超声诊断学总论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,超声诊断学概述,超声医学（,ultrasonic medicine,）,利用超声波的物理特性与人体器官、组织的声学特性相互作用后得到诊断或治疗效果的一门学科。,超声诊断学（,ultrasonic diagnostics,）,向人体发射超声，并利用其在人体器官、组织中传播过程中，由于声的透射、反射、折射、衍射、衰减、吸收而产生各种信息，将其接收、放大和信息处理形成波型、曲线、图像或频谱，籍此进行疾病诊断的方法学。,超声治疗学（,ultrasonic therapeutics,）,利用超声波的能量（热学机制、机械机制、空化机制等），作用于人体器官、组织的病变部位，以达到治疗疾病和促进机体康复的目的方法学。,超声发展概况,40年代,探索阶段,50年代,A型、M型超声仪,70年代,灰阶实时超声（B型）,双功能超声仪（B型+频谱）,80年代,彩色多普勒超声仪,（B型+彩色+频谱）,90年代,新技术,（超声造影、谐波成像、,弹性成像、三维超声等）,超声诊断学的内容,脏器病变的形态学诊断和器官的超声大体解剖学研究,-,对病变作出定位和定性诊断（物理性质而非病理性质诊断）。,功能性检测研究,-,如心脏收缩与舒张功能的检测，血流速度及血流量测定、胆囊收缩和胃排空功能等。,介入性超声的研究,-,诊断性和治疗性。,超声波的特点和优点,USG特点：,对软组织的分辨能力强,信息的显示有多种方法,USG优点：,无损伤、无痛苦、无辐射,实时、快捷、准确、方便,超声成像的局限性,图象易受气体和皮下脂肪的干扰,对骨骼、肺、肠道的检查受到限制,伪像干扰,图象显示范围较小,超声波,人们能听到的声音，大约是,20,20000Hz,。,高于,20000Hz,的声音叫做“超音”，也就是通常所说的超声波,超声波应用范围,医用频率,2.513MHz(,常用,2.5 5MHz),2.5 MHz,到,5 MHz,的频率用于心脏、腹部及软组织成像,。这些频率能穿透组织可到达,20-15cm,的深度。,5-10MHZ,的频率的超声波可以用于小器官的成像,，例如：腮腺、甲状腺、颈部血管及眼睛显像，它只需要,4-5cm,的穿透深度。,10-30MHz,用于皮肤及血管内检查,，可以获得高分辩力的图像,40-100MHz,用于生物显微镜成像,，对眼活组织表面下的显微诊断。,超声诊断学物理基础（续1）,超声波的三个基本物理量,波长（,wave length,）,频率（,frequency,，,f,）和声速,(velocity,C),它们之间的关系为：,C=f,也就是,=C/f,波长,声波在一个振动周期内所通过的距离，单位,mm,频率,单位时间内声源振动的次数,以赫兹为单位，并常用,1kHz,、,1MHz,（,1 Hz=1,次,/,秒）。频率是周期的倒数，如振动周期为,T,，则,f=1/T,。,声速,声波在某种介质中的传播速度，即单位时间内传播的距离，单位为米,/,秒（,m/s,）。它与介质的弹性（,K,）和密度（,）有关,而与超声的频率无关。,声速在决定声阻抗以及回声测距精度上是重要因素。,超声诊断学物理基础（续2）,声速、波长与介质的关系,声速与介质的关系,1,、同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。,2,、不同介质 同一频率的超声波在不同介质中传播的声速是不同的，,在人体软组织中平均声速为,1540m,s,。,超声诊断学物理基础（续3）,波长与介质的关系,1,、同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。,3MHz,的超声波在人体软组织中传播时，其波长为,0.5mm5MHz,的超声波在人体软组织中传播时，其波长为,0.3mm,所以频率越高的超声波在同一脏器组织中传播其波长愈短,。,2,、不同介质 同一频率的超声波，在不同介质内传播，因传播声速不同，则波长也不相同。所以用同一种探头检查人体不同的组织时，由于声速存在差异，所以波长也是不相同的。,超声诊断学物理基础（续4）,超声波的物理性能,指向性,反射、折射、散射和绕射,吸收与衰减,分辨力与穿透力,多普勒效应,超声诊断学物理基础（续5）,近场,远场,D,D声源直径,扩散角,频率高，波长短，呈直线传播,超声诊断学物理基础（续6）,反射,1.,声阻抗,(,z,)=,介质密度,(),声速,(c),Z,0.1%,即可产生反射,2.,声阻抗差大，反射强,折射,两种介质内声速不同可产生 折射现象,结果：导致入射声束的偏转,超声诊断学物理基础（续7）,超声波的,入射、反射,和,折射,示意图,大界面,折射波,入射波,反射波,全内反射,折射角的大小取决于两种媒质的声速比n=c,1,/c,2,，当c,2,c,1,时,则折射角,j,i,，,当入射角由,0,逐渐增大到某一角度,ik,时,将有,j,=90,即折射波沿界面传播,而当入射角超过,ik,时,入射声能将全部反射到媒质1中,故,ik,称为”全内反射临界角”。,在临床检查中,应使探头放置正确的角度,以避免由”全内反射”引超的图像伪差。,超声诊断学物理基础（续8）,临界角引起全内反射,遇界面远,小于,波长的微小粒子，超声波将产生散射，人体内的散射源为红细胞和脏器内的细微结构,散射,超声诊断学物理基础（续9）,目标大小约为1 2或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，很少发生反射,绕射,超声诊断学物理基础（续10）,声衰减定义：,是指声能随着传播距离而减弱的现象,衰减量,=,频率,深度,频率高，衰减重,原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射,超声诊断学物理基础（续11）,频率高，分辨好，穿透差,频率低，分辨低，穿透强,对应的临床应用：,检测,浅表,器官，采用,高频,探头,检测,深部,脏器，采用,低频,探头,超声诊断学物理基础（续12）,声源与接收体之间的相对运动引起声波频率,发生改变的现象，频率的变化称为,频移f,d,f,d,=f-f,0,=Vcosf,0,/c,f,0,为入射超声频率,f,为回声频率,V,为物体的运动速度,C,为声速,cos,为运动方向与声束方向间的夹角,超声诊断学物理基础（续13）,多普勒效应示意图,声源,目标,V=血流速度,C=声速,cos=血流与探头间夹角,血管,V,C,探头,血流信息获取,cos,90,0,，,血流迎向探头，,f,d,为正值称为正性频移,cos,90,0,，,血流远离探头，,f,d,为负值称为负性频移,夹角对,f,d,值的影响,超声生物效应,一定强度的超声在生物体中传播时，通过它们之间一定的相互作用机制（热机制、机械机制或空化机制）致使生物体系的功能和结构发生变化。,超声诊断学物理基础（续14）,空化作用,指在液体中产生强超声时，会出现一种类似雾状的气泡，此种现象称超声空化作用。这种空化作用使超声具有强烈的破坏作用。由于生物组织大多数属软组织，因此，在超声作用下，其细微结构多少会发生形变。,用以粉碎结石、血栓；在外科手术中作为非侵入性手术刀。,热作用,生物组织在超声机械能的作用下，由于沾滞吸收，将一部分超声能转化为热能，使生物组织的温度上升。,用于超声治疗,化学作用,是氧化和还原作用。在高剂量超声情况下，因超声的化学作用还会破坏有机结构的蛋白质,声强的定义,空间峰值时间平均超强I,spta,：在声场中或某一指定平面上的时间平均声强的最大值。单位为w/cm,2,。,空间峰值脉冲平均声强I,sppa,：在声场中或某一指定平面内的脉冲平均声强的最大值。单位为w/cm,2,。,最大声强度I,max,：在空间最大值处，具有最大时间平均声强的脉冲半周期内的时间平均声强。单位为w/cm,2,。,美国食品药品局（FDA）规定的超声强度限定值,限 名,定 称,I,sppa,W/cm,2,I,spta,w/cm,2,I,max,w/cm,2,值,部位,心 脏 190 430 310,脉 管 190 720 310,眼 部 28 17 50,胎儿等 190 94 310,利用压电晶体的压电效应,压电效应,压电晶体在机械应力的作用下会在表面产生电荷，反之，若对其施以一电场，其也会产生应变（厚薄发生改变）。这种机械能转变成电能，电能转变成机械能的现象称为压电效应,正压电效应,在某些晶体的一定方向上施加压力或拉力时，晶体的两个表面将分别出现正、负电荷，即机械能转变为电能,逆压电效应,把压电晶体置于交变电场中，晶体就沿一定的方向压缩或膨胀，即电能转变为机械能,超声波的发射与接收,超声诊断仪由探头（换能器）和主机构成,超声波的发射与接收均由换能器来完成,发射：,电讯号,换能器,超声波,(,逆效应,),接收：,反射波,换能器,电信号,(,正效应,),超声成像的检查方法,基本检查方法,A型,、,M型,、,B型,、,D型,超声成像的检查方法（续1）,A型 为振幅调制型,机理：单声束在传播途径中遇到各个界面所产生的一系列的散射和反射回声，在示波屏时间轴上以,振幅,高低表达。示波屏的x轴表示超声波的传播距离，即检测深度；y轴代表回声振幅的高低(振幅的高低代表界面反射信号的强弱)。,特点：一维波形，不直观,临床应用：逐渐被B超取代，主要用在测量厚度、大小和距离。如脑中线探测、眼球探测、胸腔积液探测、心包积液探测等,A型超声示意图,距离,振幅,A型超声实例,超声成像的检查方法（续2）,M型 为活动显示型,原理：单声束取样获得界面回声；回声为辉度调制；示波屏y轴为时间轴，代表界面深浅；示波屏x轴为另一外加的慢扫描时间基线,特点：人体组织深度随时间变化的曲线。,临床应用：,分析心脏和大血管的运动幅度,、测定心功能等,M型曲线图,型（超声显象法）,机理：,不同的光点反映回声变化，,用,切面,显示正常组织与异常组织,特点：,二维断面,图像，灰阶,/,彩阶,实时显示，直观,用途：,及其,广泛,超声成像的检查方法（续3）,超声多普勒,机理：,利用,Doppler,原理对心血管内血流进行探测分析,频谱多普勒（,PW+CW,）,以频谱曲线显示，检测血流动力学参数,彩色多普勒血流显像（,CDFI,）,彩色编码实时显示血流方向、速度及血流性质,超声成像的检查方法（续4）,D型 为差频示波型,频谱多普勒诊断法是将血流的信息以波形（即频谱）的形式显示,横轴代表运动目标的运动时间，纵轴代表多普勒频移,频带宽度表示某一瞬间采样血流中血细胞速度分布范围的大小,频谱灰阶表示采样瞬间采样容积内血流速度相同红细胞数目的多少,窗为无频率显示区域,横轴线为零频移线，正向频移表示血流朝向探头。负向频移表示血流背离探头,超声成像的检查方法（续5）,连续多普勒,对声束线上所有的血管内血流均可获得回声,优点是它可测的最大流速不受尼奎斯特极限频率限制，可测高速血流,缺点是无距离分辨力。不能区分浅、深血管中流速,脉冲多普勒,脉冲发射超声波，在接收器中设选通门，其门宽及浅深均属可调，为双向型显示,优点是距离分辨力强,缺点是高速血流检测受尼奎斯特极限频率限制，超过这一极限，产生频率失真,超声成像的检查方法（续6）,彩色多普勒血流显像（CDFI）,在二维显像基础上，对血流的多普勒信号进行彩色编码，红色表示血流方向朝向探头；蓝色表示血流方向背离探头；湍流则以绿色或多彩表示（五彩镶嵌）。,超声成像的检查方法（续7）,超声成像的临床应用,确定占位病变的物理性质,检查脏器的形态、大小及结构,测定心功能,检测血流,监测胎儿生长发育,检测积液,随访、介入、术中,US,健康体检、防癌普查等,超声检查前准备,根据检查部位的不同而不同,腹腔脏器：空腹,盆腔脏器：膀胱充盈,心脏：忌服影响心肌收缩力的药物,表浅器官及外周血管：无须特殊准备,超声探头与扫查方式,常规探头,扇型、线阵型、凸弧型,专用探头,腔内探头（食管、直肠、阴道）,术中探头,穿刺探头,线阵型,扇型,凸弧型,探头类型,超声诊断学图像基础,人体组织衰减程度一般规律,人体软组织对超声波的吸收不仅与媒质的物理特性有关，而且与其生理状态有关,从临床实验得知，正常组织与病变组织对超声的反应不同，癌组织对超声吸收较大，炎症组织次之。血液和眼前房液的吸收最小；肌肉组织的吸收有所增加；纤维组织和软骨则能吸收大量能量；骨质的吸收更大。即：骨（或钙化）,肌腱（或软骨）,肝脏,脂肪,血液,尿液（或胆汁）,液体内含蛋白成分的声衰越大，,组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大,人体组织的声学特征,无回声（无反射型）胆汁、尿液、血液,低回声（少反射型）肝、脾,强回声（多反射型）血管壁、结石,极强回声（全反射型）肺、胃肠道,超声诊断学图像基础（续1）,图象分析的内容,1、外形,2、边界和边缘（暗环、光环）,3、内部结构特征,4、后壁及后方回声,5、周围回声强度,6、周邻关系,7、量化分析、径线、面积、体积,8、功能性检测,9、频谱分析,超声诊断学图像基础（续2）,彩色多普勒观测的内容及指标,层流：液体质点以相同方向作规则运动，而无横向交流，色调纯净的红色或蓝色,湍流：液体质点作复杂无规则运动。,涡流：液体质点从小直径管道进入大直径管道或反之，在拐弯处形成液体旋转,血流运动无一定方向。,蓝色或红色基础上加绿色，红+绿=黄色，蓝+绿=青。红、黄、绿、青、兰五彩镶嵌,超声诊断学图像基础（续3）,频谱多普勒观测的内容及指标,频谱显示：,1频移时间：横坐标数值，代表血流出现和持续的时间,2频移大小：纵坐标数值，代表血流速度大小,3频移方向：以频谱中间的零位基线加以区分，基线以上为正值，代表血流移向探头；基线以下为负值，代表血流方向离开探头,4频率范围：以频谱在纵坐标上的宽度表示，代表某一瞬间取样区中液体质点速度范围，分布范围小，频谱窄，反之，频谱宽，充填,5频谱灰度：表示某一瞬间取样区内速度相同的液体质点数目的多少,超声诊断学图像基础（续4）,超声效应与图像伪差,超声效应,主要指超声本身的一些比较复杂的物理效应，它经常在超声诊断的图形中发生，由此可造成图像伪差，致使错误分析,图象伪差,指图象显示上任何一回波（光点）位置相对于人体内真实位置的失真。回波亮度并不对应于人体内真实回波界面的性质,超声效应与图像伪差（续1）,1.混响,混响，亦被通俗地称为“多次反射”。,（1）外部混响,声波在探头表面与平整界面之间如此来回反射，直至完全衰减。这种混响声像图表现为特征性的等距离排列的多条回声，其强度依次递减。,经肋间和腹壁扫查时，此类混响伪像多见于胸膜,-,肺表面（正常含气肺），腹壁肌,-,筋膜、腹直肌鞘膜的后方器官,(2,）内部混响 振铃伪像,胃肠道内的含气性内容物、人体内的某些异物（如子宫内节育器、植入的人工瓣膜、眼球内金属异物）等，由于声波在成堆的微气泡中或在异物中亦称“靶”中多次来回反射，故称内部混响。,其声像图特点：彗星尾征。,彗星尾的长短不一，其强度和大小取决于含气量的多少和异物的形状、大小、性质。,超声效应与图像伪差（续2）,2.与声衰减有关的伪像声影和后方回声增强（透声性）,（1）声影,声影伪像常常由强烈反射和显著的声吸收和衰减引起。如含钙的结石、瘢痕、骨骼、软骨等介质，除反射因素以外，如果它们的衰减值超过1dB/1cm/1MHZ仪器设定的增益补偿范围，则发生后方回声显著减少或无回声，亦称声影。,（2）后方回声增强（透声性）,当介质声衰减值低于假定声衰减值时，出现透声现象。例如，囊肿后壁及其后方组织回声显著增强。胆囊、膀胱、饮水后充盈的胃、胸腹水等均有类似的透声性。,超声效应与图像伪差（续3）,3.部分容积效应伪像,超声声束扫描有一定的宽度。声束的宽度尤其在非聚焦区内（近场和远场区）的宽度不容忽视。超声扫描所获声像图，代表一定厚度范围内体层容积中回声信息在厚度方向的叠加。扫描声束愈宽，这种回声信息叠加现象愈严重。亦称为声束厚度伪像。,准备超声导向对于小囊肿、小淋巴结进行穿刺时，尤其对于位置较深的小病变，要特别提防部分容积效应所至伪像（以为“针尖刺入靶标”）。,超声效应与图像伪差（续4）,4.旁瓣伪像,探头发射的声束有主瓣和旁瓣之分。在超声发射后，这些旁瓣也会接收来自不同方向的回声，使声像图产生凌乱的甚至令人费解的回声干扰。离体标本图像以外同时出现许多杂乱无章的回声反射，并引起严重的图像干扰。这些杂乱的回声干扰主要来自旁瓣伪像。,在临床超声检查中，旁瓣可以影响图像的清晰度。,超声效应与图像伪差（续5）,5.,镜面伪像,当声束扫描遇到高反射界面，例如膈顶部（膈胸膜和含气肺界面）时，声波在该界面似一镜面返回至探头，从而产生虚像。如果膈下为肝实质或脾实质回声，则膈上出现同样的肝实质或脾实质回声伪像；如果膈下肾内有一囊肿，则在膈上相应位置出现囊肿假像。,超声效应与图像伪差（续6）,6.回声失落伪像,回声失落现象亦称临界角伪像。当声束与大界面垂直时，回声反射最强，透过界面进入第二介质的声能也较多；声束与界面倾斜时，回声减少，透射也减少；当声束与界面倾斜达到或超过临界角时，则好象遇到了镜面发生全反射，透射进入第二介质的声能为零，于是产生声影。,超声效应与图像伪差（续7）,7.折射伪像,声束遇到两种相邻声速不同的组织所构成的倾斜界面时，会发生折射。此时，透射的声束发生方向偏斜改变，,1个靶标可同时被两处声束所测到。因此，显示了2个同样的图像，并列一起，如同两个真实的结构。,亦称棱镜效应。,祝同学们学习顺利！,