超聲診斷物理基礎(chǔ)教學(xué)課件

1、超聲診斷物理基礎(chǔ)1 超聲診斷物理基礎(chǔ)1 一、概念 定義：頻率超過人耳聽覺范圍（2020000Hz） 的高頻聲波，即頻率20000Hz的機(jī)械振動波。 性質(zhì)：具有聲波的物理性質(zhì) 必須通過彈性介質(zhì)傳播 在氣、液、固體中以縱波（疏密波）傳播 具有反射、折射、衍射和散射 在不同介質(zhì)中（空氣、水、軟組織、骨 骼）分別具有不同的聲速與衰減 臨床上診斷常見超聲頻率： 210MHz (1MHz106 Hz)2一、概念 定義：頻率超過人耳聽覺范圍（2020000H二、聲學(xué)基本物理量 頻率( f )、波長()、和聲速( c ) =c/f 因此： 頻率不同的聲波在同一介質(zhì)中傳播的 速度 ( c )基本相同；與f成反比

2、。 在不同介質(zhì)中聲速不同： 空氣(20)中344m/s, 水(37)1524m/s, 肝臟1570m/s，脂肪1476m/s,顱骨3360m/s 人體軟組織的平均聲速1540m/s, 與水接 近，骨骼最高相當(dāng)于軟組織2倍以上3二、聲學(xué)基本物理量 頻率( f44三、聲場 超聲場：超聲在介質(zhì)中傳播時其能量 所達(dá)到的空間簡稱聲場或聲束。 特性： 1聲束的影響因素 儀器：探頭形狀、陣元數(shù)、頻率、聚焦等。 超聲與人體間相互作用（吸收、衰減、 反射、折射、散射等） 人體組織內(nèi)聲束復(fù)雜多變 （與X線的細(xì)線狀、極短波長，穿透力強(qiáng)，且與人體間相互作用不同）5三、聲場 超聲場：超聲在介質(zhì)中傳播時其能量 2. 聲束

3、組成：由一個大的主瓣和一些小的旁瓣組成 超聲成像主要依靠主瓣接受回聲（指向性高） 旁瓣方向總有偏差易產(chǎn)生偽差 3. 聲場分近場與遠(yuǎn)場 近場聲束集中，呈圓柱形，直徑稍粗于探頭直徑 長度取決于探頭半徑與頻率 L=(r2f)/c 注意：近場雖呈規(guī)則的圓柱狀，但由于旁瓣相 干作用使近場聲束復(fù)雜，能量分布不均， 影響診斷 62. 聲束組成：由一個大的主瓣和一些小的旁瓣組成6 遠(yuǎn)場聲束擴(kuò)散，隨直徑增加而更擴(kuò)散，但橫 斷面能量分布均勻 擴(kuò)散角： 聲束向兩側(cè)擴(kuò)散的角（2），擴(kuò)散 角愈小指向性愈好 半擴(kuò)散角：聲束向一側(cè)擴(kuò)散的角（） 4.聲場指向性優(yōu)劣的指標(biāo) 近場長度L=(r2f)/c ,頻率越高，波長愈 短，則

4、近場越長 擴(kuò)散角愈小指向性愈好 擴(kuò)散角：增加探頭孔徑可改善聲束指向性， 但會降低橫向分辨力。 可用聚焦探頭減少 遠(yuǎn)場擴(kuò)散 7 遠(yuǎn)場聲束擴(kuò)散，隨直徑增加而更擴(kuò)散，但橫7 近場與遠(yuǎn)場 為半擴(kuò)散角，R為換能器直徑8 近場與遠(yuǎn)場 為半擴(kuò)散角，R為換能器直徑8（三）聲束聚焦與分辨力 目的：使聲束變細(xì)，減少遠(yuǎn)場聲束擴(kuò)散改善橫向 和/或側(cè)向分辨力方法： 聲透鏡聚焦提高橫向分辨力，遠(yuǎn)場仍然 擴(kuò)散 電子相控陣聚焦： 延遲發(fā)射，聲束偏轉(zhuǎn)：實(shí)現(xiàn)線陣、凸陣等 多陣元探頭的發(fā)射聚焦或多點(diǎn)聚焦提高 側(cè)向分辨力 全程接收聚焦（動態(tài)聚焦）：沿聲束途徑 自動、不斷進(jìn)行聚焦 環(huán)陣相控聚焦：改善橫、側(cè)向分辨力 其他：如二維多陣元，

5、補(bǔ)足現(xiàn)有聚焦不足 9（三）聲束聚焦與分辨力 目的：使聲束變細(xì)，減少遠(yuǎn)場聲束擴(kuò)散聚焦與非聚焦區(qū)別 ： 聚焦使聲束變細(xì)，改善橫、側(cè)向分辨力 近場區(qū)的不均勻仍存在（旁瓣相干） 遠(yuǎn)場區(qū)的非聚焦部分仍有擴(kuò)散，質(zhì)量差 的更嚴(yán)重 聚焦后聲束形態(tài)大小改變，但與X線纖 細(xì)束相比仍有差距 10聚焦與非聚焦區(qū)別 ：10四、超聲物理特性 超聲的束射特性（方向性）：是診斷用超聲的首 要物理特性，即超聲成束發(fā)射，但光線符合幾何 光學(xué)定律（如反射、折射、聚焦、散焦） 1. 大界面與界面反射：指長度大于聲束波長的界面 聲波反射、折射： 聲波反射時，當(dāng)遇到聲阻抗 （Z=C）不同的兩種介質(zhì)形成的大界面時即發(fā)生 反射和折射（透射）

6、，包括回聲反射 11四、超聲物理特性 超聲的束射特性（方向性）：是診斷 界面回聲反射的角度依賴性： 入射聲束垂直于大界面時回聲反射強(qiáng) 入射聲束與大界面傾斜時，隨入射角增大 而回聲減弱至消失。 如垂直時回聲反射強(qiáng)度為100，傾斜6 （入射角），回聲強(qiáng)度降為10；傾斜12 降為1； 20回聲失落。 界面反射強(qiáng)度由反射系數(shù)決定： 注意：反射條件：大界面 兩種介質(zhì)有聲阻抗 差（Z1Z2）(0.1%) 界面回聲反射的能量與界面形態(tài)關(guān)系密切 （聚焦、散焦、不規(guī)則） 12 界面回聲反射的角度依賴性：122. 小界面與后散射（背向散射） 小界面指長度小于聲束波長的界面 超聲遇到體內(nèi)組織細(xì)胞或成批紅細(xì) 胞產(chǎn)生散

7、射被探測 小界面后散射無角度依賴3.超聲診斷中利用大界面反射觀察表面形態(tài)與輪廓 利用小界面后散射器官、組織及病灶 的內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)132. 小界面與后散射（背向散射）13 聲衰減特性 1. 聲衰減與超聲傳播距離和頻率有關(guān)，距 離大、頻率高衰減顯著 2. 衰減原因：吸收、散射、聲束擴(kuò)散 超聲的機(jī)械能熱能組織粘滯性吸收 能量被許多散射體，如蛋白質(zhì)分子散射 聲束擴(kuò)散，使超聲在介質(zhì)中前進(jìn)方向上 能量減少 注意：聲衰減回聲減少、消失，出現(xiàn)聲影 強(qiáng)反射界面后方回聲也會減少或消失 （如氣體后方聲影），但反射與衰減 是兩個概念14 聲衰減特性 1. 聲衰減與超聲傳播距離和頻率 1. 衰減系數(shù)dB/（cmMH2）

8、 人體軟組織和體液衰減不同，平均為 1（dB/cmMH2） 蛋白質(zhì)是人體組織聲衰減的主要因素（80）， 水幾乎無衰減 2. TCG（或DCG）（時間/距離補(bǔ)償增益） 作用與偽像 3. 人體組織衰減程度的一般規(guī)律 骨軟骨肌腱肝、腎血流尿液、膽汁 組織、體液中蛋白成分，尤其為膠原蛋白高， 衰減多 含水多衰減少，含鈣質(zhì)多衰減多15 1. 衰減系數(shù)dB/（cmMH2）15超聲的分辨力 1.定義：分辨兩個細(xì)小目標(biāo)的能 力或最小距離 2.影響因素：頻率、脈沖寬度、 聲束寬度（聚焦）、聲場遠(yuǎn)近 能量分布、探頭類型、儀器功 能（像素多少、灰階級數(shù)） 16超聲的分辨力 1.定義：分辨兩個細(xì)小目標(biāo)的能13.空間分

9、辨力：主要與聲束特性有關(guān) 軸向（縱向、距離）：與頻率、脈寬有關(guān)， 頻率高、波長短分辨力高 脈沖愈寬軸向分辨力愈差 理論上軸向分辨力為/2,實(shí)際上受脈沖持 續(xù)時間影響，實(shí)際為理論的58倍（如：5MHz =0.3mm，理論分辨力為0.15mm，實(shí)際為0.5mm； 33.5MHz實(shí)際分辨力為1.0mm）173.空間分辨力：主要與聲束特性有關(guān) 軸向（縱向、距離）： 橫向（水平）：探頭厚度方向，聲束厚 度與聚焦性能有關(guān) 聚焦區(qū)一般2mm 側(cè)向：長軸方向上的聲束寬度相位聚焦 33.5MHz探頭側(cè)向分辨力 1.52.0mm 4. 其他分辨力 細(xì)微分辨力（寬頻帶、數(shù)字化聲束） 對比分辨力（灰階級數(shù)） 時間分辨

10、力（幀數(shù)即單位時間成像速度）18 橫向（水平）：探頭厚度方向，聲束厚18軸向分辨率和側(cè)向分辨率19軸向分辨率和側(cè)向分辨率19（四）超聲的多普勒效應(yīng) 應(yīng)用運(yùn)動紅細(xì)胞對入射超聲產(chǎn)生的頻移 進(jìn)行血流信號檢測 1. 多普勒頻移（差頻）公式 2. 反射體（紅細(xì)胞）的運(yùn)動速度可測 3. fd一般在音頻范圍，因此可監(jiān)聽，并通過 FFT對fd進(jìn)行頻譜分析20（四）超聲的多普勒效應(yīng)20（五）超聲的生物學(xué)效應(yīng)：電脈沖（電功率） 超聲脈沖（聲功率） 1. 超聲能量的物理參數(shù) 聲功率：單位時間的聲功（W或mW） 聲強(qiáng)：單位面積上聲功率（W/cm2或 mW/cm2） ISPTA(空間峰值時間平均聲強(qiáng)) （mW/cm2）

11、 ISPPA(空間峰值脈沖平均聲強(qiáng)) （W/cm2） 由于：聲場中的聲強(qiáng)在空間和時間上分布不均勻， 故有空間峰值（SP）和空間平均聲強(qiáng)(SA) 時間峰值(TP)以及時間平均聲強(qiáng)(TA)21（五）超聲的生物學(xué)效應(yīng)：電脈沖（電功率）212. 超聲生物學(xué)效應(yīng)及其產(chǎn)生機(jī)理 熱效應(yīng)：組織粘滯性熱能，診斷用超聲 僅 mW/cm2級，一般不使溫度升高 空化效應(yīng)：壓力交替變化液體“斷裂” 形 成微泡 診斷用超聲可引起細(xì)胞畸變，染色體、組 織學(xué)影響 HIFU:聲功率為kW/cm2熱凝固、空化破壞 用于腫瘤消融與機(jī)械震蕩碎石治療 超聲在物理治療學(xué)應(yīng)用廣泛（W級 一般為 0.53 W/cm2）222. 超聲生物學(xué)效

12、應(yīng)及其產(chǎn)生機(jī)理223. 超聲的安全標(biāo)準(zhǔn) 超聲輻射劑量超聲強(qiáng)度x輻射時間 胚胎和眼部組織為敏感器官 美國食品、藥品管理局（FDA）規(guī)定_ SPPA（空間峰值脈 ISPTA(空間峰值時 IM(mW/cm2 ) 沖平均）mW/cm2 間平均） mW/cm2 最大聲強(qiáng)_ 心臟 190 430 310 脈管 190 720 310 眼部 28 17 50 胎兒 190 94 310_233. 超聲的安全標(biāo)準(zhǔn)23 4. 熱效應(yīng)與空化效應(yīng)新參數(shù) 熱指數(shù)（溫度指數(shù)）TI：指聲界面溫度升高 1的比值 TI在1.0以下無致傷性，胎兒0.4以下，眼部 0.2以下 機(jī)械指數(shù)MI：指超聲在舒張期負(fù)壓峰值（Mpa） 與探

13、頭中心頻率的平方根的比值 MI在1.0以下無致傷性，胎兒0.3以下，眼部0.1以下 實(shí)時超聲造影造影用低MI，以防微泡破裂24 4. 熱效應(yīng)與空化效應(yīng)新參數(shù)245. 診斷用超聲的安全性與應(yīng)用原則 WFUMB（世界醫(yī)學(xué)生物學(xué)超聲聯(lián)合會）申 明:目前B超設(shè)備功率不產(chǎn)生有害的溫度升高 （含陰道、腹壁內(nèi)鏡） 某些Doppler儀在無血流灌注條件下，可引起 升溫效應(yīng) 38.5可廣泛應(yīng)用，包括產(chǎn)科 盡可能用最低輸出功率，并盡可能減少掃查 時間 對于眼部、胎兒，采用Doppler檢查時應(yīng)嚴(yán)格 遵循上述規(guī)定 255. 診斷用超聲的安全性與應(yīng)用原則252626五、彩色多普勒基礎(chǔ) 概念： 1. 多普勒效應(yīng)：頻移表

14、達(dá) 2. 血流測量 可了解人體血流的速度、方向與性質(zhì) （層流、湍流、射流） 3. 主要應(yīng)用：動脈、靜脈血流速度測定、 方向、性質(zhì)的了解27五、彩色多普勒基礎(chǔ)27 探頭安放角度與血流信息檢測的關(guān)系1. 恒定，頻移取決于f02. fd固定，f0越小，可測的血流速v越大，測 高速血 流要低頻3. 當(dāng)、f0和恒定，影響fd的只有cos， fd隨cos值變化4. 當(dāng)在30之內(nèi)，所測血流流速為實(shí)際 的0.871.00倍 2828 5. 角度與血流方向關(guān)系 當(dāng)090時，cos正值，血流朝 向探頭，fd為正向 當(dāng)90180時，cos負(fù)值，血流背 離探 頭， fd為負(fù)向 當(dāng)0或180時，cos1，fd 最大，血

15、流與聲束同一平面相向或背向 90時，cos0， 血流與聲束垂 直，fd0 29 5. 角度與血流方向關(guān)系291. 多普勒類型 連續(xù)波多普勒（CW），沿聲束的血流信 號，可測高速血流，無法距離定位 脈沖波多普勒（PW），通過時間延遲進(jìn)行 定位（距離選通），取樣容積為110mm, 所測速度受PRF決定；所測最大距離受脈 沖間歇期長短所定 脈沖重復(fù)頻率：單位時間發(fā)射的脈沖數(shù)301. 多普勒類型30（三）多普勒頻譜分析基礎(chǔ) 1.基礎(chǔ)：血紅細(xì)胞運(yùn)動速度不同 相同流速的紅細(xì)胞數(shù)量不同 由于血流脈動影響，頻率與振幅 隨時間變化 因此血流信息是空間與時間的函數(shù) 頻譜分析是利用數(shù)學(xué)方法對頻率、振幅 與時間變化過

16、程的分析技術(shù) 快速傅里葉變換（FFT）將復(fù)雜的混合信 號分解為單個頻率元素31（三）多普勒頻譜分析基礎(chǔ)312. 頻譜顯示方式：速度/頻移時間顯示譜圖 速度 橫軸時間（血流持續(xù)時間）單位：s 縱軸速度（頻移）大小 單位：cm/s “收縮峰” “舒張末” “窗” “中間水平線”（基線） “頻譜幅度”代表頻移（速度）大小 “頻帶寬帶”表示頻移垂直方向上寬度 方向322. 頻譜顯示方式：速度/頻移時間顯示譜圖323. 多普勒信號指數(shù) 收縮峰值流速s舒張末流速d 平均流速m 阻力指數(shù) 脈動指數(shù) 收縮/舒張比值 333. 多普勒信號指數(shù)334. 脈沖多普勒局限性 尼奎斯特極限：1/2PRF, PRF必須大

17、于頻移 （fd）的2倍，才不失真 即PRF2 fd或?qū)懗蒮d1/2PRF，否則引起頻譜 混疊 PRF與最大采樣深度 采樣深度dmax=/2PRF, PRF愈高，兩個脈沖 間隔時間愈短， 深度愈??；反之則深度愈大 探測深度與速度測量 dmaxmax2/（8f0） 當(dāng)f0固定，dmaxmax乘積固定，互相制約 344. 脈沖多普勒局限性345. 提高脈沖多普勒檢測血流速度的方法 選擇頻率低的探頭 增加PRF 減小取樣深度 移動0線355. 提高脈沖多普勒檢測血流速度的方法353636 六、彩色血流顯像 彩色血流品質(zhì)評價 空間分辨力細(xì)微分辨力 速度分辨力對比分辨力 動態(tài)分辨力幀速率 靈敏度對低速血流

18、檢測 圖像均勻性及穿透力 彩色顯示效果 當(dāng)角度增大，深度增大，幀頻會降低，時 間分辨 力降低，細(xì)小異常血流無法顯示37 六、彩色血流顯像37 彩色血流顯像原理 1. MTI原理：運(yùn)動目標(biāo)顯示器，在同一方 向反復(fù)多次（612次）發(fā)射 超聲對其相位差變化進(jìn)行比 較，統(tǒng)計分析得出紅細(xì)胞運(yùn) 動信息 2. MTI特性：是壁濾波器，只分離出血流 信號 3. 血流分散：表示血流變化情況，顯示同 容積中平均運(yùn)動速度與平均 移動方向38 彩色血流顯像原理384.彩色顯示：以紅、綠、藍(lán)三基色調(diào)配不同色 彩和輝度表示血流方速度和性質(zhì)， 并與二維灰階圖疊加 彩色血流顯像圖5.自相關(guān)技術(shù) 對兩個連續(xù)函數(shù)信號的相位差進(jìn)行

19、分析相乘 只能反映不同流速的平均值，不能用于定量分析最大血流速度 394.彩色顯示：以紅、綠、藍(lán)三基色調(diào)配不同色396. 彩色多普勒顯示方式與臨床應(yīng)用 顯示角度3090，最大幀速率2530幀/s， 角度愈大，幀頻率愈低 臨床應(yīng)用：心血管、淺表、腹腔、泌尿、婦 產(chǎn)、外周血管、室壁（TDI） 流速大超出尼奎斯特頻率極限，可稱為彩標(biāo) 向紅色標(biāo)尺方向移 使藍(lán)色血流擴(kuò)展 （負(fù)向），反之相反406. 彩色多普勒顯示方式與臨床應(yīng)用40（三）彩色血流顯像局限性 1. 與聲束入射角度關(guān)系：在檢查中色調(diào)色相 改變與角度有關(guān) 2. 彩色混疊，流速超過1/2PRF，使頻率失真 3. 二維圖像質(zhì)量受影響 4. 湍流顯示

20、不確定性41（三）彩色血流顯像局限性 1. 與聲束入射角度關(guān)系：在檢查中（四）彩色血流顯像幾個基本概念1.彩色血流速度標(biāo)尺（高速血流用高標(biāo)尺，反之相反）2.彩色血流顯示閾值（即儀器設(shè)定的最低值）3.彩色血流顯示的濾波器，高速血流用高通濾波4.顯示方式：速度方差顯示（、T） 速度顯示（） 方差變化顯示（T） 能量顯示（P）42（四）彩色血流顯像幾個基本概念1.彩色血流速度標(biāo)尺（高速血流（五）彩色多普勒能量圖（CDE） CDE主要特點(diǎn) 對角度無依賴性 增加動態(tài)范圍，可顯示低流量、低流速 血流 不會方生混疊現(xiàn)象 不能顯示血流方向與速度，會產(chǎn)生閃爍 偽像43（五）彩色多普勒能量圖（CDE） CDE主要

21、特點(diǎn)43（六）組織多普勒成像（TDI） 低頻、高幅度的室壁多普勒信號，幀頻50幀/s無混疊，顯示速度范圍0.030.01m/s，對聲學(xué)造影劑敏感44（六）組織多普勒成像（TDI） 低頻、高幅度的室壁多普勒信號4545七、彩超與彩階（一）彩色基礎(chǔ) 三基色與二次色，品紅色為紅藍(lán)， 青色為綠藍(lán)，黃色為紅綠 方向 （二）CDFI描述要點(diǎn) 色調(diào) 分散：混合色 （三）彩階灰階到彩色變換 二維灰階圖像進(jìn)行彩色編碼處理，用于 彩色增強(qiáng)彩階46七、彩超與彩階（一）彩色基礎(chǔ)46八、血流動力學(xué)基礎(chǔ)（一）基本概念 1. 穩(wěn)流：恒定方向運(yùn)動與恒定速度運(yùn)動 2. 非穩(wěn)流：速度、方向隨時間變化人體內(nèi)動脈 血流 3.粘滯性流

22、動時的內(nèi)摩擦力 4.流體阻力：泊肅葉定律 (r為血管半徑 為血流量 為粘滯系數(shù) P2P1為L長度的壓差） 47八、血流動力學(xué)基礎(chǔ)（一）基本概念475.流量6.層流 （V為距離血管軸心r處層流速度 R為血管半徑 P2P1為長L兩端的壓差 為粘滯系數(shù) L為血管某段長度） 485.流量487.加速度： 動脈血流中：血流加速度對流速分布起 主導(dǎo)作用 靜脈血流中：流速分布一般為拋物線 周圍血管 ：舒張期拋物線 收縮早期加速度使流速 分布成平坦形 收縮晚期血流減速可導(dǎo) 致管壁附近血流逆轉(zhuǎn)497.加速度：49幾何形體對流速剖面的影響1. 入口效應(yīng)：出現(xiàn)平坦形的流速分布 （從大動脈小動脈）2. 出口效應(yīng)：管腔

23、從小到大，產(chǎn)生擴(kuò)散 形血流截面可形成湍流3. 彎曲血管產(chǎn)生向心加速度 4. 湍流滾動50幾何形體對流速剖面的影響1. 入口效應(yīng)：出現(xiàn)平坦形的流速分（三）流體能量與柏努力方程 （四）血管彈性與平均動脈壓51（三）流體能量與柏努力方程 515252九、超聲儀器（一）超聲探頭 1. 壓電換能器 正壓電效應(yīng)壓電材料兩端加壓 壓電效應(yīng) 機(jī)械能電能 負(fù)壓電效應(yīng)壓電材料兩端加交變電場 電能機(jī)械振動 多層匹配探頭：使探頭晶片的聲阻抗與人體 皮膚聲阻抗匹配 吸收層：聲透鏡保護(hù)層，其他插件與外殼等 53九、超聲儀器（一）超聲探頭532. 超聲探頭 目前臨床上常用探頭： 電子凸陣探頭腹部、婦產(chǎn)科 電子線陣探頭外周血

24、管、甲狀腺、 乳腺 電子扇形探頭心臟 環(huán)陣扇形腹部 探頭不能用高溫、紫外線或消毒液浸泡542. 超聲探頭54各種類型的探頭55各種類型的探頭553. 探頭頻率與振子 寬頻：發(fā)射時有一很寬的頻率范圍 （312MHz） 可有三種接收：固定范圍中心頻率 動態(tài)變頻 單頻：標(biāo)稱頻率工作頻率 變頻：可選擇23種頻率，可兼顧分辨 力與穿透力 563. 探頭頻率與振子564. 高密探頭 高密振子：由64振子發(fā)展到96、128、 256、 512、1024振子 多通道技術(shù)：目前臨床彩超設(shè)備有94、 128、 192、256、516、1024 多通道與 多晶片振子相對應(yīng) 陣元、振子與通道的關(guān)系：一個陣元可包括4至

25、6個 振子，一個陣元可一個通道，一個振子也可一個通道，如256振子可256通道，也可64通道574. 高密探頭575858十、實(shí)時超聲顯像原理 （一）類型 A型： 單聲束界面回聲幅度 1.反射型 B型： 多聲束切面回聲圖，界面回聲強(qiáng)度由 灰階表示 M型： 單聲束回聲時基掃描，反映心臟各 層回聲的運(yùn)動回聲曲線（輝度型） 2.D型 3.CDFI4.三維顯像59十、實(shí)時超聲顯像原理 （一）類型59（二）B型超聲工作原理 1. 電子線性掃描 激勵電壓 陣元振子 超聲 后處理 檢波 顯示器 放大 陣元振子 回聲 介質(zhì) 2. 電子凸陣掃描：介于線陣與相控陣之間 3. 電子相控掃描：（128為高密度探頭），

26、一般為 64、96，深度20cm,每幀圖115條線數(shù)，經(jīng)DSC插 補(bǔ)，可加倍60（二）B型超聲工作原理60（三）超聲診斷儀基本結(jié)構(gòu)與信號流程 1. 基本組成：反射、接收、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器 （DSC）、鍵盤、面板開關(guān)組件、 探頭，監(jiān)視器、攝影、電流學(xué) 2. DSC構(gòu)成：借助數(shù)字電路技術(shù)和存儲媒介，將 超聲圖像信息數(shù)控集成電路存儲存入超聲信 息標(biāo)準(zhǔn)電視掃描制式圖文顯示 先將超聲模擬信號數(shù)字信號（存儲器進(jìn)行插 補(bǔ)）模擬量進(jìn)行調(diào)輝顯示實(shí)時動態(tài)圖像 61（三）超聲診斷儀基本結(jié)構(gòu)與信號流程61 3. D.S.C功能 將閃爍的動態(tài)圖像標(biāo)準(zhǔn)TV制式顯示 凍結(jié)功能 插補(bǔ)、增加線數(shù) 圖像處理 多幅顯示、測量 具灰階

27、、圖像清晰 局部放大等62 3. D.S.C功能62（四）二維圖像基本概念 1. 像素（像點(diǎn)、像元）：圖像中最小的 基本單位 2. 圖像：若干像點(diǎn)組成圖像，像素越 高， 空間分辨力愈高 3. 灰階：灰階多，對比分辨力高 4. 存儲容量：總像素BNM(行x列) 一般為2的整倍數(shù) 灰階數(shù)G2m m為存儲位數(shù)即比特 存儲容量BNMbit63（四）二維圖像基本概念635.標(biāo)準(zhǔn)電視制式NTSC制式：525行，60場/30幅 隔行掃描 歐美、日本采用PAL制式：625行，50場/25幀 隔行掃描 （我國）645.標(biāo)準(zhǔn)電視制式646.幀頻率 幀速度（）和每幀線數(shù)（）的乘積脈沖重復(fù)頻率F（即NV=F）如F=3

28、600Hz 30幀 則N=120線規(guī)定： 探測深度（cm） 掃查的角度/寬度，常規(guī)二維 （18cm深、80角）可達(dá)30幀/s 線密度，每幀線數(shù)與幀速率有關(guān)656.幀頻率657.分貝與動態(tài)范圍 最大幅值A(chǔ)1指回聲信號的動態(tài)范圍 最小幅值A(chǔ)2分貝20log A1/ A260dB相當(dāng)于A1/ A2為1000倍80dB相當(dāng)于A1/ A2為10000倍一般顯示器的亮度動態(tài)范圍僅為30dB左右因此接收的回聲信號必須經(jīng)對數(shù)壓縮，才能與顯示器匹配 667.分貝與動態(tài)范圍66（五）二維圖像分辨力 像素的數(shù)目1. 空間分辨力 聲束特性（縱向半波長，側(cè) 向聲束窄） 脈寬2. 對比分辨力：灰階級數(shù) 放大器動態(tài)范圍3.

29、 時間分辨力：單位時間成像速度（幀速率） 越高，時間分辨力越好4. 細(xì)微分辨力：陣元數(shù)、放大器通道數(shù) 5. 圖像均勻分辨力：與反射聚焦、接收聚焦、 DSC有關(guān)67（五）二維圖像分辨力67（六）監(jiān)視器 黑白監(jiān)視器 彩色監(jiān)視器 無閃爍數(shù)控彩色監(jiān)視器 顯示圖像信息 圖像外信息68（六）監(jiān)視器686969十一、彩超的正確調(diào)節(jié)使用（一）超聲診斷儀主要控制器 三大類：控制鍵、功能鍵、操作鍵 1. 控制鍵：增益、STC、AGC、動態(tài)范 圍、增強(qiáng)方式、M標(biāo)、 Doppler采樣、對比度、亮度 2. 功能鍵：凍結(jié)、左右翻轉(zhuǎn) 3. 操作鍵：測量、體位、探頭、字符等70十一、彩超的正確調(diào)節(jié)使用70（二）脈沖多普勒調(diào)

30、節(jié) 1. 濾波 2. 速度標(biāo)尺 3. PW取樣容積 4. 多普勒超聲入射角71（二）脈沖多普勒調(diào)節(jié)71（三）彩超調(diào)節(jié)要點(diǎn) 1.彩色圖 5.取樣框 2.速度標(biāo)尺 6.增益 3.壁濾波器 7.頻率 4.零位基線 8.消除彩色信號閃爍 注意：提高彩色血流靈敏度：增加增 益、增加掃描線密度、調(diào)節(jié)濾波 調(diào)節(jié)速度、調(diào)節(jié)PRF 不能用增加超聲輸出功率！72（三）彩超調(diào)節(jié)要點(diǎn)72十二、超聲診斷儀的維護(hù)（一）安全注意事項(xiàng)1. 保養(yǎng)：防火、防潮、防高溫、防震2. 避免：潮濕、易燃?xì)怏w旁、高電場、 高磁場、高頻環(huán)境3. 使用穩(wěn)壓器，良好接地線4. 監(jiān)視器避陽光73十二、超聲診斷儀的維護(hù)73 6. 經(jīng)常性維護(hù) 每天清

31、潔防塵、定期檢查工作條件 地線、電源線檢查是否可靠 專業(yè)檢查（二）定期檢測 定期檢測軸向分辨力、縱向分辨力、 幾何位置、靈敏度、聲輸出強(qiáng)度等74 6. 經(jīng)常性維護(hù)74十三、超聲檢查中常見的偽差75十三、超聲檢查中常見的偽差751.聲影：指在常規(guī)DGC正補(bǔ)償調(diào)節(jié)后，出現(xiàn)于組織或病灶后方的平直條狀無回聲區(qū)，系因前方組織或病灶對聲能的吸收衰減過多或反射過強(qiáng)所致。常見于高反射系數(shù)組織（如氣體）、高吸收系數(shù)組織（如骨骼、結(jié)石、疤痕等）以及兼具高反射系數(shù)與高吸收吸收組織后方。 761.聲影：指在常規(guī)DGC正補(bǔ)償調(diào)節(jié)后，出現(xiàn)于組織或病灶后方的膽囊結(jié)石后方聲影77膽囊結(jié)石后方聲影772. 后壁增強(qiáng)效應(yīng)與后方回

32、聲增強(qiáng) ： 聲能在傳播過程中必然隨深度的增加而不斷衰減, 為使聲像圖顯示均勻可比，必須加入深度增益補(bǔ)償（DGC)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。在整體圖像正補(bǔ)償，而其中某一小區(qū)聲衰減很小時，則回聲在此區(qū)的補(bǔ)償過大， 形成“過補(bǔ)償區(qū)”，其后壁亦因補(bǔ)償過多而較同深度的周圍組織回聲強(qiáng)。 常見于囊腫、膿腫以及其它液區(qū)后壁， 但不出現(xiàn)于血管腔的后壁。后壁增強(qiáng)效應(yīng)必然伴有后方回聲增強(qiáng)效應(yīng)。78 2. 后壁增強(qiáng)效應(yīng)與后方回聲增強(qiáng) ： 聲能在傳播過程中必然乳腺囊腫后壁增強(qiáng)效應(yīng) 后方回聲增強(qiáng)79乳腺囊腫后壁增強(qiáng)效應(yīng) 3.側(cè)后折射聲影：圓形病灶如周圍有纖維包膜，當(dāng)入射角大于臨界角時將產(chǎn)生全反射，出現(xiàn)其界面下方第二介質(zhì)內(nèi)的失照射，則在

33、圓形病灶的兩側(cè)側(cè)后方形成直線形或三角形的外展聲影。在膽囊縱切時，膽囊底部及膽囊頸部常伴側(cè)后折射聲影。80 3.側(cè)后折射聲影：圓形病灶如周圍有纖維包膜，當(dāng)入射角大于臨界膽囊頸部折射聲影81膽囊頸部折射聲影81 HCC超聲介入治療后腫瘤側(cè)邊聲影82 HCC超聲介入治療后腫瘤側(cè)邊聲影824.混響效應(yīng)： 當(dāng)聲束垂直入射到某一平整大界面（靶目標(biāo)）時， 聲能大部分通過反射返回到探頭，并在探頭與大界面之間多次往返，直至聲能完全衰減，從而在聲像圖上表現(xiàn)為大界面后方出現(xiàn)多條等距離的回聲，回聲強(qiáng)度依次減弱，形成多次外部混響。可以通過探頭加壓或者側(cè)動入射角度來調(diào)節(jié)。 如果靶目標(biāo)內(nèi)部存在聲阻抗相差較大的聲學(xué)界面，則聲

34、能可以在靶目標(biāo)內(nèi)部多次反射，形成多次內(nèi)部混響，即“彗星尾征”或“振鈴效應(yīng)”，常見于宮內(nèi)節(jié)育器、胃腸道氣體、肺部氣體等。 83 4.混響效應(yīng)： 當(dāng)聲束垂直入射到某一平整大界面（靶目標(biāo)）隆乳術(shù)后水囊前壁混響效應(yīng)84隆乳術(shù)后水囊前壁混響效應(yīng)84頸部血管 右圖：G74，多重反射 左圖：G54, 無多重反射85頸部血管 右圖：G74，多重反射 胃腸道氣體混響效應(yīng)86胃腸道氣體混響效應(yīng)865.側(cè)壁回聲失落：聲束入射到大界面時具有明顯的角度依賴性。當(dāng)入射角較大時，反射回聲轉(zhuǎn)向其它方向而不返回探頭，從而產(chǎn)生回聲失落現(xiàn)象。常見于囊腫側(cè)壁等。87 5.側(cè)壁回聲失落：聲束入射到大界面時具有明顯的角度依賴性。當(dāng)左圖：

35、房間隔回聲失落 右圖：稍調(diào)整角度后房間隔清晰顯示88左圖：房間隔回聲失落 6.鏡面?zhèn)蜗瘢?當(dāng)聲束投射到深部的平整大界面后（如橫膈等），若反射回聲在返回探頭過程中遇到離平整大界面較近的靶目標(biāo)，則再反射回聲可沿原入射途徑返回探頭，從而在平整大界面的深部形成一個與靶目標(biāo)相對稱的虛像。89 6.鏡面?zhèn)蜗瘢?當(dāng)聲束投射到深部的平整大界面后（如橫膈等），肝內(nèi)多發(fā)性血管瘤鏡面?zhèn)蜗?0肝內(nèi)多發(fā)性血管瘤鏡面?zhèn)蜗?0胎兒大腦中動脈血流頻譜 多普勒鏡面?zhèn)蜗?1胎兒大腦中動脈血流頻譜 7.旁瓣效應(yīng)：即第1旁瓣成像重疊效應(yīng)。旁瓣具有與主瓣相同的特征，在主瓣掃查成像時，旁瓣亦同時掃查成像。但旁瓣能量遠(yuǎn)小于主瓣，對同一靶目

36、標(biāo)的測距長，圖像很淡。旁瓣形成的圖像疊加在主瓣圖像上，形成各種虛像。常見于膀胱、膽囊等，形成“披紗征”。927.旁瓣效應(yīng)：即第1旁瓣成像重疊效應(yīng)。旁瓣具有與主瓣相同的特8.部分容積效應(yīng)：當(dāng)病灶尺寸小于聲束寬度，或雖然大于聲束寬度但部分病灶處于聲束內(nèi)時，則病灶回聲與周圍正常組織的回聲重疊，產(chǎn)生部分容積效應(yīng)。常見于小囊腫等。938.部分容積效應(yīng)：當(dāng)病灶尺寸小于聲束寬度，或雖然大于聲束寬度9.棱鏡效應(yīng)：當(dāng)聲束經(jīng)過梭形或圓形低聲速區(qū)時，將產(chǎn)生折射現(xiàn)象。折射使聲束偏向，但成像于垂直的示波屏上，使實(shí)物與圖像間產(chǎn)生了空間位置的偽差。常見于上腹部劍突下橫切時，使腹主動脈和腸系膜上動靜脈呈雙像。949.棱鏡效應(yīng)

37、：當(dāng)聲束經(jīng)過梭形或圓形低聲速區(qū)時，將產(chǎn)生折射現(xiàn)象have a resthave a rest95have a resthave a rest95（一）數(shù)字化彩超概念與特點(diǎn) 1.波束形成模擬式模擬延時線與疊加數(shù)字式A/D數(shù)字電路延時與疊加數(shù)字式波束形成器的延遲精度高，穩(wěn)定 性好評價：陣元密度、延遲精度、A/D位數(shù)、波束形成用的通道數(shù)十四、超聲新技術(shù)的臨床應(yīng)用96（一）數(shù)字化彩超概念與特點(diǎn)十四、超聲新技術(shù)的臨床應(yīng)用962.數(shù)字式聲束聚焦 數(shù)位式超聲發(fā)射、接收聚焦 發(fā)射的8個焦點(diǎn)，接收時每個像素即為焦點(diǎn) 全程（連續(xù)）動態(tài)聚焦3.陣元與通道 多波束形成器，提高幀頻，每條波束形成過 程中實(shí)際使用的陣元與

38、通道數(shù)972.數(shù)字式聲束聚焦974. 主要特點(diǎn) 數(shù)字接收聚焦，可連續(xù)將超聲束聚焦，每個 像素即為焦點(diǎn)，全程動態(tài)聚焦， 精度較常規(guī)超聲提高10倍以上 不隨距離失真，減弱旁瓣效應(yīng) 數(shù)字式延時，延遲量可分級變換 數(shù)字延時效果：快速、準(zhǔn)確、大量 數(shù)字式動態(tài)變跡：改變旁瓣大小，消除偽像 發(fā)射聲波：改變陣孔徑上各陣元的激勵電壓 接收聲波：改變各陣元信號相加的加權(quán)余數(shù)984. 主要特點(diǎn)985. 高分辨力與高速率成像技術(shù) 四倍信號處理技術(shù) 對4個相位同時技術(shù)回聲信號， 提高速率，彩超幀速率提高3倍 即提高時間分辨力 多參數(shù)高速同步處理技術(shù) 高速接收與高速運(yùn)算處理995. 高分辨力與高速率成像技術(shù)99（二）三維

39、超聲與超聲數(shù)字化管理 1. 三維超聲掃描技術(shù) 數(shù)百粒砂粒大小的陶瓷晶體在電子 探頭上 高速計算機(jī)處理回聲技術(shù)實(shí)時數(shù) 字化圖像 2. 實(shí)時顯示運(yùn)動圖像 3. 三維圖像重建100（二）三維超聲與超聲數(shù)字化管理 1. 三維超聲掃4. 三維圖像的臨床應(yīng)用 婦產(chǎn)科應(yīng)用 腹部與血管應(yīng)用 心臟中應(yīng)用 三維技術(shù)目前已處于發(fā)展階段 1014. 三維圖像的臨床應(yīng)用1015. 圖像的存儲與通信系統(tǒng) 包括：圖像存盤、檢索、傳遞、顯示、 處理、拷貝與打印6. DICOM 3.0的概念 概念：醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像和通信 標(biāo)準(zhǔn)化 傳輸作用 形成統(tǒng)一的影像管理規(guī)范，更快、不 失真的通信傳輸與系統(tǒng) 方便病人 便于比較分析 遠(yuǎn)程醫(yī)療10

40、25. 圖像的存儲與通信系統(tǒng)102三維超聲在產(chǎn)科中的應(yīng)用103三維超聲在產(chǎn)科中的應(yīng)用103三維超聲在腫瘤中的應(yīng)用104三維超聲在腫瘤中的應(yīng)用104三維超聲在血管中的應(yīng)用正常肝臟血管樹105三維超聲在血管中的應(yīng)用正常肝臟血管樹105（三）二次諧波顯像 分自然組織諧波成像與造影劑諧波成像 1. 聲學(xué)造影劑與諧波顯像技術(shù) 要求：微氣泡穩(wěn)定、半衰期長、可控 制、無害，可通過肺循環(huán) 作用：造影劑的散射截面比同大小的固 體粒子大幾個數(shù)量級；可顯示血 管極低速的血流。提高腫瘤檢出率106（三）二次諧波顯像 分自然組織諧波成像與造2. 造影諧波成像原理 超聲造影 超聲造影諧波原理：超聲對微泡 產(chǎn)生共振作用 造

41、影劑產(chǎn)生非線性的回聲信號， 入射超聲頻率為f0，則散射信號中 不僅含有f0，而且含有nf0諧波成分1072. 造影諧波成像原理107 增強(qiáng)造影回聲技術(shù)有 二次諧波成像（SHI） 間歇式超聲成像（IUI） 能量多普勒諧波成像（PCHI） 反向脈沖諧波成像（PIHI） 受激聲波發(fā)射成像（SAEI） 108 增強(qiáng)造影回聲技術(shù)有108 局限性 定性作用 價格高，不利于廣泛應(yīng)用 增強(qiáng)效果受劑量與推注時間影響 持續(xù)時間短，不利于全面檢查 109 局限性109左肝外葉血管瘤雙模式造影110左肝外葉血管瘤雙模式造影1103. 二次諧波成像的幾個相關(guān)問題 產(chǎn)生諧波的兩種途徑 傳播與反射（散射）兩種途徑產(chǎn)生非線性

42、效應(yīng) 傳播時：中心頻率為f0能量較高在彈性介質(zhì)中 的非線性傳播，不僅含有f0基波尚含 2f0的諧波 反射時：造影成像引起微泡共振，微泡在2倍 或更高倍聲波頻率上振動作為聲源， 而反射2f0諧波1113. 二次諧波成像的幾個相關(guān)問題111 非線性現(xiàn)象有三方面 聲波速度的非線性改變諧波產(chǎn)生 諧波能量的非線性改變 基波、諧波能量的非線性改變112 非線性現(xiàn)象有三方面1124. 二次諧波的接收 接收、提取2f0諧波回聲信號 采取多種技術(shù)使基波與二次諧波 分離而提取純凈的諧波成分1134. 二次諧波的接收1135. 諧波成像改善圖像質(zhì)量 消除近場偽像干擾 消除基波旁瓣偽像 消除近場混響 自然組織諧波成像

43、不需造影劑，而需要 靈敏度接收系統(tǒng) 包括探頭靈敏度與大動態(tài)范圍以及信號 處理技術(shù)1145. 諧波成像改善圖像質(zhì)量1146. 諧波成像臨床應(yīng)用 在臨床顯像困難病例中（約2030）， 通過改善對比分辨力、空間分辨力，消除近場偽 像使圖像清晰，對心血管與腹部方面的應(yīng)用： 增強(qiáng)心肌、心內(nèi)膜顯示 增強(qiáng)細(xì)節(jié)分辨力，了解心內(nèi)血流狀態(tài) 清晰顯示血栓和深部血管病變邊界 增強(qiáng)心腔內(nèi)聲學(xué)造影劑回聲信息 清晰顯示腹部臟器占位性病變 清晰顯示含液臟器內(nèi)病變與囊性病變的內(nèi)部 回聲1156. 諧波成像臨床應(yīng)用115116116十五、后天獲得性心臟病 心臟瓣膜病 1. 二尖瓣狹窄 二尖瓣口面積2.5cm2 瓣膜增厚，活動受限

44、，瓣口開放幅度小于2.0cm 前后瓣同向，瓣口血流速度明顯升高 E峰大于1.5m/s,舒張?jiān)缙诎昕谘髌骄俣让?顯減慢 左房明顯增大，常伴血栓、房顫 彩色多普勒于左房側(cè)顯示有半球形的近端等速 區(qū)（PISA） 根據(jù)瓣口面積與跨瓣壓差判斷嚴(yán)重程度 117十五、后天獲得性心臟病 心臟瓣膜病1172. 二尖瓣關(guān)閉不全 收縮期從左室反流左房的血流信號， 反流系數(shù)（RF）大于2530 二尖瓣輕重度增厚，嚴(yán)重瓣口不能 合攏，左心擴(kuò)大3. 二尖瓣贅生物 二尖瓣葉有贅生物團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，隨瓣口 運(yùn)動 于瓣葉心室面上，常伴有瓣的穿孔、 撕裂等 1182. 二尖瓣關(guān)閉不全1184. 二尖瓣脫垂 二尖瓣收縮期向左房，超過

45、瓣環(huán)連線 23mm CD檢出二尖瓣反流5. 二尖瓣環(huán)鈣化 二尖瓣基底部有強(qiáng)回聲斑狀、團(tuán)狀、 片狀結(jié)構(gòu) 可向二尖瓣、主動脈瓣擴(kuò)展，形成關(guān) 閉不全1194. 二尖瓣脫垂119二尖瓣返流120二尖瓣返流120二尖瓣返流121二尖瓣返流1216. 主動脈瓣狹窄 主動脈瓣流速升高，大于2.53.0m/s 瓣口面積小于2.0cm2 瓣口開放幅度25 主動脈瓣增厚，左室舒張末壓升高， 左心擴(kuò)大 二尖瓣舒張期震顫，主動脈擴(kuò)張，左 心擴(kuò)大1237. 主動脈瓣關(guān)閉不全123二尖瓣、主動脈瓣返流124二尖瓣、主動脈瓣返流1248. 主動脈脫垂 主動脈關(guān)閉不全，瓣膜脫向左室流出道 常見為右瓣或后瓣 CD顯示主動脈瓣口反流9. 主動脈瓣贅生物 主動脈瓣團(tuán)塊、小結(jié)節(jié)狀贅生物，回聲 多樣 隨瓣膜活動，有時伴有瓣的穿孔、撕裂1258. 主動脈脫垂12510. 肺動脈瓣反流 CD于右室流出道舒張期反