超聲診斷的基本原理和應(yīng)用

超聲診斷的基本原理和應(yīng)用福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院黃志堅超聲診斷的基本原理和應(yīng)用一、基本概念超聲波（ultrasoundwave）是每秒振蕩次數(shù)（即振動頻率）在20000赫茲（HZ）以上，超過人耳聽閾的聲波，簡稱超聲。人耳可聽到振蕩頻率在20－20000HZ的聲波，醫(yī)用超聲波是在0.8－10兆赫茲（即每秒振蕩0.8－10百萬次）的超聲波，低于20HZ的叫次聲波。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用

醫(yī)用超聲是由探頭（即換能器）內(nèi)的特制晶片在主機所加的高頻（在20000HZ以上）交變電場作用下沿一定的方向作強烈的壓縮和拉伸振動，使電振蕩轉(zhuǎn)換為機械運動，從而產(chǎn)生縱波。這種由逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的高頻脈沖波或連續(xù)波即為超聲波。壓電效應(yīng)（在獸醫(yī)超聲診斷方面）可簡單解釋為機械壓力和電能通過超聲波的介導(dǎo)而相互發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。壓電效應(yīng)的發(fā)生必需借助具有良好壓電性質(zhì)的晶體物質(zhì)，即壓電晶片（Piezoelectricwafer），如石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、硫酸鋰等，最常見的是鋯鈦酸鉛。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用二、超聲的傳播特點向其它物理波一樣，超聲波在介質(zhì)中傳播時亦發(fā)生透射、反射、繞射、散射、干涉及衰減等現(xiàn)象。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用(一）透射Transmission超聲可以穿過某一介質(zhì)或通過兩種介質(zhì)的界面而進入第二種介質(zhì)內(nèi)稱為超聲的透射（Transmission）。除介質(zhì)外，決定超聲透射能力的主要因素是超聲的頻率和波長。超聲頻率越大，其透射能力（穿透力）越弱，探測的深度越淺；超聲頻率越小，波長越長，其穿透力越強，探測的深度越深。因此，臨床上進行超聲探查時，應(yīng)根據(jù)探測組織器官的深度及所需的圖像分辨力選擇不同頻率的探頭。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用超聲波反射的強弱主要取決于形成聲學(xué)界面的兩種介質(zhì)的聲阻抗差值，聲阻抗差值越大，反射強度越大，反之則小。兩種介質(zhì)的聲阻抗差值只需達到0.1%，即兩種物質(zhì)的密度（Density）差值只要達到0.1%，超聲就可在其界面上形成反射，反射回來的超聲稱回聲（Echo）。反射強度通常以反射系數(shù)表示：

反射系數(shù)=反射的超聲能量/入射的超聲能量。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用空氣的聲阻抗值為0.000428，軟組織的聲阻抗值為1.5，二者聲阻抗值相差約4000倍，故其界面反射能力特別強。臨床上在進行超聲探測時，探頭與動物體表之間一定不要留有空隙，以防聲能在動物體表大量反射而沒有足夠的聲能達到被探測的部位。這就是超聲探測時必須使用耦合劑（CouplingMedium）的原因。超聲診斷的基本依據(jù)就是被探測部位回聲狀況。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（三）

繞射Diffraction超聲遇到小于其波長一半的物體時，會繞過障礙物的邊緣繼續(xù)向前傳播，稱繞射或衍射（Diffraction）。實際上，當(dāng)障礙物與超聲的波長相等時，超聲即可發(fā)生繞射，只是不很明顯。根據(jù)超聲繞射規(guī)律，在臨床檢查時，應(yīng)根據(jù)被探查目標(biāo)的大小選擇適當(dāng)頻率的探頭，使超聲波的波長比探查目標(biāo)小得多，使超聲波在探查目標(biāo)上不發(fā)生繞射，把比較小的病灶也檢查出來，提高分辨力。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（四）

超聲的散射與衰減Attenuation超聲在介質(zhì)內(nèi)傳播時，會隨著傳播距離的增加而減弱，這種現(xiàn)象稱作超聲衰減（Attenuation）。引起超聲衰減的原因是：（1）超聲束的擴散以及在不同聲阻抗街面上發(fā)生的反射、折射、散射等，使主聲束方向上的聲能減弱；（2）超聲在傳播介質(zhì)中，由于介質(zhì)的粘滯性（內(nèi)摩擦力）、導(dǎo)熱系數(shù)和溫度等的影響，使部分聲能被吸收（聲能吸收），從而使聲能降低。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用聲能的衰減與超聲頻率和傳播距離有關(guān)。超聲頻率越高，傳播距離越遠(yuǎn)，聲能的衰減，特別是聲能的吸收衰減越大；反之，聲能衰減越小。動物體內(nèi)血液對聲能的吸收最小，其次是肌肉組織、纖維組織、軟骨和骨骼。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（五）

多普勒效應(yīng)HristianDoppler（1803-1853）發(fā)現(xiàn)，聲源與反射物體之間出現(xiàn)相對運動時，反射物體所接收到的頻率與聲源所發(fā)出的頻率不一致，當(dāng)聲源向著反射物體運動時，聲音頻率升高，反之降低，此種頻率發(fā)生改變（頻移）的現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)（DopplerEffect）。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用頻移的大小取決于聲源與反射物體間相對運動速度。速度越大，頻移越大，反射物體所接收的聲音頻率增高的越多，聲響越強；聲源與反射物體反向運動時，反射物體所接收的聲音頻率比聲源發(fā)射的頻率要小，故反射物體所接受的聲音比實際音響要小。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用三、超聲的分辨性能（一）超聲的顯現(xiàn)力DiscoverableAbility顯現(xiàn)力是指超聲能檢測出物體大小的能力。能被檢出物體的直徑大小常作為超聲顯現(xiàn)力的大小，能被檢出的最小物體直徑越大，顯現(xiàn)力越?。荒鼙粰z出的物體直徑越小，顯現(xiàn)力越大。理論上講，超聲的最大顯現(xiàn)力是波長的一半，如5.0MHz的超聲波長為3.0mm，其顯現(xiàn)力為1.5mm。實際上，病灶要比超聲波波長大數(shù)倍時才能發(fā)生明顯的反射，故超聲頻率越高，波長越短，其顯現(xiàn)力也越高，但穿透能力會降低。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用不同頻率超聲與顯現(xiàn)力的關(guān)系頻率（MHz）

2.252.55.07.010顯現(xiàn)力（mm）

3.353.01.51.050.75超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（二）超聲的分辨力超聲的分辨力（ResolutionofUltrasound）是在超聲能夠區(qū)分兩個物體間的最小距離。根據(jù)方向不同，將分辨力分為：橫向分辨力或側(cè)分辨力（LateralResolution）；縱向分辨力（DepthResolution）或軸向分辨力（AxialResolution）。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用1、橫向分辨力LateralResolution

橫向分辨力是指超聲能分辨與聲束相垂直的界面上兩物體（或病灶）間的最小距離，以mm計。決定超聲橫向分辨力的因素是聲束直徑，聲束直徑小于兩點間的距離時，就能區(qū)分這兩個點；聲束直徑大于兩點間的距離時，兩個點在屏幕上就會變?yōu)橐粋€點。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用

決定聲束直徑的主要因素是探頭中的壓電晶片界面的大小和超聲發(fā)射的距離。壓電晶片發(fā)射出的超聲以近圓柱體的形式向前傳遞，這被稱為超聲波的束射性；隨著傳播距離的加大，聲束直徑會因為聲束的發(fā)散而加大，但近探頭處聲束直徑略同于壓電晶片的直徑。如用聚焦探頭，超聲發(fā)出后，聲束直徑會逐漸變小，在焦點處變的最小，隨后又增大。高頻超聲可以增加近場。因而，為提高橫向分辨力，可使用高頻聚焦探頭。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用2、縱向分辨力DepthResolution：縱向分辨力是指聲束能夠分辨位于超聲軸線上兩物體（或病灶）間的最小距離。決定縱向分辨力的因素是超聲的脈沖寬度，脈沖寬度越小，分辨力越高；脈沖寬度越大，分辨力越低。超聲的縱向分辨力約為脈沖寬度的一半。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用脈沖寬度Impulsewidth是超聲在一個脈沖時間內(nèi)所傳播的距離，即脈沖寬度=脈沖時間×超聲速度。超聲在動物體組織內(nèi)傳播速度越為1.5ⅹ108mm/s，決定脈沖時間的一個因素是超聲頻率。頻率越高，脈沖時間越短，脈沖寬度越小，超聲的縱向分辨力越大，反之，則越小。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（三）超聲的透入深度Transmittingdepth超聲頻率frequency越高，其顯現(xiàn)力和分辨力越強，顯示的組織結(jié)構(gòu)或病理結(jié)構(gòu)越清晰；但頻率越高，其衰減也越顯著，透入的深度就會大為下降。因而，探測淺表部位的組織或病灶時，應(yīng)盡可能選用高頻探頭，探測較深部位的組織或病灶時應(yīng)盡可能選用高頻探頭。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用脈沖寬度不僅決定縱向分辨力，也決定了超聲能檢測的最小深度。脈沖從某一組織或病灶反射后被換能器所接收，超聲這一往返時間等于二倍的深度除以超聲速度，即脈沖往返時間=2×深度/聲速velocityofsound。探測的組織或病灶與探頭的距離應(yīng)大于1/2脈沖寬度，才能被檢出，小于1/2脈沖寬度的近場稱為盲區(qū)，實際上，盲區(qū)深度比脈沖寬度的1/2要大數(shù)倍。盲區(qū)內(nèi)的組織或病灶不能被檢出。解決的方法：（1）加大探頭的頻率，（2）在體表與探頭之間增加墊塊。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用四、聲像圖

B型超聲診斷儀所顯示的切面圖像稱聲像圖（Sonography），B型、M型和D型超聲的回聲在監(jiān)視屏上以光點的形式表現(xiàn)出來，從而組成聲像圖。聲像圖上的光點狀態(tài)是超聲診斷的重要或唯一依據(jù)。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（一）

回聲強度回聲強度（EchoIntensity）是指聲像圖中光點的亮度或輝度（Brightness）。回聲強度是由回聲振幅（EchoAmplitude）的高低決定的，回聲振幅越高，輝度越高，反之則低?；芈晱姸瓤捎没译A（GrayScale）衡量。1.弱回聲或低回聲：指光點輝度低，有衰竭現(xiàn)象。2.中等回聲或等回聲：指光點輝度等于正常組織的回聲強度（輝度）。3.較強回聲或回聲增強：指輝度高于正常組織器官的回聲強度（輝度）。4.強回聲或高回聲：明亮的回聲光點，伴有聲像或二次、多次回聲。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（二）

回聲次數(shù)1、無回聲：即在正常靈敏度條件下回聲光點的現(xiàn)象，無回聲區(qū)域又稱作暗區(qū)。1）液性暗區(qū)：超聲不在液體中反射，加大靈敏度后暗區(qū)內(nèi)仍不出現(xiàn)光點：如為渾濁的液體，加大靈敏度后出現(xiàn)少量光點。四壁光滑的液性病灶多出現(xiàn)二次回聲且周邊光滑、完整。

2）衰減暗區(qū)：由于聲能在組織器官內(nèi)被吸收而出現(xiàn)的暗區(qū)稱為衰減暗區(qū)，加大靈敏度后可出現(xiàn)少數(shù)較暗的光點；嚴(yán)重衰減時，即使加大靈敏度也不會出現(xiàn)光點。

3）實質(zhì)性暗區(qū)：均一的組織器官內(nèi)因沒有足夠大的聲學(xué)界面而無回聲，出現(xiàn)實質(zhì)性暗區(qū)；如加大靈敏度，則出現(xiàn)不等量的回聲且分布均勻。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用2、稀疏回聲光點稀少且小，間距在1.0厘米以上。3、較密回聲光點較多，間距0.5~1.0厘米之間。

4、密集回聲光點密集且明亮，間距0.5厘米以下。

超聲診斷的基本原理和應(yīng)用（三）回聲形態(tài)回聲形態(tài)指聲像圖上光點形態(tài)。1、光點：細(xì)而圓的點狀回聲。2、光斑：稍大的點狀回聲。3、光團：回聲光點以團塊狀出現(xiàn)。4、光片：回聲呈片狀。5、光條：回聲呈細(xì)而長的條帶狀。6、光帶：回聲為較寬的條帶狀。7、光環(huán)：回聲呈環(huán)狀，光環(huán)中間較暗或為暗區(qū)，如胎兒頭部回聲。有些器官或病灶內(nèi)部出現(xiàn)回聲稱為內(nèi)部回聲。光環(huán)是周邊回聲的表現(xiàn)。8、光暈：光團周圍形成暗區(qū)，如癌癥結(jié)節(jié)周邊回聲。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用五、獸醫(yī)超聲診斷儀獸醫(yī)超聲診斷儀的種類很多，不論什么樣的超聲診斷儀都是由探頭、主機、信號顯示、編輯及記錄系統(tǒng)組成。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用探頭類型：電子線陣探頭是一種線陣（linear）探頭，由64至256片壓電晶片組成，發(fā)射的聲束為矩形；電子相控陣探頭是一種扇掃（Sector）探頭，多由32個壓電晶片組成，發(fā)射的聲束為扇形。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用B型（Brightnessmode）超聲診斷法：超聲斷層顯像法（Ultrasonotomography）,輝度調(diào)制型超聲診斷法，簡稱B型（B-mode）超聲或B超。B型超聲診斷法是將回聲信號以光點明暗，即灰階（Grayscale）的形式顯示出來。光點的強弱反應(yīng)回聲界面反射和衰減超聲的強弱。這些光點、光線、光面構(gòu)成了被探測部位二維斷層圖像或切面圖像，這種圖像稱為聲像圖(Sonography)。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用超聲診斷的基本原理和應(yīng)用

六、超聲的臨床應(yīng)用

超聲檢查作為一種快速、準(zhǔn)確、安全、無損傷的診斷方法，以其直觀性、真實性等特點，已廣泛用于畜牧業(yè)生產(chǎn)和動物疾病診斷，在一些發(fā)達國家已成為一種常規(guī)診斷方法。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用(1)臟器的數(shù)值(形態(tài)、大小、物理性狀)和體表投影位置超聲診斷的基本原理和應(yīng)用肝膽系統(tǒng)用3.5MHz扇掃探頭從劍狀軟骨后方向前掃查用5.0MHz線陣探頭從12-13肋間向?qū)?cè)前外方掃查膈線膽囊液性暗區(qū)心臟肝實質(zhì)性暗區(qū)膽總管分支膽囊后方增強影超聲診斷的基本原理和應(yīng)用肝膽系統(tǒng)用3.5MHz扇掃探頭從劍狀軟骨后方向前掃查用5.0MHz線陣探頭從12-13肋間向?qū)?cè)前外方掃查膈線膽囊液性暗區(qū)心臟肝實質(zhì)性暗區(qū)膽總管分支膽囊后方增強影超聲診斷的基本原理和應(yīng)用脾胃左側(cè)肋弓后上部縱切面左側(cè)肋弓后下部斜切面脾頭胃大彎部脾尾胃幽門部超聲診斷的基本原理和應(yīng)用腎左腎縱切面右腎橫切面左腎∶于左側(cè)2-4腰椎橫突下方作橫切和縱切可顯現(xiàn)左腎右腎∶于右側(cè)12肋下至第二腰椎橫突下方可探查到右腎超聲診斷的基本原理和應(yīng)用心臟于左側(cè)肘下5-8肋間可清晰地顯現(xiàn)心跳，不同切面可找到心房、心室、房室間隔及二、三尖瓣，配合M超可辯別各部位的活動情況。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用

膀胱于恥骨前緣作橫切面前后滑行掃查可探查膀胱全貌，作縱切面可見膀胱頸和膀胱底超聲診斷的基本原理和應(yīng)用陰莖隔水袋作縱切或橫切面滑行掃查，左橫右縱海綿體陰莖骨并帶聲影水袋尿道縱斷面超聲診斷的基本原理和應(yīng)用

卵巢、子宮橫切面縱切面超聲診斷的基本原理和應(yīng)用動物妊娠診斷、死胎鑒別和分娩監(jiān)護超聲診斷的基本原理和應(yīng)用豬妊娠測定的方法和部位。帶充電電池的便攜式B超方便現(xiàn)場操作。在最后乳頭后外側(cè)朝向?qū)?cè)上方探到膀胱后向前滑行掃查。超聲診斷的基本原理和應(yīng)用18天妊娠圖像（豬）