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1、超声诊断原理及图像分析原则 第一节 超声诊断物理基础 超声的传播 超声的定义 超声为一种高频振动的机械波 其频率超过人耳能听到的声波频率的上限 人耳可以听到的声波频率 20 20000Hz 20KHz 超声的频率 20000Hz 20KHz 常用的诊断用超声频率 2 5 10MHz 超声的速度 c 在不同的组织中的传播速度 超声在同一介质中 其声速是恒定的 在不同的介质中其声速也会发生改变 一般说 固体物含量多 声速高 含水多 声速低 含气脏器中的气体 声速最低 根据超声的传播速度 把人体组织分为三类 1 软组织2 骨与软骨3 含气脏器 超声的波长 c f在同一介质中 声速恒定 频率与波长的关
2、系成反比 超声波的发射与接收 声波的发射 将电脉冲转换成机械振动 也即将电能转换成声能 逆压电效应声波的接收 将机械振动 声能 转换成电脉冲 电能 正压电效应 声波的接收 声波的发射 换能器 其主要材料为压电晶体 各种探头 换能器 3 5MHz凸阵探头 7 5MHz线阵探头 3 5MHz扇形探头 穿刺探头 腔内探头 术中探头 声场 声场 探头发射的超声所能达到的最大深度及其周围的空间范围近场 靠近探头的部分 声束比较平行远场 远离探头的部分 声束开始扩散声束 超声所经过的空间束宽 声束横断面的直径声轴 代表声束主方向的中心轴线 近场 远场 声轴 人体组织的声学参数 密度声速声阻抗 Z 传递介质
3、中某点的声压和该点的速度比值Z c 密度c 声速 界面不同声阻抗组织之间形成的接触面大界面 波长小界面 波长 指向性 当声源直径大于在人体中传播的波长时 此时声束具有指向性可以用声源直径 D 与波长 比值衡量D 10 指向性差 D 20 指向性好 人体组织对入射超声的作用 人体组织对入射超声可产生多种物理现象 表现为声像图的各种特征 1 散射 遇到小界面时 散射体 散射使入射超声的能量向各个空间方向分散辐射 故散射无方向性 提示了脏器内部细小结构的回声信息 是超声成像研究内部结构的重要依据 2 反射 入射声束遇到大界面产生反射现象 大界面反射遵守Snell定律 1 入射和反射回声在同一平面上
4、2 入射声束与反射声束在法线的两侧 3 入射角与反射角相等反射系数 R Z2 Z1 Z2 Z1 3 折射 入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不同 声束在经过这些组织间的大界面时 产生声束前进方向的改变 折射角与入射角的正弦比值与界面两侧的声速比值相等sina sinb c1 c2 4 全反射 如第二介质中的声速大于第一介质 则折射角大于入射角 入射角增大至某一角度时 可使折射角等于900 即折射声束与界面平行 此时的入射角名 临界角 入射角大于临界角时 折射声束完全返回至第一介质 称为全反射 5 衰减 衰减为反射 散射及吸收的总和 衰减与选用的频率及传播的深度成正比 6 多普勒效应 DOP
5、PLER 超声在探测移动目标时 其回声频率发生变化利用多普勒效应可检测血管内有无血流 及血流方向和血流速度 正频移 负频移 入射超声对人体组织的作用生物效应和安全剂量空间峰值时间平均声强 SPTAI 通常规定SPTAI 100mw cm2 第二节 超声成像原理 超声成像包括以下步骤 单轴声束的声照射入人体声束的扫查人体组织对入射超声的反应 回声回声的放大与前处理数字扫描转换器 DSC 显示和纪录 1 声照射指电脉冲经探头压电晶体产生超声脉冲沿声轴向前发射 2 声束的扫查 线扫指声束在人体体表进行直线式移动 相邻各条声束间等距又平行 获得一幅矩形声像图 扇扫指声束在人体体表并不位移 而作角度变换
6、 相邻各条声束间等长又偏角相等 获得一幅扇形声像图 弧扫指声束对准体内某一深度处的目标 而沿体表不同自然曲度作弧形位移 获得一幅一断较长的纵切图或者整个腹部的横切全图 各种探头与其形成的声像图 3 回声辉度调制4 回声放大及前处理5 数字扫描转换器 DSC 6 显示和记录 常见的超声效应与图像伪差 混响效应声束扫查体内平滑大界面时 部分声能量返回探头表面之后 又与探头的平滑面再次反射 又第二次进入体内 形成多次反射 混响效应多见膀胱前壁及胆囊底 大囊肿前壁 振铃效应 声束在传播途径中 遇到一层甚薄的液体层 且液体下方有极强的反射界面为条件 通常在胃肠道及肺部 镜像效应 声束遇到深部的平滑界面时
7、 反射回声如测及离镜面较近靶标后按入射途径反射折返回探头 此时在声像图所显示者 为镜面深部与此靶标距离相等形态相似的声像图 连同声束扫查时所显示该靶标的实际图形一并显示 常见于横膈附近 侧壁失落效应 大界面回声具明显的角度依赖现象 入射角较大时 回声转向他侧不复回探头 则产生回声失落现象 囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜 超声可显示其前后壁 但侧壁不能显示 后壁增强效应 声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增加其衰减 为使声像图显示深浅均匀 仪器上加入深度增益补偿 DGC 调节系统 后壁增强效应是指在常规调节的DGC系统下所发生的图像显示效应 声影 指在常规DGC正补偿调节后 在组织内病灶
8、后方所演示的回声低弱后接近无回声平直条状区 声影系声路中具较强衰减体 高反射体 如气体 或高吸收系数物体 如骨骼 结石 疤痕 下方具有声影 第三节 声像图分类 A型 Amplitudemodulation B型 Brightnessmodulation M型 Time motionmode 彩色多普勒 ColorDoppler 能量多普勒 PowerDoppler 频谱多普勒 SpectralDoppler 三维超声 3DUS 以帧频分实时图 准实时图及静止图以扫查及显示方式分扇扫 线扫 弧扫 复合扫等以象素分低象素 中象素及高象素图以灰阶分无灰阶 低灰阶 灰阶 高灰阶图 第四节 超声检查的方
9、法学 检查前准备 病人准备如检查胆囊时需空腹 使胆囊充盈 胰腺检查时需饮水充盈胃腔作为透声窗 如膀胱 妇科或前列腺检查时要充盈膀胱超声仪或探头的选择 探测方式和途径 探测方式直接探测法 探头与受检的皮肤或粘膜直接接触间接探测法 在探测时 探头与人体之间插入水囊或其他材料探测途径经体表 经腔内或术中 图像标准方位 仰卧位 横断面图像左侧示被检查者的右侧结构 图像右侧示被检查者左侧结构 图像上方为近腹部结构 下方为近背部结构 纵断面图像左侧示被检查者的头部结构 图像右侧示被检查者足侧结构 图像上方为近腹部结构 下方为近背部结构 斜断面如斜断面接近横断面 则以上述横断面为标准 斜断面近乎纵断面 则以
10、纵断面所示为标准 冠状断面 近似于纵断面 图像的左侧为头端 右侧为足端 如右冠状断面 图像的上方为右侧的结构 图像的下方为接近左侧的结构 常用体位 第六节 图像分析方法 超声回声的描述 强回声反射系数大于50 以上 灰度明亮 后方常伴声影 如结石和各种钙化斑高回声反射系数大于20 左右 灰度较明亮 后方不伴声影 如肾窦和纤维组织等等回声灰阶强度呈中等水平 如正常肝脾等实质脏器的回声 低回声呈灰暗水平回声 如肾皮质弱回声表现为透声性较好的暗区 如肾锥体和正常淋巴结无回声均匀的液体内无声阻抗差异 呈无回声暗区 正常充盈的胆囊和膀胱即呈典型的无回声区 外形大小边缘 边界 壁支持结构 管道结构 5 脏器内部回声强回声高回声等回声低回声弱回声无回声回声性质 1 疏密 2粗细 3亮暗 4 分布情况
