《超聲診斷》周永昌

1、上海第二醫(yī)科大學(xué)上海第二醫(yī)科大學(xué)市六臨床醫(yī)學(xué)院市六臨床醫(yī)學(xué)院周永昌周永昌 超 聲 醫(yī) 學(xué) Ultrasonic medicineUltrasonic medicine 超 聲 治 療 Ultrasonic therapyUltrasonic therapy 超 聲 診 斷Ultrasonic diagnosisUltrasonic diagnosis 超超 聲聲 Ultrasonic therapy action reactionUltrasonic diagnosisU UL LT TR RA AS SO OU UN ND D H U M A N B O D Y 超超 聲聲U UL LT T

2、R RA AS SO OU UN ND DUltrasonic therapeutics H U M A N B O D Ythemalthemal mechanismmechanismmechenicalmechenical mechanismcavitationalcavitational mechanism 超超 聲聲 透透 射射transmissiontransmission 反反 射射reflectionreflection 折折 射射refractionrefraction 衍衍 射射difrationdifration 散散 射射scatteringscattering 衰衰 減

3、減attenuationattenuation 吸吸 收收absorptionabsorptionUltrasonic diagnostics H U M A N B O D Y U L T R A S O U N D 超超 聲聲 成成 像像 發(fā)發(fā) 展展 史史1950s A1950s A型型 (A-mode)(A-mode) 回聲圖回聲圖 (echogram)(echogram)1960s M1960s M型型 (M-mode)(M-mode) M M型超聲心動圖型超聲心動圖 (M-mode echocardiograph)(M-mode echocardiograph)1970s B1970

4、s B型型 (B-mode)(B-mode) 聲像圖聲像圖 (sonograph , ultrasonograph)(sonograph , ultrasonograph)1980s 1980s 雙功雙功( duplex) ( duplex) 聲像圖聲像圖 + + 多普勒頻譜多普勒頻譜 (sonograph + Doppler spectrum)(sonograph + Doppler spectrum)1990s 1990s 三功三功(triplex) (triplex) 聲像圖聲像圖+ +多普勒頻譜多普勒頻譜+ +彩色多普勒血流顯示彩色多普勒血流顯示 (sonograph + Dopple

5、r spectrum(sonograph + Doppler spectrum + colour Doppler flow image CDFI) + colour Doppler flow image CDFI)1990s 1990s 三維三維 立體聲像圖立體聲像圖 (3 diamentions)(3 diamentions) B-modeB-mode的技術(shù)突破的技術(shù)突破 (1970s)(1970s)1. 1. 雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài) (bistable) (bistable) 灰階灰階(gray scale)(gray scale)2. 2. 靜態(tài)靜態(tài) (static) (static) 實時實時(

6、real time)(real time) B-modeB-mode的技術(shù)突破的技術(shù)突破 (1970s)(1970s)實時實時(real time)(real time)B-mode B-mode 的技術(shù)改進(jìn)的技術(shù)改進(jìn) 動態(tài)聚焦動態(tài)聚焦 (dynemic focusing)(dynemic focusing) 高頻探頭高頻探頭 (high frequecy probe)(high frequecy probe) 二次諧波二次諧波 (second harmonic wave(second harmonic wave) ) 造影劑造影劑 (contrast agent)(contrast agen

7、t)超超 聲聲 的的 發(fā)發(fā) 生生 (1)(1)正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng) (2)(2)逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng) 壓壓 電電 效效 應(yīng)應(yīng) 示示 意意 圖圖12+-超聲的物理特性超聲的物理特性具有波長（具有波長（）、頻率（）、頻率（f）和傳播速度（）和傳播速度（） f超聲是機(jī)械波超聲是機(jī)械波超聲是疏密波超聲是疏密波超聲的物理特性超聲的物理特性超聲的頻率單位為赫茲（Herze, HzHerze, Hz）診斷用的超聲頻率在2.5MHzMHz - 20,0MHzMHz 常用的3.5MHzMHz - 5.0MHzMHz其單位用兆赫（Mega HerzeMega Herze, , MHzMHz） 超聲的物理特性超聲的

8、物理特性超聲在介質(zhì)中傳播的速度超聲在介質(zhì)中傳播的速度, ,稱為聲速。稱為聲速。聲速與傳播的介質(zhì)的彈性和密度有關(guān)，遵循聲速與傳播的介質(zhì)的彈性和密度有關(guān)，遵循下列公式：下列公式：C= C= ，一般在固體中聲速值，一般在固體中聲速值最大，液體次之，氣體又次之，人體軟組織最大，液體次之，氣體又次之，人體軟組織的平均聲速為的平均聲速為 1540m/s1540m/s，其中脂肪的聲速較，其中脂肪的聲速較低低（1450m/s1450m/s）, ,骨與軟骨聲速高，約為骨與軟骨聲速高，約為4500m/s4500m/s，含氣臟器聲速最低，僅，含氣臟器聲速最低，僅350m/s 350m/s 。 ek /ek /ek

9、/ek /ek /ek /ek /ek /ek /k聲速（聲速（sound velocity） 超聲傳播時有方向性超聲傳播時有方向性 音頻波為球面波，超聲波由于波長短音頻波為球面波，超聲波由于波長短, ,其聲束其聲束(acoustic beam)(acoustic beam)具有指向性具有指向性, ,但仍有一定的擴(kuò)散角但仍有一定的擴(kuò)散角, , 其其擴(kuò)散角與波長與聲源直徑有關(guān)擴(kuò)散角與波長與聲源直徑有關(guān)。 Sin1.22 Sin1.22 /D/D 角為半擴(kuò)散角角為半擴(kuò)散角 為波長為波長 D D為探頭直徑為探頭直徑 為消除聲束的擴(kuò)散，現(xiàn)用儀器均采用聲束聚焦技術(shù)。為消除聲束的擴(kuò)散，現(xiàn)用儀器均采用聲束聚

10、焦技術(shù)。 超聲的物理特性超聲的物理特性 C = f C = f 在人體軟組織中傳播時，由于所用在人體軟組織中傳播時，由于所用頻率甚高，故波長短。頻率甚高，故波長短。在在3.5MHz3.5MHz條件，波長僅為條件，波長僅為4.4mm4.4mm。聲速、頻率、波長的關(guān)系聲速、頻率、波長的關(guān)系 超聲的物理特性超聲的物理特性 界面（界面（interfaceinterface）為兩種不同聲阻抗）為兩種不同聲阻抗介質(zhì)的接觸面。介質(zhì)的接觸面。 聲阻抗（聲阻抗（acoustic impedanceacoustic impedance）為該）為該介介質(zhì)質(zhì)的密度的密度 （）和聲速）和聲速 （C C）的乘積）的乘積

11、Z = CZ = C Z1 = 1 C1 Z2 = 2 C2 r = 2121ZZZZwhere r is amplitude reflecting coefficientr = where r is intensity reflecting coefficient2121ZZZZ2當(dāng)當(dāng)Z1與與Z2相差相差0.1%時即有回聲反射時即有回聲反射 超聲的物理特性超聲的物理特性聲阻抗（聲阻抗（acoustic impedance） 超聲的物理特性超聲的物理特性 超聲在介質(zhì)超聲在介質(zhì)(medium)(medium)中傳播遇到中傳播遇到界面界面(interface)(interface)會有會有反射、折

12、射、散射反射、折射、散射和繞射。和繞射。 interfaceSini C1Sint C2=Diffraction 衍射或稱繞射 超聲的物理特性超聲的物理特性 Scattering 散射 超聲的物理特性超聲的物理特性Simple speckle formationSimple speckle formation 漫反射 超聲的物理特性超聲的物理特性多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) (Doppler effect)(Doppler effect) fd = f fo = 2v f o Cos / C f d = 02fCVCosfd fd 為頻移為頻移,fo ,fo 為入射超聲頻率為入射超聲頻率V V 為活動

13、物體的速度為活動物體的速度( (血流速度血流速度) )C C 為介質(zhì)的聲速為介質(zhì)的聲速CosCos為移動方向與聲軸方向的角度為移動方向與聲軸方向的角度余弦余弦 即即( (血流方向與聲束探測方向間的角度余弦血流方向與聲束探測方向間的角度余弦) )超聲診斷利用回聲原理超聲診斷利用回聲原理 Transducer Transducer 換能器換能器 Sweep Generator Sweep Generator 掃描發(fā)生器掃描發(fā)生器Pulse Generation Pulse Generation 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器Marker Generator Marker Generator 標(biāo)識發(fā)生器標(biāo)識發(fā)

14、生器Compensation Circuit and Amplifier Compensation Circuit and Amplifier 補償電路和放大器補償電路和放大器Block diagram of a basicBlock diagram of a basic A- A-mode circuitrymode circuitry A型超聲儀方框圖型超聲儀方框圖A- modeA- mode A A型型Amplitude mode Amplitude mode 回聲以波型顯示回聲以波型顯示EchogramEchogram回聲圖回聲圖型儀型儀B B mode mode 型型 Brightn

15、ess modeBrightness mode回聲以光點顯示回聲以光點顯示,二維空間展開二維空間展開,成為斷面圖像。成為斷面圖像。M M mode M mode M型型Time Time motion mode motion mode回聲以光點顯示，回聲以光點顯示，采用時間展開，形采用時間展開，形成波群曲線。成波群曲線。 mode mode 型型Doppler modeDoppler mode頻譜顯示頻譜顯示超聲射向流動的紅細(xì)胞，超聲射向流動的紅細(xì)胞，接收到紅細(xì)胞散射回聲，接收到紅細(xì)胞散射回聲，提取提取Doppler shift Doppler shift （多普勒頻移）（多普勒頻移）, ,經(jīng)

16、經(jīng)處理，形成頻譜顯處理，形成頻譜顯示。頻譜在示。頻譜在 base linebase line以上者為迎向探頭的血以上者為迎向探頭的血流，流，base linebase line以下者以下者為離開探頭的血流。為離開探頭的血流。base line mode mode 型型Doppler modeDoppler mode頻譜混疊頻譜混疊彩彩 色色 多多 普普 勒勒 血血 流流 顯顯 示示Color Doppler Flow Imaging CDFIColor Doppler Flow Imaging CDFI 用自相關(guān)處理提取到的多普勒信息用自相關(guān)處理提取到的多普勒信息, ,再用偽彩色編碼再用偽彩色

17、編碼, ,形成形成彩色血流圖像彩色血流圖像, ,疊加到二維聲像圖上疊加到二維聲像圖上, ,形成彩色多普勒血流圖。形成彩色多普勒血流圖。彩彩 色色 多多 普普 勒勒 血血 流流 顯顯 示示 Color Doppler Flow Imaging CDFIColor Doppler Flow Imaging CDFI動態(tài)實時動態(tài)實時彩彩 色色 多多 普普 勒勒 血血 流流 顯顯 示示 Color Doppler Flow Imaging CDFIColor Doppler Flow Imaging CDFI動態(tài)實時動態(tài)實時彩彩 色色 能能 量量 圖圖 Color Doppler energyColo

18、r Doppler energy 把提取紅細(xì)胞散射的多普勒信息，用積分法處理。把提取紅細(xì)胞散射的多普勒信息，用積分法處理。 彩色圖像也疊加在二維聲像圖上。彩色圖像也疊加在二維聲像圖上。 此法與紅細(xì)胞散射的能量強(qiáng)度有關(guān)，與頻移無關(guān)，此法與紅細(xì)胞散射的能量強(qiáng)度有關(guān)，與頻移無關(guān)， 故無方向性，不存在混疊。故無方向性，不存在混疊。 三三 維維 顯顯 示示 3 diamentions imaging 用機(jī)械或電用機(jī)械或電子方法采集一系子方法采集一系列列B B型超聲圖像，型超聲圖像，由計算機(jī)重建三由計算機(jī)重建三維（立體）像，維（立體）像，有表面三維、血有表面三維、血管樹三維、透視管樹三維、透視三維和多平面

19、重三維和多平面重投影等多種顯示投影等多種顯示方法。方法。二維聲像圖是斷面圖二維聲像圖是斷面圖(Tomograph)超聲掃查線指示斷層部位和切面超聲掃查線指示斷層部位和切面腹部臟器聲像圖方位腹部臟器聲像圖方位腹部縱斷面圖腹部縱斷面圖(Trans abdomen sagittal section)圖左為頭端圖左為頭端 圖右為足端圖右為足端圖上為腹圖上為腹 圖下為背圖下為背 腹腹 部部 橫橫 斷斷 面面 圖圖Trans abdomen cross section圖左為人體右側(cè)，圖右為人體左側(cè)圖左為人體右側(cè)，圖右為人體左側(cè)圖上為腹，圖上為腹， 圖下為背圖下為背肝左葉在圖右，肝右葉在圖右肝左葉在圖右，肝

20、右葉在圖右圖上為腹，圖上為腹， 圖下為背圖下為背肝肝 肋肋 緣緣 下下 斜斜 斷斷 面面 圖圖Subcostal oblique section右右 肋肋 間間 斷斷 面面 圖圖Intercostal section膽囊在圖右，肝右葉在圖左膽囊在圖右，肝右葉在圖左圖上為腹，圖上為腹， 圖下為背圖下為背左左 肋肋 間間 斷斷 面面 圖圖Intercostal section圖右為脾膈面圖右為脾膈面 圖左為脾門圖左為脾門圖上為腹，圖上為腹， 圖下為背圖下為背背背 部部 縱縱 斷斷 面面 圖圖背背 部部 橫橫 斷斷 面面 圖圖右右 腎腎 冠冠 狀狀 切切 面面 圖圖左腎冠狀切面圖左腎冠狀切面圖經(jīng)直腸

21、超聲經(jīng)直腸超聲(trans rectal ultrasound(trans rectal ultrasound，TRUS)TRUS) 前列腺橫切圖前列腺橫切圖 前列腺縱切圖前列腺縱切圖 端射式經(jīng)直腸探頭端射式經(jīng)直腸探頭TRUS end-fire probe 聲聲 像像 圖圖 的的 標(biāo)標(biāo) 尺尺 圖圖 像像 特特 點點 USGUSG是斷層圖是斷層圖 以解剖形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)以解剖形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ) 以灰度明暗反應(yīng)回聲的有無和強(qiáng)弱以灰度明暗反應(yīng)回聲的有無和強(qiáng)弱 以回聲強(qiáng)弱、多少及其均勻性判斷其物理性質(zhì)以回聲強(qiáng)弱、多少及其均勻性判斷其物理性質(zhì) 從臟器剖面的大小、形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)鑒別正常與病理從臟器剖面的大小、形態(tài)、

22、內(nèi)部結(jié)構(gòu)鑒別正常與病理 對偽像需要識別和利用對偽像需要識別和利用 多普勒頻譜提供血流動力學(xué)參數(shù)多普勒頻譜提供血流動力學(xué)參數(shù) 對血流提取多普勒差頻，以偽彩色編碼，疊加二維圖上，對血流提取多普勒差頻，以偽彩色編碼，疊加二維圖上， 直觀地顯示血流方向、速度和性質(zhì)直觀地顯示血流方向、速度和性質(zhì)聲聲 像像 圖圖 的的 閱閱 讀讀1. 無回聲區(qū)無回聲區(qū) echo free area2. 低回聲區(qū)低回聲區(qū) hypoechoic area3.3. 等回聲區(qū)等回聲區(qū) isoechoic area4. 高回聲區(qū)高回聲區(qū) hyperechoic area5. 強(qiáng)回聲強(qiáng)回聲 strong echo6.6. 透聲區(qū)透聲

23、區(qū) sonolucent聲聲 像像 圖圖 的的 閱閱 讀讀 USG USG 圖圖 像像 的的 優(yōu)優(yōu) 點點 為非侵入性檢查法，無痛苦，無損害，便于復(fù)查為非侵入性檢查法，無痛苦，無損害，便于復(fù)查 （早孕等除外）（早孕等除外） 價格相對低廉價格相對低廉 不受碘過敏限制不受碘過敏限制 對軟組織成像，其分辨率較對軟組織成像，其分辨率較CTCT高高100100倍倍 不用造影劑可顯示血流不用造影劑可顯示血流 切面靈活，容易顯示血管或管道長軸切面靈活，容易顯示血管或管道長軸 多普勒頻譜可測得七項血流動力學(xué)參數(shù)多普勒頻譜可測得七項血流動力學(xué)參數(shù) USG USG 圖圖 像像 的的 局局 限限 超聲檢查受聲窗的影響

24、較大，聲窗透聲好圖像超聲檢查受聲窗的影響較大，聲窗透聲好圖像 清晰，聲窗透聲差圖像質(zhì)量不好。清晰，聲窗透聲差圖像質(zhì)量不好。 對有氣體和骨骼的部位，超聲不能透入檢查困難。對有氣體和骨骼的部位，超聲不能透入檢查困難。 超聲圖像顯示范圍小，不如超聲圖像顯示范圍小，不如CTCT、MRIMRI范圍廣，但范圍廣，但 用寬景成像技術(shù)，可彌補這一缺點。用寬景成像技術(shù)，可彌補這一缺點。 切面圖規(guī)范性差，不如切面圖規(guī)范性差，不如CTCT、MRIMRI，靠讀片作出診斷，靠讀片作出診斷 常有困難，最好檢查當(dāng)時作出診斷。常有困難，最好檢查當(dāng)時作出診斷。 USG USG 分分 析析 與與 診診 斷斷1. 1. 外形外形2

25、. 2. 邊界和邊緣回聲邊界和邊緣回聲3. 3. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)4. 4. 后壁及后方回聲后壁及后方回聲5. 5. 周圍回聲強(qiáng)度周圍回聲強(qiáng)度6. 6. 毗鄰關(guān)系毗鄰關(guān)系7. 7. 量化分析量化分析8. 8. 功能性檢測功能性檢測1.1.偽像的識別和利用偽像的識別和利用2. 2. 注意臨床思維注意臨床思維3. 3. 注意動態(tài)觀察注意動態(tài)觀察( (一一) ) 混響混響(reverberations)(reverberations)( (二二) ) 多次內(nèi)部混響多次內(nèi)部混響 (multiple internal reverberations)(multiple internal reverbera

26、tions)( (三三) ) 部分容積效應(yīng)部分容積效應(yīng)(partial volume effect)(partial volume effect)( (四四) ) 旁瓣偽像旁瓣偽像(side lobe artifact)(side lobe artifact)( (五五) ) 聲影聲影 (acoustic shadow(acoustic shadow）( (六六) ) 后方回聲增強(qiáng)后方回聲增強(qiáng) (enhancement of behind echo)(enhancement of behind echo)( (七七) ) 折射聲影折射聲影 (refractive shadow)(refractive shadow)( (八八) ) 鏡面?zhèn)蜗耒R面?zhèn)蜗?(mirror artifact)(mirror artifact)( (九九) ) 聲速偽像聲速偽像 (acoustic velocity artifact)(acoustic velocity artifact)( (十十) ) 閃爍偽像閃爍偽像 (twinkling artifact)(twinkling artifact)多次內(nèi)部混響多