超聲診斷學(xué)物理基礎(chǔ)詳述

1、超聲診斷學(xué)物理基礎(chǔ)詳述超聲診斷學(xué)物理基礎(chǔ)超聲診斷學(xué)物理基礎(chǔ)講述主要內(nèi)容提示講述主要內(nèi)容提示前言前言 超聲診斷的概念超聲診斷的概念 超聲波的物理特性超聲波的物理特性 超聲診斷的基本原理超聲診斷的基本原理 人體組織的聲學(xué)分型人體組織的聲學(xué)分型 超聲診斷的基本方法超聲診斷的基本方法 超聲診斷的臨床運(yùn)用價(jià)值超聲診斷的臨床運(yùn)用價(jià)值 一一 、 前前 言言超聲醫(yī)學(xué)的組成：超聲醫(yī)學(xué)的組成： 超聲診斷學(xué)超聲診斷學(xué) 超聲治療學(xué)超聲治療學(xué) 超聲工程技術(shù)超聲工程技術(shù)超聲診斷學(xué)超聲診斷學(xué) 利用超聲診斷儀對(duì)人體器官疾病利用超聲診斷儀對(duì)人體器官疾病進(jìn)行診斷的一門學(xué)科進(jìn)行診斷的一門學(xué)科超聲治療學(xué)超聲治療學(xué) 利用超聲診斷儀對(duì)人

2、體器官疾病進(jìn)利用超聲診斷儀對(duì)人體器官疾病進(jìn)行治療的一門學(xué)科行治療的一門學(xué)科超聲工程技術(shù)超聲工程技術(shù) 就是對(duì)醫(yī)用超聲設(shè)備的研制和超就是對(duì)醫(yī)用超聲設(shè)備的研制和超聲生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的研究的一門學(xué)科聲生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的研究的一門學(xué)科起源和發(fā)展起源和發(fā)展 在國(guó)外在國(guó)外 1942 1942年奧地利的年奧地利的 KT DussikKT Dussik醫(yī)生使醫(yī)生使用用A A型超聲裝置用穿透法探測(cè)顱腦型超聲裝置用穿透法探測(cè)顱腦稱為稱為示波診斷法示波診斷法( (A A型超聲診斷法型超聲診斷法) ) 19521952年美國(guó)年美國(guó) D H HowryD H Howry和和BlissBliss兩位兩位醫(yī)生開始研究用超聲顯像法對(duì)人

3、體疾病進(jìn)醫(yī)生開始研究用超聲顯像法對(duì)人體疾病進(jìn)行診斷行診斷稱為超聲顯像診斷法亦稱稱為超聲顯像診斷法亦稱( (B B型超型超聲診斷法聲診斷法) )在國(guó)內(nèi)在國(guó)內(nèi) 始于始于19581958年年, ,上海市第六人民醫(yī)院安適等人上海市第六人民醫(yī)院安適等人將超聲診斷運(yùn)用于臨床將超聲診斷運(yùn)用于臨床, ,并成立了中國(guó)第一個(gè)超并成立了中國(guó)第一個(gè)超聲研究組中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的前身聲研究組中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的前身八十年代以后八十年代以后, ,超聲診斷得到了迅速的發(fā)展。超聲診斷得到了迅速的發(fā)展。 超聲診斷超聲診斷 X X射線射線 CT CT 同位素核掃描同位素核掃描 核磁共振核磁共振MRIMRI并稱為當(dāng)代五并稱為當(dāng)

4、代五大影像診斷技術(shù)。它們之間各有優(yōu)點(diǎn)大影像診斷技術(shù)。它們之間各有優(yōu)點(diǎn), ,又互為補(bǔ)充又互為補(bǔ)充, ,大大大地提高了臨床醫(yī)學(xué)的診斷水平大地提高了臨床醫(yī)學(xué)的診斷水平二、超聲診斷的概念二、超聲診斷的概念超聲診斷超聲診斷 ( (Ultrasonic examination)Ultrasonic examination) 是指運(yùn)用超聲波的反射原理是指運(yùn)用超聲波的反射原理, ,對(duì)人體軟組對(duì)人體軟組織的物理特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài)作出判織的物理特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài)作出判斷的一種非創(chuàng)性檢查方法斷的一種非創(chuàng)性檢查方法三、超聲波的物理特性三、超聲波的物理特性 概述概述 超聲波同聲波一樣具有相同的物理特性。超聲

5、波同聲波一樣具有相同的物理特性。 聞聲波：聞聲波：人耳所能感覺(jué)到最低頻率的聲波。人耳所能感覺(jué)到最低頻率的聲波。 16200001620000HzHz 超聲波超聲波 ：超過(guò)人耳聽覺(jué)上限的聲波。大于超過(guò)人耳聽覺(jué)上限的聲波。大于 2000020000HzHz 診斷用超聲波常大于診斷用超聲波常大于2.02.0MHzMHz 1 1：穿透性和方向性：穿透性和方向性 超聲波具有一定的穿透性穿透性,因而它能夠達(dá)到人體組織一定的深度。而且發(fā)射的超聲波是呈束狀的,因而它具有明顯的方向性方向性。 Cf f 穿透力穿透力 分辨力分辨力 f 穿透力穿透力 分辨力分辨力 2 2：反射、折射和散射的特性：反射、折射和散射的

6、特性 超聲波從一種介質(zhì)傳至另一介質(zhì)的分界超聲波從一種介質(zhì)傳至另一介質(zhì)的分界面時(shí)面時(shí), ,若若界面的長(zhǎng)度大于聲束波長(zhǎng)（大界面）界面的長(zhǎng)度大于聲束波長(zhǎng)（大界面）就會(huì)在就會(huì)在界面界面上產(chǎn)生反射和折射上產(chǎn)生反射和折射, ,反射的強(qiáng)弱與介質(zhì)反射的強(qiáng)弱與介質(zhì)的聲阻抗差及入射角有關(guān)。的聲阻抗差及入射角有關(guān)。 lR=(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2l 聲阻抗差聲阻抗差 反射反射 l 聲阻抗差聲阻抗差 反射反射 l兩種介質(zhì)的聲阻抗差相差兩種介質(zhì)的聲阻抗差相差0.1%，就會(huì)產(chǎn)，就會(huì)產(chǎn)生明顯的反射回聲生明顯的反射回聲當(dāng)入射角等于當(dāng)入射角等于0時(shí)（即垂直入射）時(shí)（即垂直入射） 回聲反射強(qiáng)回聲反射強(qiáng)當(dāng)入射角不等于當(dāng)入

7、射角不等于0時(shí)時(shí) 回聲反射減弱甚至消失回聲反射減弱甚至消失當(dāng)入射角不等于當(dāng)入射角不等于0時(shí)時(shí) 則會(huì)發(fā)生折射則會(huì)發(fā)生折射 當(dāng)超聲波在傳播過(guò)程中遇見不規(guī)則的小界當(dāng)超聲波在傳播過(guò)程中遇見不規(guī)則的小界面界面小于波長(zhǎng)時(shí)面界面小于波長(zhǎng)時(shí) , 就會(huì)發(fā)生聲波出現(xiàn)就會(huì)發(fā)生聲波出現(xiàn)不規(guī)則的反射、折射和繞射不規(guī)則的反射、折射和繞射,我們把這種不規(guī)則我們把這種不規(guī)則的反射、折射和繞射稱為散射。的反射、折射和繞射稱為散射。1RBC 2臟器的微小結(jié)構(gòu)等臟器的微小結(jié)構(gòu)等 3：吸收和衰減的特性：吸收和衰減的特性 超聲波在各種介質(zhì)的傳播過(guò)程中,由于聲能的吸收吸收、以及超聲波的反射、 折射等多種因素,使超聲波的能量逐漸被消耗而發(fā)

8、生衰減衰減。聲能衰減后聲能衰減后,反射就減弱反射就減弱。從而對(duì)深部的組織深部的組織臟器進(jìn)行超聲檢查就比較困難臟器進(jìn)行超聲檢查就比較困難。4：多普勒效應(yīng)：多普勒效應(yīng) Doppler effect 當(dāng)聲源與接受器之間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),接收到的頻率與聲源發(fā)射的頻率間 就有一定的差異,這種頻率的改變稱為頻移頻移,發(fā)生的這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)。 （心壁、血管壁、心瓣膜的活動(dòng)及血液的心壁、血管壁、心瓣膜的活動(dòng)及血液的流動(dòng)等均具有多普勒效應(yīng)）流動(dòng)等均具有多普勒效應(yīng)）四、超聲診斷的基本原理四、超聲診斷的基本原理顯示屏顯示屏探探 頭頭（換能器）（換能器）探頭換能器探頭換能器主要由壓電晶片壓電晶片構(gòu)成 壓

9、電晶片壓電晶片有天然的和人工合成的 以石英石英為代表 以鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛為代表 壓電晶片壓電晶片 物理特性物理特性 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 可逆可逆 正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)概概 念念逆壓電效應(yīng)：逆壓電效應(yīng)： 當(dāng)電能作用在壓電晶片的兩端,就會(huì)使壓電晶片發(fā)生壓縮或拉伸壓縮或拉伸,從而使壓電晶片的厚度厚度發(fā)生改變,這種交變電場(chǎng)交變電場(chǎng)的影響而發(fā)生逆壓電效應(yīng)。從而將電能電能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷苈暷?即轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡ǔ暡ā?逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng) 電能電能 聲能超聲波聲能超聲波正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)： 當(dāng)聲能作用在壓電晶片的兩端,就會(huì)使壓電晶片兩端的正負(fù)電荷發(fā)生交替性改變, 從而發(fā)生正壓電效應(yīng)。 將反射

10、回來(lái)的超聲波超聲波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦?hào)電訊號(hào)。 正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng) 超聲波超聲波 電訊號(hào)電訊號(hào)超聲診斷原理示意圖超聲診斷原理示意圖 電電 能能 超超 聲聲 波波主機(jī)主機(jī) 探頭換能器探頭換能器 人體組織人體組織 電訊號(hào)電訊號(hào) 超超 聲聲 波波 電訊號(hào)加在主機(jī)上經(jīng)過(guò)逐級(jí)放大電訊號(hào)加在主機(jī)上經(jīng)過(guò)逐級(jí)放大,最后成像于主機(jī)最后成像于主機(jī)的顯示屏上的顯示屏上五、人體組織的聲學(xué)分型五、人體組織的聲學(xué)分型 1：無(wú)反射型無(wú)回聲型：無(wú)反射型無(wú)回聲型 無(wú)聲阻抗差也即是無(wú)聲學(xué)界面。無(wú)聲阻抗差也即是無(wú)聲學(xué)界面。 如；血液、尿液、膽如；血液、尿液、膽 汁、腹水、胸水等等。汁、腹水、胸水等等。睪丸鞘膜積液睪丸鞘膜積液心心 臟臟胎

11、兒羊水胎兒羊水膀胱膀胱子宮子宮 2：少反射型低回聲型：少反射型低回聲型 表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的均勻點(diǎn)狀回聲表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的均勻點(diǎn)狀回聲,見見于比較均勻的實(shí)質(zhì)性組織。于比較均勻的實(shí)質(zhì)性組織。 如如 :肝臟、脾臟、胰腺、前列腺、睪肝臟、脾臟、胰腺、前列腺、睪丸等等。丸等等。肝實(shí)質(zhì)回聲區(qū)肝實(shí)質(zhì)回聲區(qū)圖圖1-3 正常左葉甲狀正常左葉甲狀 腺實(shí)質(zhì)回聲腺實(shí)質(zhì)回聲子宮肌層實(shí)質(zhì)回聲子宮肌層實(shí)質(zhì)回聲胎兒肝臟實(shí)質(zhì)聲胎兒肝臟實(shí)質(zhì)聲胎盤實(shí)質(zhì)回聲胎盤實(shí)質(zhì)回聲孕三月孕三月胎兒面部胎兒面部 3：多反射型強(qiáng)回聲型：多反射型強(qiáng)回聲型 表現(xiàn)在聲阻抗差較大聲阻抗差較大的組織。非均質(zhì)性組織 如如 :乳腺、心壁、瓣膜等等。乳腺、心壁、瓣膜等

12、等。正常膽囊壁強(qiáng)回聲正常膽囊壁強(qiáng)回聲心肌壁強(qiáng)回聲心肌壁強(qiáng)回聲三尖瓣強(qiáng)回聲三尖瓣強(qiáng)回聲4：全反射型含氣型：全反射型含氣型 聲能幾乎全部被反射,不能透入下一層組織。 如如 :肺和胃腸的氣體等等。肺和胃腸的氣體等等。胃內(nèi)的氣體遮蓋胰腺胃內(nèi)的氣體遮蓋胰腺腸道氣體腸道氣體甲狀腺氣管內(nèi)氣體回聲氣管內(nèi)氣體回聲超聲造影劑顯示超聲造影劑顯示肝臟內(nèi)腫瘤動(dòng)脈血肝臟內(nèi)腫瘤動(dòng)脈血管內(nèi)氣體回聲管內(nèi)氣體回聲六、超聲診斷的基本方法六、超聲診斷的基本方法1：A型超聲診斷法超聲示波診斷法型超聲診斷法超聲示波診斷法 己被淘汰己被淘汰2：M型超聲診斷法超聲光點(diǎn)掃描法型超聲診斷法超聲光點(diǎn)掃描法 由心臟由心臟B超老師講述超老師講述 3：

13、B型超聲診斷法超聲顯像診斷法型超聲診斷法超聲顯像診斷法 顯示臟器的二維解剖切面圖像臟器的二維解剖切面圖像,圖像清晰.直觀,還可以發(fā)現(xiàn)較小的病灶,并作出病變的空間方位上的定位。同時(shí)能觀察到臟器的活動(dòng)狀態(tài),稱實(shí)時(shí)顯像。臨床運(yùn)用很廣泛。4：D型超聲診斷法超聲頻移診斷法型超聲診斷法超聲頻移診斷法又稱多普勒超聲診斷法又稱多普勒超聲診斷法 與B型超聲診斷法結(jié)合,在B型圖像上進(jìn)行多普勒采樣多普勒采樣,來(lái)檢測(cè)與血流動(dòng)力學(xué)有關(guān)血流動(dòng)力學(xué)有關(guān)的臟器病變。如:心臟.血管及其它臟器。 5：C型和型和F型診斷法即等深顯示技術(shù)型診斷法即等深顯示技術(shù) 目前本法主要用于乳房疾病的診斷目前本法主要用于乳房疾病的診斷 C型與F型

14、與B型的區(qū)別之處,僅僅是它改變 了聲波對(duì)人體的掃查方位即改變了顯示改變了顯示 斷面斷面,而成像的物理基礎(chǔ)仍無(wú)異于B型。 七、超聲診斷的臨床運(yùn)用價(jià)值七、超聲診斷的臨床運(yùn)用價(jià)值 1：檢測(cè)實(shí)質(zhì)性器官的形態(tài)、大?。簷z測(cè)實(shí)質(zhì)性器官的形態(tài)、大小,根據(jù)組織根據(jù)組織的回聲的回聲,發(fā)現(xiàn)各種類型的疾病。發(fā)現(xiàn)各種類型的疾病。如肝臟、胰腺、脾臟、腎臟、前列腺、睪丸附睪、腮腺、頜下腺、甲狀腺及乳腺等。正常右肝正常右肝切面圖切面圖2：檢測(cè)某些空腔臟器的形態(tài)和功能：檢測(cè)某些空腔臟器的形態(tài)和功能如膽囊、膽管、膀胱及胃、腸道等。正常膽囊聲像正常膽囊聲像正常膽囊聲像正常膽囊聲像 3：檢測(cè)臟器各種占位性病變的物理特性：檢測(cè)臟器各種

15、占位性病變的物理特性囊囊性、實(shí)性或囊實(shí)混合性性、實(shí)性或囊實(shí)混合性,根據(jù)這些聲像特性再結(jié)合臨床表根據(jù)這些聲像特性再結(jié)合臨床表現(xiàn)及其它輔助檢查結(jié)果作出良、惡性的判斷?，F(xiàn)及其它輔助檢查結(jié)果作出良、惡性的判斷。鼻骨旁囊腫鼻骨旁囊腫圖圖1-4右肝實(shí)質(zhì)性腫瘤右肝實(shí)質(zhì)性腫瘤 (右肝癌右肝癌)圖圖2甲狀腺甲狀腺囊腺瘤囊腺瘤液性暗區(qū)液性暗區(qū)實(shí)性實(shí)性低回低回聲反聲反射射圖圖4 4：檢測(cè)胸、腹腔及其它腔隙有否積液。：檢測(cè)胸、腹腔及其它腔隙有否積液。 如：如：胸腔、腹腔、盆腔、心包腔、睪丸及精索鞘膜腔、關(guān)節(jié)胸腔、腹腔、盆腔、心包腔、睪丸及精索鞘膜腔、關(guān)節(jié)腔等腔等右肩周積液右肩周積液 5：動(dòng)態(tài)觀察經(jīng)手術(shù)或藥物治療后各種

16、疾病的療效：動(dòng)態(tài)觀察經(jīng)手術(shù)或藥物治療后各種疾病的療效情況情況 A：肝Ca、結(jié)腸Ca、乳腺Ca等術(shù)后是否轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)。B：肝硬化腹水病人藥物治療后,肝、脾是否縮小、門靜脈壓力是否減小,腹水是否消失等。急性肝炎治療后肝臟體積縮小急性肝炎治療后肝臟體積縮小急性胰腺炎治療后急性胰腺炎治療后,胰腺體積胰腺體積縮小縮小,網(wǎng)膜囊積液消失。網(wǎng)膜囊積液消失。胰腺胰腺網(wǎng)膜囊網(wǎng)膜囊LLSTO右肝靜脈右肝靜脈 6：彩色多普勒超聲被譽(yù)為無(wú)創(chuàng)性血管：彩色多普勒超聲被譽(yù)為無(wú)創(chuàng)性血管造影造影檢測(cè)心臟、腹部血管、外周血管檢測(cè)心臟、腹部血管、外周血管的形態(tài)結(jié)構(gòu)和血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。的形態(tài)結(jié)構(gòu)和血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。 A：心臟心臟是否長(zhǎng)大、有

17、無(wú)房缺或室缺等。是否長(zhǎng)大、有無(wú)房缺或室缺等。 B：腹部血管腹部血管動(dòng)脈系：動(dòng)脈系：AO、HA、SPA、KA、 SMA、GIA、UTA等等;靜脈系：靜脈系：IVC、PV、SPV、SMV、HV、KV、GIV等等顯示腎動(dòng)靜脈能量圖顯示腎動(dòng)靜脈能量圖正常腹主動(dòng)脈正常腹主動(dòng)脈 C：外周血管外周血管頸血管頸血管CCA、HA、BA、ICV等等;四肢血管四肢血管CFA、V,SFA、V,PA、V,PTA、V,ATA、V,等等正常頸總動(dòng)脈分叉平面正常頸總動(dòng)脈分叉平面頸總動(dòng)脈血流頻譜頸總動(dòng)脈血流頻譜D：腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)改變介入或手術(shù)治療前腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)改變介入或手術(shù)治療前后。后。乳腺腫瘤周邊血供豐富乳腺腫瘤周邊血

18、供豐富右肝腫瘤周邊和中心均右肝腫瘤周邊和中心均有豐富的血供有豐富的血供 E：在小器官血流動(dòng)力學(xué)改變中的應(yīng)用甲狀腺、乳在小器官血流動(dòng)力學(xué)改變中的應(yīng)用甲狀腺、乳腺、精索靜脈、陰莖動(dòng)、靜脈等。腺、精索靜脈、陰莖動(dòng)、靜脈等。甲狀腺腫瘤內(nèi)有高速動(dòng)脈供血甲狀腺腫瘤內(nèi)有高速動(dòng)脈供血 PS:76.45Cm/s甲狀腺腫瘤內(nèi)有豐富甲狀腺腫瘤內(nèi)有豐富的動(dòng)、靜脈血流信號(hào)的動(dòng)、靜脈血流信號(hào) 7：介入超聲：介入超聲在超聲導(dǎo)向下進(jìn)行診斷和治療。在超聲導(dǎo)向下進(jìn)行診斷和治療。 A：肝、腎穿刺活檢明確診斷。肝、腎穿刺活檢明確診斷。 B：肝癌、肝囊腫、腎囊腫、卵巢囊腫超肝癌、肝囊腫、腎囊腫、卵巢囊腫超聲導(dǎo)向穿刺行無(wú)水酒精治療。聲導(dǎo)

19、向穿刺行無(wú)水酒精治療。 8：術(shù)中超聲。：術(shù)中超聲。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：A：能檢測(cè)出術(shù)中不能捫及的腫塊。能檢測(cè)出術(shù)中不能捫及的腫塊。 B：顯示術(shù)前漏診。顯示術(shù)前漏診。 C：門靜脈有無(wú)微栓子。門靜脈有無(wú)微栓子。 D：作為術(shù)中結(jié)節(jié)的定位診斷。作為術(shù)中結(jié)節(jié)的定位診斷。 E：監(jiān)測(cè)手術(shù)進(jìn)行。監(jiān)測(cè)手術(shù)進(jìn)行。 9：腔內(nèi)超聲。：腔內(nèi)超聲。A：經(jīng)食道、直腸、陰道超聲。經(jīng)食道、直腸、陰道超聲。B：經(jīng)血管內(nèi)超聲。經(jīng)血管內(nèi)超聲。C：超聲內(nèi)窺鏡。超聲內(nèi)窺鏡。經(jīng)直腸超經(jīng)直腸超聲撿測(cè)前聲撿測(cè)前列腺列腺經(jīng)陰道超聲清晰顯示子宮內(nèi)膜經(jīng)陰道超聲清晰顯示子宮內(nèi)膜經(jīng)陰道超聲清晰顯示經(jīng)陰道超聲清晰顯示卵巢囊實(shí)性腫物卵巢囊實(shí)性腫物 10：三維超聲被

20、譽(yù)為超聲：三維超聲被譽(yù)為超聲CT 現(xiàn)應(yīng)用在心臟、腹部腫瘤、胎兒等方面?，F(xiàn)應(yīng)用在心臟、腹部腫瘤、胎兒等方面。胎兒手胎兒手胎兒大腿胎兒大腿胎兒足胎兒足胎兒頭面部胎兒頭面部胎兒脊柱胎兒脊柱圖圖2小結(jié)小結(jié)：超聲診斷的優(yōu)點(diǎn)：超聲診斷的優(yōu)點(diǎn): :無(wú)痛苦、無(wú)損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、運(yùn)用范圍無(wú)痛苦、無(wú)損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、運(yùn)用范圍廣泛及可重復(fù)性等廣泛及可重復(fù)性等; ;：超聲診斷運(yùn)用了超聲波的反射原理：超聲診斷運(yùn)用了超聲波的反射原理; ;：超聲診斷研究的是：超聲診斷研究的是：人體軟組織的物理特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài)人體軟組織的物理特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài); ;：人體組織大致可以分為四大聲學(xué)類型：人體組織大致可以分為四大聲學(xué)類型