷面圖像；實時、直觀用途：廣泛,特別是軟組織臟器。肝臟B超心臟B超三、型（Motion mode ）診斷法（活動顯示型）

16、機理：以單聲束取樣，獲得活動界面回聲，形成組織、器官活動的曲線圖（距離時間曲線）?？v坐標為界面深度（距離），橫坐標為掃描時間。特點：一維時間運動曲線圖用途：分析心臟和大血管的運動幅度-M超聲心動圖。 差頻回聲式發(fā)射固定頻率的脈沖式或連續(xù)式超聲；提取頻率已經(jīng)變化的回聲（差頻回聲;將差頻回聲頻率與發(fā)射頻率相比，取得兩者間的差別量值及正負值；顯示?；竟ぷ髟?第二節(jié) 超聲診斷的顯示方式及其意義 四、D型（多普勒Doppler）診斷法機理：利用Doppler原理對心血管內血流進行探測 分析血流方向、血流速度、血流性質。顯示方法：連續(xù)多普勒（ CW）；脈沖多普勒（PW）； 彩色多普勒血流顯像（CDFI

17、）。頻譜多普勒（PW+CW）：以頻譜曲線顯示，檢測血流動力學參數(shù) 彩色多普勒血流顯像（CDFI） 彩色編碼實時顯示血流方向、速度及血流性質等朝向探頭的血流紅色 ；背向探頭的血流藍色四. D型，Doppler 應用Doppler效應，研究血流運動規(guī)律，包括：血流方向、血流速度、血流性質。顯示方法：頻譜多普勒-脈沖多普勒 - 連續(xù)多普勒彩色多普勒-二尖瓣血流 時距測速式 不用多普勒原理，而直接用短脈沖超聲測定一群紅細胞在單位時間內所流動的距離，從而算出流速。用彩色編碼后顯示血流的彩色流動。 非線性血流成像 應用超聲造影劑（大量微氣泡群）對入射超聲產(chǎn)生能量較大的二次諧頻（發(fā)射超聲中心頻率的2倍）。提

18、取二次諧頻的信息成像可實時顯示血管中造影劑的流動提高了對低速血流、微小血管和深部血管內血流的測速能力。五、其他1C型 2F型6三維顯示 (1)靜態(tài)三維 (2)動態(tài)三維 (3)實時三維三維超聲唇裂3T型5超聲CT4超聲全息7四維超聲五、其它-三維、四維 等-三維超聲唇裂第三節(jié) 圖形偽差一、混響效應機制:探頭反射聲束產(chǎn)生的偽差聲影。條件:平滑大界面； 兩邊聲阻抗差別大； 前面組織衰減小。 診斷中常見部位: 膀胱前壁、膽囊底部、大腫瘤前壁、含氣的腸道等?？杀徽`認為壁的增厚、分泌物、或腫瘤等。 第三節(jié) 圖像偽差一、混響效應 (reverberation effect)二、振鈴效應機制:軟組織內聲束往返

19、多次振蕩。 聲像圖上見到長條狀多層重復紋路分布的光亮帶。條件:大界面；兩邊聲阻抗差別特別大； 交界處聲束接近全反射 診斷中常見部位: 胃腸道及肺部、探頭與皮膚局部耦合不好時 第三節(jié) 圖像偽差二、振鈴效應(ringing effect) 三、鏡像效應機制:光滑大界面對聲束的反射。條件:深部、光滑大界面兩邊聲阻抗差別大。診斷中常見部位: 橫隔附近。 在橫隔的兩側同時顯示。較橫隔淺的一處為實影；深者為虛影或鏡像。四、側壁失落效應機制:入射角大造成反射聲束不能返回探頭。條件:曲率半徑大的界面，大入射角。診斷中常見部位: 囊腫或血管側壁超聲?？汕逦@示其細薄的前、后壁，但側壁不能顯示。 四 、側壁失落效

20、應 (lateral wall drop-out) 第三節(jié) 圖像偽差五、后壁增強效應機制: TGC“過補償”造成組織器官后壁聲強過大。條件:TGC“過補償”診斷中常見部位: 囊腫、膿腫及其他液區(qū)后壁。 低頻探頭的后壁增強效應更為明顯。 六、聲影機制: 由不同原因造成聲束對后方組織的“失照”。條件:前方強反射；前方強吸收；邊緣入射角過大形狀：與組織器官在聲場中的位置有關，多層面多角度掃查可減小聲影 。 意義:結石、氣體、骨、金屬后方見聲影！七、旁瓣效應機制: 第一旁瓣成像造成的重疊。（主瓣在掃查成像時，旁瓣亦同時在掃查成像。但旁瓣對同一靶標的測距長，圖形甚淡。旁瓣圖重疊在主瓣圖上，形成各種虛線或

21、虛圖。）診斷中常見部位：子宮、膽囊、橫隔等。八、部分容積效應機制：組織器官不能完全充滿聲束，造成聲像圖表現(xiàn)為組織器官與周圍組織的聲像信號疊加。診斷中常見部位：大血管和肝、腎小囊腫等。 小型肝囊腫因部分容積效應?？娠@示其內部出現(xiàn)細小回聲（系周圍肝組織回聲重疊效應）。九、衰減效應機制: 組織器官的衰減造成的聲像圖的顯示失真。條件： 低衰減組織的后方強聲影造成對前面信號的識別影響；高衰減組織的強吸收造成對后方組織的識別影響。診斷中常見部位：膽囊、韌帶等。第四章 多普勒血流顯像第一節(jié) 多普勒效應(Doppler effect)定義：當聲源與接收器作相對運動時，接收器接收的聲波頻率與聲源發(fā)出的頻率不一致

22、，這一現(xiàn)象稱為多普勒效應。頻率的變化稱為頻移。多普勒超聲診斷應用臨床上利用多普勒效應可以檢測組織器官（心臟、血液、胎兒等）的運動情況。左室流入道血流左室流出道血流血流方向以頻譜的基線為準，橫軸代表時間，縱軸代表流速 ?；€上方頻移為正值（正向）表示血流方向朝向探頭基線下方頻移為負值（負向）表示血流方向背離探頭。第二節(jié) 脈沖頻譜多普勒(PW)一、工作原理：發(fā)射短脈沖超聲，接收發(fā)射差頻信號，處理得到檢查目標的運動情況。二、顯示：單方向頻譜聲像圖三、特點：可定點測量，但高速血流時出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。 1.距離選通 可進行多目標檢查 2.取樣門 選定的檢查區(qū)域，取樣門大小受脈沖超聲發(fā)射時間間隔和聲束聚焦方式

23、限制 3.奈奎斯特極限頻率 受脈沖超聲信號的脈沖頻率限制，對目標運動速度的檢查局限于一定的范圍，不能測量高速運動的目標。第三節(jié) 連續(xù)頻譜多普勒 (CW) 一、工作原理： 雙晶片探頭連續(xù)發(fā)射超聲，接收發(fā)射差頻信號，處理得到檢查目標的運動情況。二、顯示：單方向頻譜聲像圖三、特點：可測量高速血流，不能定點測量1.記錄全部差頻信號，但沒有距離選通,用于單個運動目標檢查。2.目標的運動速度檢查沒有局限性。不能定位診斷。3.測量速度的準確性受目標運動方向與聲束夾角的影響。 第四節(jié) 高脈沖重復頻率多普勒一、工作原理：單晶片探頭發(fā)射短脈沖超聲，在回聲信號到達探頭之前再次發(fā)射超聲脈沖，接收發(fā)射差頻信號，處理得到檢查目標的運動情況。二、顯示：單方向頻譜