醫(yī)學(xué)超聲影像學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用 總論

醫(yī)學(xué)超聲影像學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用

（超聲醫(yī)學(xué)總論）BasisandClinicApplicationofUltrasound

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院血管超聲診斷科內(nèi)容提要

超聲醫(yī)學(xué)概述及物理基礎(chǔ)超聲儀器的組成和使用

醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)原理和應(yīng)用超聲醫(yī)學(xué)概述及物理基礎(chǔ)

超聲儀器的組成和使用醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)原理和應(yīng)用一、超聲波基本概念（關(guān)鍵詞）超聲波:

機械波，頻率高于可聽聲頻率上限的聲波（>20KHz）聲源：能向周圍物質(zhì)發(fā)出聲波的振動體介質(zhì)：能夠傳遞聲波的介質(zhì)聲波分類：縱波、橫波、表面波等。人體組織中主要傳播方式為縱波。頻率：單位時間內(nèi)聲源振動的次數(shù)（f），超聲診斷常用頻率范圍2-10MHz。聲速：聲波在介質(zhì)中傳播的速度（C）,單位m/s。(固體>液體>氣體）波長：聲波在振動一個周期時間內(nèi)所傳播的距離（λ）聲速、頻率、波長的相關(guān)性：c=λf,λ=c/f二、超聲波基本物理特性◆

透射(Tranmission):聲波穿過介質(zhì)界面,繼續(xù)向前傳播◆反射(Reflection):聲波入射到介質(zhì)界面,部分聲波返回原介質(zhì)◆

折射(Refraction)：介質(zhì)聲速變化引起的聲傳播方向發(fā)生改變◆

衍射（Differaction):聲波遇到不連續(xù)的介質(zhì)表面而引起的聲波畸變現(xiàn)象，也稱繞射◆

散射(Scattering)：在不均勻介質(zhì)中，聲波遇到小于波長的障礙物向多個方向反射、折射和衍射的現(xiàn)象（散射回波是二維灰階成像的基礎(chǔ)）

◆

吸收(Absorption)：聲波傳導(dǎo)過程中部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌肿幽芰康倪^程◆

衰減（Attenuation):聲波在介質(zhì)中傳播時，因吸收和散射等原因其強度隨距離的增加而逐漸減弱的現(xiàn)象（骨骼>軟組織>尿液、膽汁）三、超聲生物學(xué)效應(yīng)空化效應(yīng)（Cavitationeffect）高強度超聲使組織液化,產(chǎn)生微泡的現(xiàn)象機械效應(yīng)（mechanicaleffect）使介質(zhì)產(chǎn)生位移、速度改變、加速度、切應(yīng)力變化等…

評價參數(shù)是機械指數(shù)（MI）定義：具有一定聲強的超聲波在生物介質(zhì)中傳播，引起介質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能或形態(tài)學(xué)變化。熱效應(yīng)（thermaleffect)聲波傳導(dǎo)過程中使介質(zhì)溫度升高的現(xiàn)象

評價參數(shù)是熱指數(shù)（TI）四、超聲醫(yī)學(xué)概述1.定義：超聲波與計算機技術(shù)結(jié)合用于臨床診斷和治療的一門科學(xué)。2.臨床應(yīng)用范圍：超聲診斷利用反射、散射的回波用于組織形態(tài)、特性及功能檢測超聲治療利于聲波的能量大功率、高強度

超聲理療低劑量連續(xù)波超聲微波治療中等劑量腫瘤高強度聚焦（HIFU刀)腫瘤體外碎石高強度聚焦聲壓3、醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)的發(fā)展歷史1942年，德國精神病醫(yī)生Dussik用A型超聲探測顱腦1949年，Howry首次將二維超聲用于診斷疾病1954年，Edler等用M型超聲診斷疾病1973年，Johnson等首先報道了選通門脈沖多普勒超聲診斷室間隔缺損1980s，彩色多普勒超聲應(yīng)用于臨床1982年，Aaslid等研制出經(jīng)顱多普勒超聲掃描儀（TCD）

二戰(zhàn)時期的超聲儀器坦克式雙探頭旋轉(zhuǎn)式（腹部）潛水鏡式（產(chǎn)科胎兒）現(xiàn)代超聲在臨床醫(yī)學(xué)中有極為廣泛的用途，是現(xiàn)代醫(yī)院、醫(yī)學(xué)中心以至邊遠地區(qū)不可或缺的影像學(xué)診斷工具。超聲醫(yī)學(xué)概述及物理基礎(chǔ)

超聲儀器的組成和使用醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)原理和應(yīng)用一、超聲儀器的組成電源發(fā)射電路換能器（探頭）視頻、高頻信號放大器顯示器二、超聲探頭(Probe,Transducer)

1.定義:

發(fā)射并回收超聲的裝置。它將電能轉(zhuǎn)換成聲能，再將聲能轉(zhuǎn)換成電能。由晶片、吸收（聲）模塊、匹配層及導(dǎo)線組成。

2.探頭的類型單晶片或多晶片筆式探頭：A超和M超臨床應(yīng)用：經(jīng)顱多普勒超聲、胎兒監(jiān)護儀機械掃描探頭：機械傳動方式帶動傳感器往復(fù)搖擺或連續(xù)旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)扇形掃描過程電子掃描探頭：線陣探頭相控陣探頭凸陣探頭三維容積探頭:用于三維超聲成像3.探頭的頻率單頻探頭:標(biāo)稱頻率為發(fā)散時振幅最強的頻率變頻探頭:同一探頭可選擇2-3種頻率,頻率可變寬頻探頭:發(fā)射時有一很寬的頻帶范圍高頻探頭:血管內(nèi)及淺表器官成像20-40MHz4.分辨力Resolution定義：分辨出兩種界面間最短距離的能力縱向分辨力辨別位于聲束軸線上兩個物體之間的距離的能力橫向分辨力辨別與聲束軸線垂直平面上的兩個物體的能力20年前20年后5.聲場UltrasonicField定義：傳聲介質(zhì)中有聲波存在的區(qū)域近場:探頭檢測到的表淺層面，聲束比較平行遠場:探頭檢測的遠距離層面，聲束擴散、聲束寬隨檢測距離增加而不斷增寬近場遠場6.超聲診斷儀的調(diào)節(jié)和使用時間增益補償(TGC):按照深度越大補償越多的規(guī)律對聲衰減的影響加以補償。增益（Gain）：調(diào)整圖像靈敏度。深度（Depth）聚焦(Focus):

可選擇聚焦區(qū)數(shù)目，以取得觀察區(qū)清晰圖像（一點、兩點或多點聚焦）幀頻:(FR)

定義：每秒內(nèi)成像的數(shù)量意義：高幀頻可以捕捉更多的細節(jié)幀頻對于圖像質(zhì)量的影響：速度標(biāo)尺(Scale):

指彩色標(biāo)圖所能顯示的速度范圍（低速血流用低Scale，高速血流用高Scale）

超聲醫(yī)學(xué)概述及物理基礎(chǔ)

超聲儀器的組成和使用

醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)原理和應(yīng)用一、超聲診斷檢測技術(shù)的基本模式A-ModeB-ModeD-ModeM-mode1.A-mode(AmplitudeMode)

原理：幅度調(diào)制型，以超聲的傳播和反射時間為橫坐標(biāo)，以反射波幅為縱坐標(biāo)。反射強，波幅高。反射弱，波幅低。

應(yīng)用：腦中線探測；眼球探測；胸腔積液探測；心包積液探測；肝膿腫探測?，F(xiàn)已基本淘汰2.B-mode（Brightnessmode）原理：輝度調(diào)制型，以不同輝度光點代表反射信號的強弱。反射強則亮，反射弱則暗。為二維切面圖。應(yīng)用：組織結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)、病變性質(zhì)診斷無回聲區(qū)（后方回聲增強）低回聲區(qū)等回聲區(qū)高回聲區(qū)（后方聲影）聲像圖描述關(guān)鍵詞—組織回聲無回聲羊水（液體）等回聲胎兒腦實質(zhì)高（強）回聲膽囊結(jié)石無回聲型膽汁低回聲型皮下脂肪組織等回聲型肝、脾實質(zhì)強回聲型包膜正常人體組織的回聲強度類型

3.M-mode（MotionMode）原理：采用灰度調(diào)制，在水平偏轉(zhuǎn)板上加入一對慢掃描鋸齒波，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示距離。應(yīng)用：主要用于心臟運動曲線描記(心臟各層包括瓣膜結(jié)構(gòu)的回聲反射，沿聲束軸線位置的周期性變化）城墻樣二尖瓣狹窄4.多普勒超聲(DopplerSonography)constantspeed(equal)原理：多普勒效應(yīng)（DopplerEffect）1842年奧地利科學(xué)家Doppler發(fā)現(xiàn)定義:聲源與接受物體間存在運動時,接受的頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。相對運動時，頻率增高；背向運動時，頻率減低Higherpitch(dis)Lowerpitchnormal

pitch多普勒效應(yīng)

DopplerEffect

多普勒公式:v=fdc/2f0cosθ超聲醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：檢測血管腔內(nèi)紅細胞的運動速度，評價血流動力學(xué)，血管狹窄、閉塞等多普勒超聲的顯示音頻多普勒（audio

Doppler）頻移信號輸入揚聲器成為音頻信號，反映血流性質(zhì)。頻譜多普勒（spectrum

Doppler）顯示連續(xù)波多普勒(CW)：兩組換能器，不受深度限制，測高速血流脈沖波多普勒(PW)：單個換能器，有距離選通能力，受PRF限制連續(xù)發(fā)射、接收聲波間斷發(fā)射、接收聲波Artery血液流動模式Heart

CyclesystolediastolesystolediastoleFlow

Patternparabolicflat7060504030801020頻譜顯示（SpectralDisplay）FrequencyVelocityTimegreyscalebarcolourbar將運動物體按時間、速度排列分析轉(zhuǎn)化頻譜顯示（SpectralDisplay）SpectraEnvelope

(maximumfrequencyfollower)EDVMVPSV血管狹窄彩色多普勒CDFI能量多普勒

CPA血管結(jié)構(gòu)、運動速度、方向紅細胞散射的能量積分－能量大小

頻譜多普勒SpecturalForm速度、方向、聲頻異常

多普勒顯像模式組織多普勒TDI—評價組織運動功能

四、三維超聲

Three-dimensionalUltrasound將連續(xù)不同平面的二維圖像進行計算機處理,得到重建的有立體感的圖形。胎兒動態(tài)三維超聲.flv五、超聲造影

Contrast-EnhancedUltrasoundCEUS原理：借助于靜脈注射微泡造影劑和超聲造影諧波成像技術(shù)，可清晰顯示微細血管和組織血流灌注，增加圖像對比分辨力，提高超聲檢出病變的敏感性和特異性。臨床應(yīng)用領(lǐng)域：（1）造影超聲心動圖（2）肝臟諧波超聲造影（3）腎臟、脾臟超聲造影（4）乳腺腫物超聲造影（5）靶向治療原發(fā)性肝癌的超聲造影B超示：肝右葉偏高回聲腫塊造影動脈期呈高增強門脈期呈等增強延遲期造影劑廓清，呈低增強