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1、超超 声声 成成 像像 上海第二医科大学 市六临床医学院 周永昌 超 声 医 学 Ultrasonic medicine 超 声 治 疗 Ultrasonic therapy 超 声 诊 断 Ultrasonic diagnosis 超 声 Ultrasonic therapy action reaction Ultrasonic diagnosis U L T R A S O U N D H U M A N B O D Y 超 声 U L T R A S O U N D Ultrasonic therapeutics H U M A N B O D Y themal mechanism me
2、chenical mechanism cavitational mechanism 超 声 透 射 transmission 反 射 reflection 折 射 refraction 衍 射 difration 散 射 scattering 衰 减 attenuation 吸 收 absorption Ultrasonic diagnostics H U M A N B O D Y U L T R A S O U N D 超 声 成 像 发 展 史 1950s A型 (A-mode) 回声图 (echogram) 1960s M型 (M-mode) M型超声心动图 (M-mode echoc
3、ardiograph) 1970s B型 (B-mode) 声像图 (sonograph , ultrasonograph) 1980s 双功( duplex) 声像图 + 多普勒频谱 (sonograph + Doppler spectrum) 1990s 三功(triplex) 声像图+多普勒频谱+彩色多普勒血流显示 (sonograph + Doppler spectrum + colour Doppler flow image CDFI) 1990s 三维 立体声像图 (3 diamentions) B-mode的技术突破 (1970s) 1. 双稳态 (bistable) 灰阶(gr
4、ay scale) 2. 静态 (static) 实时(real time) B-mode的技术突破 (1970s) 实时(real time) B-mode 的技术改进 动态聚焦 (dynemic focusing) 高频探头 (high frequecy probe) 二次谐波 (second harmonic wave) 造影剂 (contrast agent) 超 声 的 发 生 (1)正压电效应 (2)逆压电效应 压 电 效 应 示 意 图 12 + + - - 超声的物理特性 具有波长（）、频率（f）和传播速度（） f 超声是机械波 超声是疏密波 超声的物理特性 超声的频率单位为赫
5、兹（Herze, Hz） 诊断用的超声频率在2.5MHz - 20,0MHz 常用的3.5MHz - 5.0MHz 其单位用兆赫（Mega Herze, MHz） 超声的物理特性 超声在介质中传播的速度,称为声速。 声速与传播的介质的弹性和密度有关，遵循 下列公式：C= ，一般在固体中声速值 最大，液体次之，气体又次之，人体软组织 的平均声速为 1540m/s，其中脂肪的声速较 低（1450m/s）,骨与软骨声速高，约为 4500m/s，含气脏器声速最低，仅350m/s 。 声速（sound velocity） 超声传播时有方向性 音频波为球面波，超声波由于波长短,其声束 (acoustic
6、beam)具有指向性,但仍有一定的扩散角, 其 扩散角与波长与声源直径有关。 Sin1.22 /D 角为半扩散角 为波长 D为探头直径 为消除声束的扩散，现用仪器均采用声束聚焦技术。 超声的物理特性 C = f 在人体软组织中传播时，由于所用频 率甚高，故波长短。 在3.5MHz条件，波长仅为4.4mm。 声速、频率、波长的关系 超声的物理特性 界面（interface）为两种不同声阻抗 介质的接触面。 声阻抗（acoustic impedance）为该介 质的密度 （）和声速 （C）的乘积 Z = C Z1 = 1 C1 Z2 = 2 C2 r = where r is amplitude
7、reflecting coefficient r = where r is intensity reflecting coefficient 2 当Z1与Z2相差0.1%时即有回声反射 超声的物理特性 声阻抗（acoustic impedance） 超声的物理特性 超声在介质 (medium)中传播遇到 界面(interface)会有 反射、折射、散射和 绕射。 interface Sini C1 Sint C2 = Diffraction 衍射或称绕射 超声的物理特性 Scattering 散射 超声的物理特性 Simple speckle formation 漫反射 超声的物理特性 多普勒
8、效应 (Doppler effect) fd = f fo = 2v f o Cos / C f d = fd 为频移,fo 为入射超声频率 V 为活动物体的速度(血流速度) C 为介质的声速 Cos为移动方向与声轴方向的角度余弦 即(血流方向与声束探测方向间的角度余弦) 超声诊断利用回声原理 Transducer 换能器 Sweep Generator 扫描发生器 Pulse Generation 脉冲发生器 Marker Generator 标识发生器 Compensation Circuit and Amplifier 补偿电路和放大器 Block diagram of a basic
9、A-mode circuitry A型超声仪方框图 A- mode A型 Amplitude mode 回声以波型显示 Echogram 回声图 型仪 B mode 型 Brightness mode 回声以光点显示,二维空间展开, 成为断面图像。 M mode M型 Time motion mode 回声以光点显示， 采用时间展开，形 成波群曲线。 mode 型 Doppler mode 频谱显示 超声射向流动的红细胞 ，接收到红细胞散射回 声，提取 Doppler shift （多普勒频移 ）,经处理，形 成频谱显示。频谱在 base line 以上者为 迎向探头的血流，base line
10、以下者为离开探头 的血流。 base line mode 型 Doppler mode 频谱混叠 彩 色 多 普 勒 血 流 显 示 Color Doppler Flow Imaging CDFI 用自相关处理提取到的多普勒信息,再用伪彩色编码,形成彩 色血流图像,叠加到二维声像图上,形成彩色多普勒血流图。 彩 色 多 普 勒 血 流 显 示 Color Doppler Flow Imaging CDFI 动态实时 彩 色 多 普 勒 血 流 显 示 Color Doppler Flow Imaging CDFI 动态实时 彩 色 能 量 图 Color Doppler energy 把提取红
11、细胞散射的多普勒信息，用积分法处理。 彩色图像也叠加在二维声像图上。 此法与红细胞散射的能量强度有关，与频移无关， 故无方向性，不存在混叠。 三 维 显 示 3 diamentions imaging 用机械或电 子方法采集一系 列B型超声图像， 由计算机重建三 维（立体）像， 有表面三维、血 管树三维、透视 三维和多平面重 投影等多种显示 方法。 二维声像图是断面图(Tomograph) 体位标志体位标志(Body mark)(Body mark) 超声扫查线指示断层部位和切面 腹部脏器声像图方位 腹部纵断面图 (Trans abdomen sagittal section) 图左为头端 图
12、右为足端 图上为腹 图下为背 腹 部 横 断 面 图 Trans abdomen cross section 图左为人体右侧，图右为人体左侧 图上为腹， 图下为背 肝左叶在图右，肝右叶在图右 图上为腹， 图下为背 肝 肋 缘 下 斜 断 面 图 Subcostal oblique section 右 肋 间 断 面 图 Intercostal section 胆囊在图右，肝右叶在图左 图上为腹， 图下为背 左 肋 间 断 面 图 Intercostal section 图右为脾膈面 图左为脾门 图上为腹， 图下为背 背 部 纵 断 面 图 背 部 横 断 面 图 右 肾 冠 状 切 面 图 左
13、肾冠状切面图 经直肠超声 (trans rectal ultrasound，TRUS) 前列腺横切图 前列腺纵切图 端射式经直肠探头 TRUS end-fire probe 声 像 图 的 标 尺 图 像 特 点 USG是断层图 以解剖形态学为基础 以灰度明暗反应回声的有无和强弱 以回声强弱、多少及其均匀性判断其物理性质 从脏器剖面的大小、形态、内部结构鉴别正常与病理 对伪像需要识别和利用 多普勒频谱提供血流动力学参数 对血流提取多普勒差频，以伪彩色编码，叠加二维图上， 直观地显示血流方向、速度和性质 声 像 图 的 阅 读 1. 无回声区 echo free area 2. 低回声区 hypoechoic area 3. 等回声区 isoechoic area 4. 高回声区 hyperechoic area 5. 强回声 strong echo 6. 透声区 sonolucent 声 像 图 的 阅 读 USG 图 像 的 优 点 为非侵入性检查法，无痛苦，无损害，便于复查 （早孕等除外） 价格相对低廉 不受碘过敏限制 对软组织成像，其分辨率较CT高100倍 不用造影剂可显示血流 切面灵活，容易显示血管或管道长轴 多普勒频谱可测得七项血流动力学参数 USG 图 像 的 局 限 超声
