超聲成像技術(shù)和偽差 超聲成像技術(shù)及偽像 超聲檢驗(yàn)課件

超聲檢查技術(shù)第三章超聲成像技術(shù)及偽像學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握超聲成像的基本要求;超聲顯示方式及其意義；多普勒效應(yīng)的基本概念。2、熟悉彩色多普勒技術(shù)使用注意事項(xiàng)及血流特征；超聲成像中的常見偽像及應(yīng)對(duì)措施。3、了解高脈沖重復(fù)頻率多普勒顯像和組織多普勒顯像。案例導(dǎo)入患者，女，55歲，近一周出現(xiàn)尿頻、尿急，無尿痛。尿常規(guī)（-），腹壁膀胱超聲檢查，聲像圖顯示：膀胱充盈，前壁均勻增厚，側(cè)壁、后壁回聲正常。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么？產(chǎn)生條件？

第一節(jié)超聲成像的基本要求一、超聲成像的分類超聲聲像圖按其成像速度的不同，可分為實(shí)時(shí)成像、靜態(tài)成像和準(zhǔn)實(shí)時(shí)成像。實(shí)時(shí)成像是指掃描成像速度到達(dá)每秒24幀以上的超聲顯像系統(tǒng)。靜態(tài)成像是掃描成像速度每秒幾幀的超聲顯像系統(tǒng)。準(zhǔn)實(shí)時(shí)成像是介于兩者之間的。二、聲束聚焦

為提高超聲的側(cè)向和橫向分辨力，通過一些手段對(duì)聲束的分布加以限制，使焦區(qū)的聲束變窄，這種方法就是聲束聚焦，有非電子聚焦和電子聚焦兩種方法。

非電子聚焦：分為聲透鏡聚焦、聲反射鏡聚焦和壓電材料凹面聚焦，焦點(diǎn)位置固定，主要用來提高橫向分辨力。

電子聚焦：多振子通過相位控制實(shí)現(xiàn)聚焦，主要改善縱向分辨力，焦點(diǎn)位置可變，可采用分段式聚焦或者折線式聚焦。三、對(duì)數(shù)放大器及功能

超聲的反射和散射都可以形成回聲，超聲回聲的振幅特別大，最大的可達(dá)1000000倍以上。為了使強(qiáng)弱回聲信號(hào)都能清楚地識(shí)別和顯示，需要超聲顯像系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍達(dá)到80-120dB,要對(duì)這么大范圍的信號(hào)進(jìn)行有效響應(yīng)，線性系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)，通常利用對(duì)數(shù)放大器完成。1、對(duì)強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行壓縮以保證信號(hào)失真度??；2、對(duì)弱信號(hào)有效方法以保證信號(hào)不丟失；3、對(duì)噪聲的抑制以保證系統(tǒng)具有較高的信噪比。四、時(shí)間增益補(bǔ)償/深度增益補(bǔ)償

由于生物組織對(duì)超聲的衰減作用，相同的病變?cè)诓煌疃鹊幕芈暠憩F(xiàn)出現(xiàn)差異，為了對(duì)不同深度的相同病變?nèi)阅塬@得相近的聲像圖表示，可以通過時(shí)間增益補(bǔ)償/深度增益補(bǔ)償（TGC/DGC）來進(jìn)行回聲信號(hào)強(qiáng)度的補(bǔ)償。中間位置前后場(chǎng)均抑制前場(chǎng)抑制后場(chǎng)增強(qiáng)TGC調(diào)節(jié)前后圖像

五、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換

數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換（DSC）時(shí)關(guān)于信號(hào)顯示的一種技術(shù)。聲像圖先經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字信號(hào)，送入存儲(chǔ)器。經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換，形成模擬信號(hào)，正確地在屏幕上顯示出來。通過數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換，可以將聲像信號(hào)數(shù)字化，以便進(jìn)行信號(hào)的各種后處理，提高聲像圖的分辨力。

六、后處理

超聲后處理是指根據(jù)診斷需要，對(duì)數(shù)字化聲像圖所采取的不同的變換方式進(jìn)行處理，改變聲像圖的輸出表現(xiàn)，使變換后的聲像圖更利于診斷分析。常用的有7種：線性處理、對(duì)數(shù)處理、指數(shù)處理、S形曲線處理、反S形曲線處理、窗口提升處理和窗口抑制處理。七、灰階處理

灰階處理是用于聲像圖顯示的轉(zhuǎn)換方式，以不同的亮度級(jí)別來對(duì)應(yīng)回聲的振幅強(qiáng)弱，將信號(hào)的強(qiáng)弱變換成聲像圖的亮暗程度。

灰階數(shù)越大，系統(tǒng)能夠區(qū)別振幅變化的能力就越強(qiáng)?；译A數(shù)是由超聲系統(tǒng)規(guī)定的位數(shù)所決定的，呈2的指數(shù)關(guān)系。如4位可顯示16層灰階，6位64層灰階，8位256層灰階?；译A處理能力由系統(tǒng)位數(shù)決定，位數(shù)越大灰階處理能力越強(qiáng)，聲像圖層次越豐富，在聲像圖的顯示中可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二節(jié)超聲顯示方式及其意義一、脈沖回聲法（一）脈沖回聲超聲顯示的基本工作原理1.發(fā)射由探頭發(fā)射脈沖頻率在500HZ以上的短脈沖超聲。2.接受接受回聲信號(hào)，并做對(duì)數(shù)放大處理。3.處理進(jìn)行數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換，將模擬回聲信號(hào)轉(zhuǎn)變了數(shù)字信號(hào)，并最終轉(zhuǎn)換成電視劇制式掃描模式信號(hào)。4.顯示在監(jiān)視器上顯示圖形信號(hào)，包括振幅顯示和灰度顯示。一、脈沖回聲法（二）常用的脈沖回聲法超聲顯示根據(jù)工作方式的不同又分為振幅調(diào)制型、輝度調(diào)制型和活動(dòng)顯示型三種類型：1．振幅調(diào)制型，簡稱A型。2．輝度調(diào)制型，簡稱B型。3．活動(dòng)顯示型，簡稱M型。1、振幅調(diào)制型（簡稱A型）---主要通過分析回聲振幅的分布來獲得組織的特征信息。由于其只能顯示某一方向上的回聲振幅信號(hào)，屬一維顯示，目前臨床已較少使用。A型超聲采用單聲束脈聲在傳播過程中遇到的各個(gè)界面產(chǎn)生散射和反射，以回聲信號(hào)的振幅大小在示波屏上表示出來。橫軸是時(shí)間軸，自左向右代表回聲時(shí)間的先后順序，也代表組織的深淺；縱軸是信號(hào)軸，表示聲束在傳播途徑中產(chǎn)生的回升信號(hào)振幅的大小。2、輝度調(diào)制型（B型）——也被稱為超聲斷層顯示，顯示二維斷層聲像圖，與A型不同之處是回聲以光點(diǎn)的形式顯示，回聲信號(hào)的強(qiáng)弱以光點(diǎn)亮度表示。

B型超聲單條超聲在傳播途徑中遇到的各個(gè)界面，產(chǎn)生一系列的散射和反射，探頭接收回聲信號(hào)，以光點(diǎn)的形式在顯示屏上顯示，回聲強(qiáng)光點(diǎn)亮，回聲弱光點(diǎn)暗。光點(diǎn)按照回聲的先后順序在顯示屏縱軸上自上而下排列，形成以各方向上的信息線，多條線構(gòu)成切面圖像。3、M型超聲（活動(dòng)顯示型）---縱軸表示檢查的距離，橫軸表示檢查持續(xù)的時(shí)間，具有距離-時(shí)間的圖像特性，被應(yīng)用于心臟檢查。

M型超聲探頭沿著某一方向發(fā)射單聲束超聲，接收回聲信號(hào)以光點(diǎn)輝度的形式在顯示器縱軸上表示，顯示界面與探頭之間的距離隨著時(shí)間變化而變化的曲線，即“距離-時(shí)間”M型超聲圖像。縱軸表示檢查的距離，橫軸表示檢查持續(xù)的時(shí)間。二、差頻回聲法

（一）差頻回聲法的工作原理

1.發(fā)射探頭發(fā)射固定頻率的超聲

2.接收接收頻率改變了的回聲信號(hào)

3.處理利用多普勒效應(yīng)，比較發(fā)射和接收的超聲頻率差。

4.顯示根據(jù)不同的工作方式顯示不同的差頻聲像圖，將差頻信號(hào)在顯示器是顯示，分為頻譜和彩色編碼多普勒

二、差頻回聲法

（二）差頻回聲法的分類：1.頻譜多普勒超聲

根據(jù)發(fā)射超聲方式的不同，可分為脈沖多普勒和連續(xù)多普勒，兩者均顯示一維頻譜信號(hào)。（后續(xù)詳細(xì)講解）二、差頻回聲法

2.彩色多普勒超聲：

原理與脈沖多普勒相同，采用選通門進(jìn)行多點(diǎn)采集和自相關(guān)技術(shù)，顯示二維頻譜信號(hào)的目標(biāo)速度，大小以灰階表示，方向以顏色編碼表示，通常以紅色表示朝向探頭方向流動(dòng)的血流，以藍(lán)色表示背離探頭方向流動(dòng)的血流，以亮度表示血流的速度。三、時(shí)距測(cè)速法四、非線性血流成像法五、其他：彈性成像、超聲造影、三維超聲、四維超聲、超聲CT。新技術(shù)乳腺腫瘤彈性成像三維超聲顯示胎兒面部三維超聲顯示雙角子宮新技術(shù)三維超聲心動(dòng)圖測(cè)量左室容積和評(píng)價(jià)心功能右房破裂超聲造影A.造影前；B.造影后

第三節(jié)多普勒血流顯像基礎(chǔ)6/10/20231842年，奧地利數(shù)學(xué)家天文學(xué)家，克約斯琴·約翰·多普勒發(fā)現(xiàn)，當(dāng)星球與地球近向運(yùn)動(dòng)時(shí)，光色向光譜的紫色端移位，表明光波頻率增高；向紅色方向移位，表明光波頻率降低。其差稱為多普勒頻移。這種物理學(xué)效應(yīng)命名為多普勒效應(yīng)。

此也適用于各種類型的波源和接受器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

課程思政6/10/2023一、多普勒效應(yīng)1.定義:當(dāng)波源與接收器作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器接收的聲波頻率與聲源發(fā)出的波的頻率不一致,當(dāng)兩者距離隨著時(shí)間而變近時(shí)，接受器接受的頻率升高，反之降低，這一現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。這種頻率的變化被稱為多普勒頻移。

探頭發(fā)出入射超聲頻率fo，接收頻率差為fd，超聲聲速為c，被檢查目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度υ，fo和c固定不變，正負(fù)號(hào)指是表示運(yùn)動(dòng)同向或者反向。通過傅里葉變換可以得到：υ=∣ū∣cosθ，∣ū∣是真實(shí)目標(biāo)速度，υ為計(jì)算速度，cosθ越接近1，計(jì)算的速度越接近目標(biāo)的真實(shí)速度。當(dāng)θ＜30°時(shí)，計(jì)算速度與真實(shí)速度差值小于13%；當(dāng)θ＞60°時(shí)，誤差就急劇增加了。所以實(shí)際操作過程中應(yīng)該盡量使超聲聲束與檢查目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向平行。3.多普勒超聲診斷應(yīng)用多普勒超聲成像技術(shù)分為頻譜多普勒成像和彩色多普勒成像兩種形式。頻譜圖的橫軸表示被檢查目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，單位為秒，縱軸表示頻移的大小，通常換成運(yùn)動(dòng)速度，單位為米/秒，頻譜圖可以提供檢查目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的方向、平均流速、峰值流速等流體動(dòng)力學(xué)信息。頻譜多普勒又分為脈沖多普勒、連續(xù)多普勒和高脈沖波重復(fù)頻率多普勒等成像方式。二、脈沖多普勒PW1.單個(gè)換能器。2.距離選通：通過選擇不同時(shí)間延遲，得到來自不同深度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的反射信號(hào)，提供深度信息，進(jìn)行定位診斷。3.取樣容積：取樣目標(biāo)所在區(qū)域。4.奈奎斯特頻率極限：當(dāng)取樣頻率固定，被檢測(cè)目標(biāo)的頻率超過一定值時(shí)就出現(xiàn)頻率失真，因此脈沖多普勒成像受脈沖重復(fù)頻率的限制，即脈沖重復(fù)頻率必須大于被檢測(cè)目標(biāo)頻率的兩倍。通常將脈沖重復(fù)頻率的1/2稱為奈奎斯特頻率極限。三、連續(xù)多普勒CW1.雙晶片探頭。2.最大測(cè)速：理論上可以測(cè)得取樣頻率無窮大，但受數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作速度的限制，最大速度一般不超過10m/s，但這完全滿足臨床需要。3.沒有距離選通，不能進(jìn)行定位診斷。連續(xù)多普勒使聲束傳播方向上所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的頻移都記錄了下來，因此無法確定聲束內(nèi)回聲信號(hào)的深度來源。四、高脈沖重復(fù)頻率多普勒HPRF當(dāng)探頭在發(fā)射一組超聲脈沖波之后，沒等到取樣容積的回聲信號(hào)返回到探頭，就再次發(fā)射新的超聲脈沖，然后接受到的回聲信號(hào)使第一組脈沖的回聲，相當(dāng)于在固定脈沖中插入新的信號(hào)，提高了發(fā)射脈沖的頻率。根據(jù)

頻移增加了一倍，隨著脈沖重復(fù)頻率的成倍增加，最大可測(cè)速度也成倍增加了。

但實(shí)際超聲診斷儀上，最多可以增加到三倍，而且定位準(zhǔn)確性不如PW，質(zhì)量也不如PW。五、彩色多普勒血流顯像CDFI

1.概念：對(duì)感興趣的目標(biāo)區(qū)采用自相關(guān)技術(shù)處理，進(jìn)行彩色編碼，將二維彩色信息疊加到二維灰階圖像的相應(yīng)區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相結(jié)合的實(shí)時(shí)顯示。2.原理：紅迎藍(lán)離。紅色迎向探頭，藍(lán)色背離探頭。明亮的色彩代表速度快，深暗的色彩代表速度慢。

3.優(yōu)點(diǎn)：二位切面直觀顯示血流方向、速度和狀態(tài)。更直觀。

缺點(diǎn)：①平均血流速度，對(duì)血流得定量分析不如CW和PW。

②彩色血流成像的幀頻低于灰階超聲幀頻，二維圖像質(zhì)量下降。

③受超聲入射角以及頻移的影響，當(dāng)頻移超過奈奎斯特頻率極限時(shí)候出現(xiàn)混疊，表現(xiàn)為彩色逆轉(zhuǎn)。六、正常多普勒血流特征

1.血流性質(zhì)2.血流方向3.血流時(shí)相七、多普勒超聲檢查內(nèi)容及指標(biāo)

縱軸是頻移軸，橫軸是時(shí)間軸。

收縮期最大血流速度PSV，舒張期最大血流速度EDV，平均血流速度MV，加速度AV，加速時(shí)間AT，阻力指數(shù)RI，搏動(dòng)指數(shù)PI。

RI=（PSV-EDV）/PSVPI=（PSV-P-P）/MVP-P是舒張期最低血流速度MV是平均血流速度

第四節(jié)超聲偽像案例討論患者，男，65歲，健康查體，肝膽腎超聲檢查顯示，肝內(nèi)膈肌附近類一圓形高回聲，大小約3.8cm×3.2cm×3.1cm，內(nèi)部回聲均勻，邊緣光滑，在膈肌另一側(cè)也顯示與之類似的高回聲，請(qǐng)問上述顯像屬于哪種超聲偽像？分析產(chǎn)生機(jī)制、產(chǎn)生條件以及應(yīng)對(duì)措施。一、混響效應(yīng)1．產(chǎn)生機(jī)制:聲束掃查體內(nèi)平滑大界面時(shí)，反射回波能量大部分被探頭接收形成回聲影像，小部分聲能會(huì)在探頭表面反射，第二次進(jìn)入體內(nèi)，形成微弱的二次圖像。

2.常見于：膀胱前壁、膽囊底部及大囊腫前壁，易被誤認(rèn)為壁的增厚、分泌物或者腫瘤。

混響偽差二、振鈴效應(yīng)

1．產(chǎn)生機(jī)制:當(dāng)聲束掃查到軟組織與含氣組織或液體與結(jié)晶體界面處時(shí)，由于聲阻抗相差甚大，造成聲束在軟組織內(nèi)來回往返多次反射。每一次往返在聲像圖上顯示為長條狀多層重復(fù)紋路分布明亮帶狀回聲，形似彗星尾巴，又叫彗星尾征。2.常見于：胃腸道及肺部氣體、宮內(nèi)節(jié)育器以及膽囊壁內(nèi)的膽固醇小體后方。

振鈴偽差三、鏡像效應(yīng)1．產(chǎn)生機(jī)制：當(dāng)聲束遇到深部光滑大界面時(shí)，界面處的強(qiáng)反射聲束又作為第二聲源對(duì)界面上方的反射體進(jìn)行照射，形成于光學(xué)鏡像類似的虛像。

2.常見于：橫膈附近。淺測(cè)為實(shí)像，深者為虛像。鏡像偽差四、側(cè)壁失落效應(yīng)1．產(chǎn)生機(jī)制：入射角較大造成反射聲束不能返回探頭所產(chǎn)生的偽像。

2.常見于：囊腫和血管的側(cè)壁，聲像圖上可清晰顯示細(xì)薄的前后壁，但是側(cè)壁不能顯示。側(cè)壁失落偽像五、后壁增強(qiáng)效應(yīng)

1．產(chǎn)生機(jī)制：TGC“過補(bǔ)償”造成組織器官后壁聲強(qiáng)過大產(chǎn)生的偽像。

2.常見于：囊腫、膿腫及其他含液結(jié)構(gòu)后壁及后方；某些小腫物比如小肝癌后壁也可以見后壁增強(qiáng)效應(yīng)6/10/2023

六、聲影1．產(chǎn)生機(jī)制：前方組織結(jié)構(gòu)聲衰減很大時(shí)（骨骼、結(jié)石、氣體、鈣化灶等）造成后方組織無聲能或者聲能極少，即使TGC正補(bǔ)償，后方仍顯示為無回聲或者低回聲的平直條狀區(qū)。

2．聲影的形狀與掃查組織在聲場(chǎng)中的位置、掃查組織與周圍的聲束關(guān)系及掃擦組織曲率有關(guān)。超聲聲影6/10/2023七、旁瓣效應(yīng)1．產(chǎn)生機(jī)制第一旁瓣成像重疊效應(yīng)所產(chǎn)生的偽差。中心為主瓣，周圍對(duì)稱分布旁瓣，在主瓣掃查成像時(shí)，旁瓣也能成像，表現(xiàn)為各種虛線或者虛像，稱為旁瓣效應(yīng)。

2．常見于：子宮、膽囊、橫膈等，表現(xiàn)為膀胱無回聲區(qū)出現(xiàn)薄紗弧帶狀，膽囊無回聲區(qū)內(nèi)的斜形細(xì)小點(diǎn)狀