超聲影像學基礎

超聲影像學總論2021/5/71醫(yī)學影像學超聲X線X線計算機體層成像（CT）磁共振成像（MRI）核素成像（ECT）各種影像方法均有優(yōu)勢和價值，互相補充超聲影像學以其自身的優(yōu)勢在影像學中占有重要地位。是計算機文明的產物。醫(yī)學影像學2021/5/72超聲診斷起源于20世紀40年代初1942年德國醫(yī)生將A型超聲診斷法始用于探測顱腦M型、二維及多普勒超聲檢查迅速發(fā)展，已經(jīng)成為臨床上不可缺少的影像診斷方法。單一---全身靜態(tài)---動態(tài)黑白---彩色定性---定量模擬---全數(shù)字化單參數(shù)---多參數(shù)一維---二維---三維優(yōu)點：便捷、實用、有效、無損傷。特點：實時性、連續(xù)性、活體狀態(tài)、獨一無二超聲診斷的起源與發(fā)展2021/5/73超聲醫(yī)學是研究超聲波與人體組織相互作用的現(xiàn)象和規(guī)律，并以運用于醫(yī)學為目的的一門交叉學科。涉及物理、生物、醫(yī)學、電子、計算機、機械、材料等學科。超聲醫(yī)學2021/5/74超聲診斷學是超聲醫(yī)學的一部分。是利用人體不同組織類型之間、病理或損傷組織與正常組織之間的聲學特性差異，以圖像（聲像圖）、圖形、數(shù)字、聲音等形式予以顯示。顯示人體器官、組織的斷面解剖及病理形態(tài)學的改變，并根據(jù)這些改變診斷人體疾病。目前已成為一門獨立的學科，極大的豐富了臨床醫(yī)學的內容超聲診斷學2021/5/751一、超聲成像的基本原理及設備3

三、超聲檢查技術2二、超聲圖像特點5

五、超聲診斷的臨床應用4

四、超聲圖像的解讀主要內容2021/5/76教學內容1．掌握超聲診斷的物理原理及超聲波的產生。2．掌握超聲診斷的顯示方式及超聲檢查技術。3．了解人體組織的聲學分型。4．了解超聲的臨床應用范圍。5．了解超聲檢查的圖像方位及圖像分析。2021/5/77一、超聲成像的

基本原理及設備2021/5/78聲波：物體的機械性振動在具有質點和彈性的媒介中傳播、且引起人耳感覺的波動為聲波。<20Hz:次聲波

(Infrasound)20--20000Hz:聲波

(Soundwave)>20000Hz:

超聲波(Ultrasound)超聲波的基本概念2021/5/79

超過人耳聽閾上限的聲波，即大于20kHz的稱超聲波（Ultrasond）,簡稱超聲。

※臨床常用的超聲頻率在2～10MHz之間（超聲心動圖2.25～3.5MHz，經(jīng)食管超聲心動圖3.75～7MHz，腹部超聲3～5MHz，外周血管超聲7～10MHz）。

10～40MHz的高頻范圍用于皮膚成像、超聲內鏡及血管內超聲成像系統(tǒng)。

40～100MHz的頻率范圍用于超聲生物顯微鏡成像系統(tǒng)，主要用于眼前結的微細結構。超聲波的基本概念2021/5/7109、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:28:46PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32021/5/711超聲波的基本物理量：波長λ

、頻率f和聲速Ｃ

超聲波的基本概念Ｃ＝λ×f

聲波的能量、強度I和阻抗Z：

Z=ρ×C固體＞液體＞氣體超聲波是機械波2021/5/712※超聲成像基本原理超聲波的指向性反射、折射與散射衰減與吸收多普勒效應2021/5/713

超聲波的頻率很高，波長短，在傳播過程中沿著發(fā)射的方向直線向前傳播，有較強的方向性（即良好的指向性），呈束狀，所以也稱束射性。是超聲對人體器官進行定位探查的基礎。超聲波的方向性取決于聲源的直徑與波長之比，在相同聲源直徑的條件下，頻率越高，波長越短，方向性越好。1超聲波的指向性2021/5/714反射：聲波在人體組織內按一定方向傳播的過程中，遇到不同聲阻抗的分界面，即產生反射，大界面對入射聲束呈反射現(xiàn)象?？衫贸暡ǖ倪@一特性來顯示不同組織界面、輪廓，分辨其相對密度。界面的反射是超聲診斷的基礎。2反射、折射與散射2021/5/715反射(reflection)

當兩種介質存在聲阻抗差(Z1≠Z2)，界面徑線遠大于超聲波長發(fā)生反射和折射。介質一介質二垂直入射聲波的反射與折射當Z1與Z2相差0.1%時即有回聲反射界面2021/5/716反射與折射(refraction)折射：在界面兩側的介質中聲速不等，且入射角大于0°時，則透射聲束偏離入射聲束的方向傳播。

斜行入射聲波的反射與折射interfaceSinθiC1SinθtC2=2021/5/717全反射

如固體或液體與氣體之間聲阻抗差很大，超聲檢查遇到氣體或含鈣組織時，聲能幾乎全部反射回來。所以超聲診斷肺等含氣組織較困難。耦合劑的作用：盡量消除探頭和皮膚之間的空氣對聲波傳播的影響，增加透聲性，使圖像更清晰。2021/5/718散射(Scattering):小界面對入射聲束呈散射現(xiàn)象

當超聲波在傳播時遇到徑線遠小于波長λ的微小粒子會發(fā)生散射，微粒吸收入射聲波能量并成為新的二次聲源，向周圍立體空間輻射聲波，這種現(xiàn)象稱為聲波的散射。2021/5/719衍射(Diffraction)或繞射

當聲波遇到一個徑線為1～2個波長的障礙物時，聲波繞過該障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象稱為衍射或繞射。2021/5/7203聲能的衰減與吸收衰減（Attenuation）聲波在介質中傳播時，聲能隨傳播距離增大而減小，這種現(xiàn)象稱為聲衰減。吸收：即介質的導熱性、粘滯性及介質分子之間的內摩擦，使聲能轉換成熱能，超聲能量逐漸的減小。不同組織對超聲的吸收程度不同，主要與蛋白質和水含量有關。衰減的主要原因：介質的吸收、小界面的散射、大界面的反射和聲束的擴散等。2021/5/721不同組織對超聲的吸收程度與蛋白質、鈣和水含量有關，蛋白質或鈣質成分高，衰減明顯；水分高，衰減少。人體組織衰減程度規(guī)律：骨質＞軟骨＞肌腱＞腎＞肝＞脂肪＞血液＞尿液、膽汁＞水超聲通過液體幾乎無衰減。超聲通過致密的骨組織、鈣質、結石時明顯衰減，其后方回聲消失出現(xiàn)聲影(acousticshadows)。2021/5/7221842年首先由奧地利物理學家多普勒（）發(fā)現(xiàn)的，故稱多普勒效應（Dopplereffect）。當聲源和接收器之間出現(xiàn)相對運動時，聲波的發(fā)射頻率和接收頻率之間將出現(xiàn)差別，這種現(xiàn)象為多普勒效應，這種頻率差別為多普勒頻移（Dopplerfrequencyshift，fd）。（即超聲波遇到運動的反射界面時，反射波的頻率發(fā)生改變。）多普勒方程：

fd=fr–

f0=2Vcosθf0/c4多普勒效應2021/5/723多普勒效應（Dopplereffect）聲源與物體作相對運動時，頻率增高。聲源與物體作背向運動時，頻率減低。根據(jù)這一原理，多普勒技術可用于測量血流速度、血流方向和血流性質（層流或湍流）多普勒技術包括頻譜多普勒和彩色多普勒成像。

2021/5/724

通過各種類型的超聲診斷儀，將超聲發(fā)射到人體內，具有一定頻率的超聲波在人體中傳播過程中，遇到不同組織或器官的分界面時，每層界面由于它們的聲阻抗不同而發(fā)生不同程度的反射或/和散射形成回聲，這些攜帶不同聲學信息的回聲信號經(jīng)過接收、放大和信息處理后，以圖像或波形的形式顯示于熒光屏上，即為聲像圖（Ultrasonogram或echogram）。

觀察分析聲像圖并結合臨床表現(xiàn)可對疾病做出診斷。*超聲聲像圖2021/5/725生物學效應一定強度的超聲波在人體組織中傳播時，通過相互作用，如熱效應、機械效應和空化效應，可以使組織功能和結構發(fā)生變化，稱為超聲的生物學效應。

胚胎和眼部較為敏感。取決于聲強和持續(xù)作用時間。

2021/5/726超聲儀器超聲儀器發(fā)射單元接收單元數(shù)字掃描轉換部件鍵盤面板開關組件探頭

顯示器存儲部件電源部件晶片吸聲背塊匹配層導線*換能器*信息處理系統(tǒng)*顯示器2021/5/727換能器的工作原理：有超聲發(fā)射器和接收器的功能換能器：壓電效應逆壓電效應

電能→發(fā)射

→機械能

正壓電效應

機械能→接收→電能

超聲診斷儀獲得聲像圖探頭（換能器）2021/5/728探頭種類體表探頭腔內探頭線陣探頭（小器官）凸陣探頭（腹部）扇形探頭（心臟）經(jīng)食管探頭直腸探頭陰式探頭血管內探頭2021/5/7292021/5/730超聲診斷儀的類型超聲成像顯示方式A型B型M型頻譜多普勒彩色多普勒脈沖多普勒連續(xù)多普勒2021/5/731A型超聲B型超聲M型超聲D型超聲又稱為頻譜多普勒彩色多普勒血流顯像（CDFI）※超聲成像顯示方式2021/5/732A型（A-mode）

A型儀橫坐標代表探測界面的深度縱坐標代表波幅的高低回聲以波型顯示，幅度調制型，一維顯示以波幅的高低代表界面反射信號的強弱：反射強，波幅高；反射弱，波幅低。除用在眼科專用機上，目前已基本淘汰。2021/5/733B型(Brightnessmode，B–mode)回聲信號的大小變化以圖像輝度的變化顯示，組織的深度在顯示器的垂直方向顯示，并在水平方向上加入聲束的位移信息，就構成二維切面圖像。2021/5/734以光點亮度代表回聲強弱。圖像是由若干像點集合而成，像點（或像素）是圖像中最小的基本單元。圖像中的像素亮度等級稱灰階，一般為64～256級灰階圖像中的像素愈多，空間分辨率愈高，灰階級數(shù)愈多對比分辨率愈好。2021/5/735特點：1.以斷層切面圖像來直觀地顯示臟器的形態(tài)結構、空間位置、連接關系等2.為二維顯示，所以也稱二維或切面超聲。3.目前使用的B型超聲每秒鐘可形成20～30幀圖像，實時動態(tài)地顯示臟器的結構改變，所以又稱實時超聲。2021/5/736M型超聲(Motionmode)活動顯示法，是沿聲束傳播方向各層組織位移隨時間變化活動曲線是單條聲束成像的檢查方法，一維顯示，但呈輝度調制的顯示方式，B型超聲的一種變異型橫坐標：光點慢掃描時間縱坐標：被探測結構的深度應用在超聲心動圖中，就是M型超聲心動圖。當掃查心臟某一固定位置時，以曲線動態(tài)圖像顯示結構深度和運動情況2021/5/737M型超聲(Motionmode)2021/5/738D型Dopple超聲診斷法利用多普勒效應對血流動力學變化進行檢測分析的檢查方法即：血流性質、血流方向、血流速度顯示方式：頻譜多普勒（PW、CW）彩色多普勒血流顯像（CDFI）Ｄ型（Ｄ–mode，Dopplermode）2021/5/739頻譜多普勒超聲對運動物體所產生多普勒信號的頻譜分布進行分析的檢查方法朝向探頭流動的血流信號在基線以上背向探頭流動的血流信號在基線以下頻譜圖：橫軸代表時間縱軸代表頻移的大小2021/5/740脈沖多普勒（PW）特點：是具有深度分辨力，對某一點的血流狀態(tài)進行定量的分析限制：但檢測的血流速度受脈沖重復頻率（PRF）的限制，當超過1/2PRF，稱尼奎斯特頻率極限，此時高速血流出現(xiàn)混疊。不能檢測高速血流2021/5/741連續(xù)多普勒（CW）特點：能檢查聲束上一條線的血流變化狀態(tài)，可檢測心臟的高速血流信號限制：沒有深度分辨力，不能確定異常血流產生的確切部位可檢測高速血流無深度分辨力2021/5/742脈沖波多普勒（PW）連續(xù)波多普勒（CW）V

=cfd/2f0cosθ脈沖重復頻率PRF

D=c×T/2，

PRF=1/TD=c/2PRFＤ型（Ｄ–mode，Dopplermode）2021/5/743彩色多普勒血流顯像（ColorDopplerFlowImaging，CDFI）

用自相關處理提取到的多普勒信息,再用偽彩色編碼,形成彩色血流圖像,疊加到二維聲像圖上,形成彩色多普勒血流圖。2021/5/744彩色多普勒超聲檢測血流動力學變化彩色編碼以紅、藍、綠三種顏色顯示血流信號，將彩色血流信號疊加在同一層面二維灰階圖像的相應區(qū)域內。彩色多普勒血流可以直觀顯示心臟和血管內的血流分布（方向、速度、性質、范圍、有無異常通路等）。是心臟和大血管疾病的重要檢查方法。2021/5/745

血流方向

紅色表示朝向探頭的正向血流

藍色表示背向探頭的負向血流

血流性質

層流為單色血流信號

湍流為多色鑲嵌血流信號

血流速度

速度愈快色彩愈明亮

速度愈慢色彩愈黯淡

2021/5/746彩色多普勒超聲診斷儀兼有B型、M型、頻譜多普勒超聲、CDFI等顯示功能2021/5/747

二、超聲圖像特點2021/5/748人體內器官組織回聲強度的一般規(guī)律人體不同組織回聲強度順序：顱骨＞肌肉＞腎竇＞胰腺＞肝、脾實質＞腎皮質＞腎髓質＞脂肪＞血液＞尿液和膽汁＞水均質性液體為無回聲；有些均質性固體如透明軟骨也可以為無回聲。非均質性液體回聲增強，如尿液中混有血液。引起回聲增強的原因：均質性液體混入微氣泡或合并感染；新鮮的出血、血腫；纖維化、鈣化。2021/5/749反射類型二維超聲圖像表現(xiàn)組織器官無反射型液性暗區(qū)無回聲正常時的血管腔內血液、尿液、腹水、胸腔積液少反射型低亮度低回聲心、肝、胰、脾等實質器官，皮下脂肪，血管壁中膜、急性期血栓和血液淤滯時的血管腔內回聲多反射型高亮度高回聲血管壁、心瓣膜、臟器包膜、組織纖維化全反射型極高亮度強回聲（后方常伴聲影）骨骼、鈣斑、結石、含氣肺、含氣腸人體組織器官聲學類型2021/5/750

無回聲區(qū)

echofreearea

弱回聲區(qū)

hypoechoicarea

等回聲區(qū)

isoechoicarea

高回聲區(qū)

hyperechoicarea

強回聲

strongecho

透聲區(qū)

sonolucent超聲圖像的描述2021/5/751常見的偽像

※聲影：超聲傳播過程中，如遇到強反射或高衰減的組織或病變時（如血管內鈣化斑塊、氣體、骨骼、結石），其后方形成回聲減弱甚至接近無回聲的平直條狀區(qū)，稱為聲影。2021/5/752常見的偽像

※后方回聲增強：超聲傳播過程中，如遇到極低衰減的組織或病變時（如膀胱、膽囊、囊腫），其后方回聲強度高于周圍組織的現(xiàn)象。2021/5/753三、超聲檢查技術2021/5/754檢查前準備為了獲得清楚的圖像腹部檢查--空腹經(jīng)腹婦產科及盆腔檢查--膀胱適當?shù)某溆苊鈿怏w干擾2021/5/755體位仰臥位----最常用側臥位俯臥位半臥位站立位耦合劑----探頭與皮膚密切接觸2021/5/756各種超聲檢查方法常規(guī)超聲檢查包括：二維超聲檢查M型超聲心動圖（心臟檢查）頻譜多普勒檢查（PW、CW）彩色多普勒血流顯像2021/5/757組織多普勒成像彩色多普勒能量圖聲學造影腔內超聲三維超聲超聲成像新技術2021/5/758四、超聲圖像的解讀2021/5/759聲像圖是斷面圖（也稱切面圖）現(xiàn)用超聲診斷儀的聲像圖是人體沿超聲掃查方向的斷面圖。對病灶的定位,一般是用經(jīng)過病灶的二幅互相垂直的斷面聲像圖來完成，也可用鄰近血管、韌帶作為標記,定出病灶的方位。2021/5/760聲像圖的方位體位標志和探頭位置

2021/5/761心臟（見心臟超聲）其他部位縱切面：探頭垂直放置在檢查部位，沿人體長軸掃查由淺入深：圖像上方為淺部（探頭側）下方為深部（遠離探頭側）左側為頭側（探頭的上方）右側為足側（探頭的下方）2021/5/762腹面縱斷面圖圖左為頭端，圖右為足端，圖上為腹，圖下為背。

上腹部縱斷面圖示腹主動脈及腸系膜上動脈2021/5/763橫切面：探頭垂直放置在檢查部位，與人體長軸垂直掃查圖像上方為淺部（探頭側），下方為深部（遠離探頭側），左側為被檢查者的右側，右側為被檢查者的左側。2021/5/764腹面橫斷面圖

圖左為人體右側，圖右為人體左側，圖上為腹，圖下為背。上腹部橫斷面圖示胰腺及其后方大血管2021/5/765冠狀切面：

探頭垂直放置在被檢查者的左或右側，與人體長軸平行掃查圖像上方為探頭側（被檢查者左或右側的淺部）下方為深部，左側為頭側，右側為足側。2021/5/766右腎區(qū)冠狀斷面圖

圖左為腎上極，圖右為腎下極，圖上為腎凸緣，圖下為腎凹緣。右腎冠狀斷面圖2021/5/767左腎區(qū)冠狀斷面圖

圖左為腎上極，圖右為腎下極，圖上為腎凸緣，圖下為腎凹緣。左腎冠狀斷面圖2021/5/7681.外形2.邊界和邊緣回聲3.內部結構特征4.后壁及后方回聲5.周圍回聲增強6.毗鄰關系7.臟器活動情況8.臟器結構的連續(xù)性9.血流的定性分析10.血流的定量分析

組織器官彌漫性病變或占位性病變心臟、血管二維圖像特點CDFIPW、CW2021/5/7691.外形：臟器的形態(tài)輪廓是否正常2021/5/7702.邊界和邊緣回聲腫塊有邊界回聲且顯示光滑完整者為具有包膜的證據(jù)；無邊界回聲和模糊粗糙、形態(tài)不規(guī)則者多為無包膜的浸潤性病變。邊緣回聲強度也有差別，某些結節(jié)狀或團塊狀腫塊周邊環(huán)繞一圈低回聲暗圈，為“暗環(huán)”征（darkring）或周邊為高回聲的邊緣，即“光輪”征（echogenicring）。2021/5/7712021/5/7723.內部結構特征2021/5/7734.后壁及后方回聲

2021/5/7745.周圍回聲強度膨脹性生長病變，其周圍回聲呈現(xiàn)較均勻性增強或血管擠壓移位；浸潤性生長病變其周圍回聲強弱不均或血管走向中斷。肝膿腫其邊緣與正常組織之間出現(xiàn)從高回聲向正?；芈曔^渡的“灰階梯度遞減區(qū)”。2021/5/7756.毗鄰關系胰頭癌壓迫膽總管致肝內外膽管擴張、膽囊腫大以及周圍血管的擠壓移位，淋巴結或遠處臟器轉移