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1、9/7/2024温州医学院麻醉设备学教研组1麻醉设备学麻醉设备学温州医学院温州医学院 阮肖晖阮肖晖温州医学院附属第一医院温州医学院附属第一医院 朱伟朱伟9/24/2022温州医学院麻醉设备学教研组1麻醉设备学第七章第七章超声仪器在麻醉中的应用超声仪器在麻醉中的应用第七章超声仪器在麻醉中的应用第一节第一节 超声成像的原理超声成像的原理第一节 超声成像的原理一、超声波的物理基础一、超声波的物理基础 类型类型 频率范围频率范围n可听声波可听声波 20-20000Hzn次声波次声波 20-10-4Hzn超声波超声波 2104-108 Hzn特超声波特超声波 108-1012 Hz一、超声波的物理基础
2、类型 （一）超声波的反射和折射（一）超声波的反射和折射l反射波强度取决于两种介质声阻抗（声阻反射波强度取决于两种介质声阻抗（声阻抗定义为介质密度与声速的乘积）之差。抗定义为介质密度与声速的乘积）之差。l反射波强度还受到入射角的影响反射波强度还受到入射角的影响（一）超声波的反射和折射反射波强度取决于两种介质声阻抗（声阻（二）超声波的衰减（二）超声波的衰减 超声在介质中传播，其能量随距离的增超声在介质中传播，其能量随距离的增加而减少，这种现象称为加而减少，这种现象称为超声波的衰减超声波的衰减。l由于波束扩散、反射和散射造成的能量衰减由于波束扩散、反射和散射造成的能量衰减l介质对声波能量的吸收而造成
3、的衰减介质对声波能量的吸收而造成的衰减（二）超声波的衰减 超声在介质中传播，其能量随距离的增加二、超声探头（换能器）二、超声探头（换能器）n向人体发射超声波向人体发射超声波n接收经组织界面反射回来的超声波接收经组织界面反射回来的超声波n发射和接收超声波的材料为压电晶体发射和接收超声波的材料为压电晶体二、超声探头（换能器）向人体发射超声波（一）超声的产生和接收（一）超声的产生和接收n将将交交流流电电信信号号施施加加在在压压电电晶晶体体上上，它它将将交交替压缩和拉伸，产生振荡，发射超声波替压缩和拉伸，产生振荡，发射超声波n施施加加在在压压电电晶晶体体上上的的声声波波将将引引起起晶晶体体振振荡荡，并
4、在晶体的两极上引起交变的电荷分布并在晶体的两极上引起交变的电荷分布超声换能器超声换能器超声换能器超声换能器（一）超声的产生和接收将交流电信号施加在压电晶体上，它将交替（二）超声探头的结构（二）超声探头的结构n由由若若干干个个压压电电晶晶体体组组成成；各各阵阵元元间间电电气气上上互互相相独独立立；按按一一定定逻逻辑辑程程序序，各各阵阵元元发射和接收超声发射和接收超声超声换能器超声换能器超声换能器超声换能器1 1、单片换能器、单片换能器l 单片压电晶体单片压电晶体l 保护层保护层 低衰减、高耐磨材料低衰减、高耐磨材料l 吸声材料吸声材料 声阻抗与晶体相近声阻抗与晶体相近 高衰减系数高衰减系数2 2
5、、多元换能器、多元换能器（二）超声探头的结构由若干个压电晶体组成；各阵元间电气上互相三、脉冲回声成像原理三、脉冲回声成像原理n超超声声波波束束穿穿入入人人体体，在在各各个个不不同同声声阻阻抗抗组组织织的的交交界界面面上上，部分声波透射，部分声波被反射或散射部分声波透射，部分声波被反射或散射n换换能能器器将将回回声声接接收收，并并转转换换为为电电信信号号，该该信信号号经经放放大大、处理，在显示器显示一条超声回声信号线处理，在显示器显示一条超声回声信号线n回回声声信信号号与与发发射射脉脉冲冲之之间间的的时时间间间间隔隔反反映映发发射射面面与与换换能能器之间的距离器之间的距离n回声信号幅度反映反射界
6、面的性质回声信号幅度反映反射界面的性质n这种直接显示回声振幅的显示模式，称为这种直接显示回声振幅的显示模式，称为A A型模式型模式三、脉冲回声成像原理超声波束穿入人体，在各个不同声阻抗组织的脉冲回声成像原理脉冲回声成像原理脉冲回声成像原理脉冲回声成像原理脉冲回声成像原理四、四、M M型超声心动图型超声心动图四、M型超声心动图n超超声声束束入入射射心心脏脏后后，产产生生一一系系列列回回声声，以以时时间间为为X X轴轴，以以反反射射界界面面的的深深度度为为Y Y轴轴，以以光光点点的的亮亮度度代代表表回回声声的的强强度度，所所得得的的心心脏脏各各层层的的运动回声曲线运动回声曲线 即：即：用光点的位置
7、和亮度分别用光点的位置和亮度分别 反映反射界面在体内的深反映反射界面在体内的深 度和回声的强度度和回声的强度M MM M型超声心动图型超声心动图型超声心动图型超声心动图超声束入射心脏后，产生一系列回声，以时间为X轴，以反射界面的五、二维超声心动图五、二维超声心动图n超声束沿身体表面作扇形扫描超声束沿身体表面作扇形扫描n以以回回声声信信息息线线与与人人体体的的相相对对位位置置为为X轴轴，以以反反射射界界面面的的深深度度为为Y轴轴，以以光光点点的的亮亮度度代代表表回回声声的的强强度度，多多条条回回声声信信息息线线的的组组合合显显示示构构成成一一幅幅二二维维超超声声回回声声图图像像，即即心心脏断层面
8、图像脏断层面图像n图像随时间的变化，展示了心脏的运动状况图像随时间的变化，展示了心脏的运动状况五、二维超声心动图超声束沿身体表面作扇形扫描二维超声心动图二维超声心动图二维超声心动图六、多普勒超声心动图六、多普勒超声心动图n应应用用多多普普勒勒效效应应，利利用用血血液液中中红红细细胞胞运运动动产产生生的的多多普普勒勒频频移移信信号号组组成成灰灰阶阶频频谱谱或或彩彩色色图图像，确定血流流动状态、方向和速度像，确定血流流动状态、方向和速度六、多普勒超声心动图应用多普勒效应，利用血液中红细胞运动产生（一）多普勒效应（一）多普勒效应n接接收收信信号号频频率率与与声声源源频频率率之之差差称称为为多多普普勒
9、勒频频移移，相应的差频信号称为多普勒信号相应的差频信号称为多普勒信号多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图l如超声波射向物如超声波射向物体，静止物体的体，静止物体的回声频率与发射回声频率与发射频率相同；运动频率相同；运动物体的回声频率物体的回声频率与发射频率不同与发射频率不同（一）多普勒效应接收信号频率与声源频率之差称为多普勒频移，相（二）频谱显示（二）频谱显示n利利用用快快速速傅傅里里叶叶变变换换对对多多普普勒勒血血流流信信号号进行频谱分析进行频谱分析n谐谐波波的的频频率率代代表表红红细细胞胞流流速速，谐谐波波的的振振幅代表该流速红细胞的数目幅代表该流速红细胞的数目
10、 多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图（二）频谱显示利用快速傅里叶变换对多普勒血流信号进行频谱分析频谱显示频谱显示n以时间为以时间为X X轴，时间变化代表血流持续时间轴，时间变化代表血流持续时间n以频率为以频率为Y Y轴，基线上方频移为正，血流朝向探头轴，基线上方频移为正，血流朝向探头 基线上方频移为负，血流背离探头基线上方频移为负，血流背离探头n以灰度代表幅度，灰度高，代表该速度的血细胞数量多以灰度代表幅度，灰度高，代表该速度的血细胞数量多频率频率- -时间显示时间显示频谱显示以时间为X轴，时间变化代表血流持续时间频率-时间显示（三）连续波式多普勒超声心动图（三）
11、连续波式多普勒超声心动图n探探头头使使用用双双换换能能器器，换换能能器器呈呈一一定定角角度度安安装在探头内装在探头内n发射换能器连续发射超声波发射换能器连续发射超声波n接接收收换换能能器器同同时时连连续续接接收收血血液液中中运运动动的的红红细胞所反射和散射的回声信号细胞所反射和散射的回声信号n经经处处理理，取取出出多多普普勒勒频频移移信信号号，该该信信号号频频率正比于血流速度率正比于血流速度多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图（三）连续波式多普勒超声心动图探头使用双换能器，换能器呈一定（四）脉冲波式多普勒超声心动图（四）脉冲波式多普勒超声心动图n发射换能器发射脉冲超
12、声波发射换能器发射脉冲超声波n接接收收换换能能器器同同时时接接收收血血液液中中运运动动的的红红细细胞胞所反射和散射的回声信号所反射和散射的回声信号n在在信信号号处处理理时时，采采用用接接收收门门技技术术，有有选选择择的的对对某某一一深深度度的的回回声声信信号号进进行行多多普普勒勒频频移移分析分析n可对特定点上的血流情况进行分析可对特定点上的血流情况进行分析多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图（四）脉冲波式多普勒超声心动图发射换能器发射脉冲超声波多普勒（五）彩色多普勒超声心动图（五）彩色多普勒超声心动图n将将二二维维超超声声心心动动图图信信息息和和多多普普勒勒血血流流
13、信信息息叠加在一起显示叠加在一起显示n用用色色彩彩和和亮亮度度表表示示血血流流的的方方向向、速速度度和和紊紊乱程度乱程度u红色：血流方向流向探头，亮度表示流速红色：血流方向流向探头，亮度表示流速u蓝色：血流方向背离探头，亮度表示流速蓝色：血流方向背离探头，亮度表示流速u绿色：血流分散程度绿色：血流分散程度多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图多普勒超声心动图（五）彩色多普勒超声心动图将二维超声心动图信息和多普勒血流信第二节第二节 经食管超声心动图经食管超声心动图第二节 经食管超声心动图n 通过经食管探头进行心脏检查通过经食管探头进行心脏检查 通过经食管探头进行心脏检查 第三节第三节超声仪器引导下的麻醉操作技术超声仪器引导下的麻醉操作技术第三节超声仪器引导下的麻醉操作技术n超声引导下的神经阻滞技术超声引导下的神经阻滞技术n周围神经成像技术周围神经成像技术n超声引导中心静脉穿刺置管超声引导中心静脉穿刺置管超声引导下的神经阻滞技术
