超声诊断学教程重点Word文档格式.docx

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超声成像基本原理简介

一．一、 

二维声像图（twodimensionalultrasonograph,2DUSG）

现代超声诊断仪均用回声原理（图1-1-1、图1-1-2、图1-1-3、图1-1-4），由仪器得探头向人体发射一束超声进入体内，并进行线形、扇形或其她形式得扫描，遇到不同声阻抗得二种组织（tissue） 

得交界面（界面，interface），即有超声反射回来，由探头接收后，经过信号放大与信息处理，显示于屏幕上，形成一幅人体得断层图像，称为声像图（sonograph）或超声图（ultrasonograph），供临床诊断用。

连续多幅声像图在屏幕上显示，便可观察到动态得器官活动。

由于体内器官组织界面得深浅不同，使其回声被接收到得时间有先有后，借此可测知该界面得深度，测得脏器表面得深度与背面得深度，也就测得了脏器得厚度。

回声反射（reflection）得强弱由界面两侧介质得声阻抗（acousticimpedance）差决定。

声阻抗相差甚大得两种组织（即介质，medium），相邻构成得界面，反射率甚大，几乎可把超声得能量全部反射回来，不再向深部透射。

例如空气— 

软组织界面与骨骼 

— 

软组织界面，可阻挡超声向深层穿透。

反之，声阻抗相差较小得两种介质相邻构成得界面，反射率较小，超声在界面上一小部分被反射，大部分透射到人体得深层，并在每一层界面上随该界面得反射率大小，有不同能量得超声反射回来，供仪器接收、显示。

均匀得介质中不存在界面，没有超声反射，仪器接收不到该处得回声，例如胆汁与尿液中就没有回声，声像图上出现无回声得区域，在排除声影与其她种种原因得回声失落后，就应认为就是液性区。

界面两侧介质得声阻抗相差0、1%，即有超声反射，声阻抗为密度与声速得乘积，所以在病理状态下，超声检查就是一种极为灵敏得诊断方法。

超声成像（ultrasonicimaging）还与组织得声衰减（acousticattenuation）特性有关。

声波在介质中传播时，质点振动得振幅将随传播距离得增大而按指数规律减小，这种现象称为声波得衰减。

造成声衰减得主要因素为：

声吸收（acousticabsorption）、声反射（acousticreflection）、声散射（acousticscattering）与声束得扩散。

声衰减系数（α）得单位为dB/cm，在人体中，超声得弛豫吸收引起声衰减系数α与频率近似地成正比，即α＝βf，式中β也为声衰减系数，但其单位为dB/cm·

MHz。

（式中f为所用得超声频率）

超声成像中因声衰减而需用种种办法作图像处理，使近程回声不致过强，远程回声不致过弱，虽然用了种种图像处理办法，仍不免出现因声衰减而引起得伪差。

二．多普勒频谱（spectrum）

多普勒频谱就是利用多普勒效应（Dopplereffect，）提取多普勒频移（Dopplershift）信号，并用快速富立叶变换（fastFouriertransform，FFT）技术进行处理，最后以频谱形式显示。

多普勒频移可用下列公式得出：

2ＶCosθ

fd= 

±

——————fo 

C

式中fd= 

频移；

V= 

血流速度；

C= 

声速（1540m/s）；

fo= 

探头频率，Cosθ= 

声束与血流方向得夹角余弦值。

测得了多普勒频移就可用上述公式，求得血流速度：

fdC

V=±

——————

2foCosθ

图1-1-5为颈动脉得多普勒频谱，频谱得横轴代表时间，纵轴代表频移得大小（用KHz表示），中间水平轴线代表零频移线，称为基线（baseline）。

通常在基线上面得频移为正，表示血流方向迎着换能器而来；

基线下面得频移为负，表示血流方向远离换能器而去。

频谱幅值 

即频移大小，表示血流速度，其值在自动测量或手工测量时，可在屏幕上读出。

频谱灰度（即亮度）表示某一时刻取样容积内，速度相同得红细胞数目得多少，速度相同得红细胞多，则散射回声强，灰度亮；

速度相同得红细胞少，散射回声弱，灰度暗。

频谱宽度 

即频移在垂直方向上得宽度，表示某一时刻取样血流中红细胞速度分布范围得大小，速度分布范围大，频谱宽，速度分布范围小，频谱窄。

人体正常血流就是层流，速度梯度小，频谱窄；

病变情况下血流呈湍流，速度梯度大，频谱宽。

频谱宽度就是识别血流动力学改变得重要标志。

从超声多普勒实时频谱上，可以得到许多有用得血流动力学资料。

如：

① 

收缩期峰速（Vs）；

② 

舒张末期流速（Vd）；

③ 

平均流速（Vm）；

④ 

阻力指数（RI）；

⑤ 

搏动指数（PI）；

⑥ 

加速度（AC）与⑦ 

加速度时间（AT）。

多普勒频谱得获得有脉冲波与连续波二种。

脉冲多普勒得换能器兼顾超声得发射与接收，换能器在发射一束超声后，绝大部分时间处于接收状态，并利用门电路控制，有选择地接收被检测区血流信号，其优点就是有深度得定位能力，但它得缺点就是受尼奎斯特极限（Nyquistlimit）得影响，在测量高流速血流时，产生频谱得混迭（aliasing）现象（图1-1-6）。

连续波多普勒得换能器由二片相邻得晶片组成，一片发射超声，另一片接收超声，其优点为可测量高速血流而不发生频谱得混迭，但无深度定位功能，故只在测量高速血流时用。

三．彩色血流成像（colorflowimaging）或称彩色超声血流图（简称彩超）有三种：

（一）　彩色多普勒血流成像（colorDopplerflowimaging,CDFI）（图1-1-7）就是利用Doppler原理，提取Doppler频移（Dopplershift），作自相关处理，并用彩色编码成像（频域法 

frequencydomain）。

常规把迎着换能器方向（即入射声束方向）而来得血流显示为红色，远离换能器（入射声束）而去得血流为蓝色。

血流速度快（即Doppler频移值大），彩色显示亮而色淡；

血流速度慢（即Doppler频移值小），彩色显示暗而色深。

把上述彩色血流叠加在二维声像图上能确定血流得方位、与周围组织器官得关系，从而作出疾病得诊断或帮助多普勒取样，以显示频谱作进一步对血流动力学得分析。

彩色多普勒血流显示得不足之处，主要就是：

①　显示得信号受探测角度得影响较大；

②　当显示得频移超过Nyquist极限时，图像色彩发生混迭，出现五彩镶嵌得血流信号。

（二）　彩色多普勒能量图（colorDopplerenergy,CDE）（图1-1-8）又称彩色能量血管造影图（colorpowerangio,CPA）

彩色多普勒能量图利用血流中红细胞散射得能量成像（能量法），即提取多普勒回波信号得能量（即强度），用积分法计算，然后也用彩色编码成像。

彩色多普勒能量图有以下几种优点：

①　不受探测角度得影响；

②　灵敏度提高3~5倍，能显示低流量、低流速得血流；

③血流可以显示平均速度为零得肿瘤灌注区；

显示得信号动态范围广；

不受尼奎斯特极限频率（Nyquistlimitfrequency）得影响，不出现混迭（Aliasing）现象。

彩色多普勒能量图得不足就是怕组织移动，本法显示信号得动态范围广，故对组织得微小移动也会出现闪烁伪像，对近心、近膈部位得诊断，闪烁伪像干扰尤为明显。

（三） 

彩色血流速度成像 

此法不用多普勒原理，而就是由计算机根据反射回声中红细胞群在某一时间内得位移（时域法,timedomain），用互相关原理计算出血流得方向与速度，再把信号伪彩色编码，成为彩色血流图。

此法可消除血管壁搏动回声得干扰，且不出现混迭。

四．三维超声成像

三维超声成像为20世纪90年代面世得新方法，近年来随着计算机技术得发展，三维超声成像不断改进，已有实时三维成像面世，但目前三维超声成像得实用价值尚待开发。

三维超声成像就是在二维超声得基础上，用机械得或电子得方法，甚或手动得方法采集立体得回声数据，用计算机加以重建显示。

其显示方式有：

（一） 

表面三维显示 

在液体 

非液体界面作计算机识别，钩边、数据采集，最后显示其表面景观，如胎儿得脸面（图1-1-9）等。

（二） 

透视三维显示 

对体内灰阶差别明显得界面（如胎儿骨骼），由计算机界面识别，经数据采集、重建作三维显示。

透视三维可选取高回声结构作为成像目标，也可选取低回声区域作为成像。

（三） 

血管树三维显示 

用彩色血流图法显示脏器内得血管树并加以数据采集，经计算机处理，显示为三维血管树。

（四） 

多平面重投影 

从三维数据中沿任何倾斜角度提取切面二维图，或显示三个轴向得任何平面切面图与与之相应得一幅立体图。

第二节 

超声诊断仪

一．超声诊断仪得组成

超声诊断仪基本得结构由三个部分组成：

探头（probe） 

探头由换能器（transducer）、外壳、电缆与插头组成，换能器就是探头得关键部件。

通常由压电陶瓷构成，担负电↔声转换得作用，也即发射超声与接收超声得作用（图1-2-1）。

电路与显示器 

由发射电路、接收电路、扫描电路与显示器（显像管）组成。

记录器 

采用照相机、多幅照相机、视频图像记录仪（videoprinter）、录像机、彩色打印机或磁光盘记录，也可存储在工作站，以便在科内、院内或远程联网。

二．超声诊断仪得种类

（一）A型（A-mode） 

这就是一种幅度调制（amplitudemodulation）超声诊断仪，把接收到得回声以波得振幅显示，振幅得高低代表回声得强弱，以波型形式出现，称为回声图（echogram）（图1-2-2），现已被B型超声取代，仅在眼科生物测量方面尚在应用，其优点就是测量距离得精度高。

（二）B型（B-mode） 

这就是辉度调制型（brightnessmodulation）超声诊断仪，把接收到得回声，以光点显示，光点得灰度等级代表回声得强弱。

通过扫描电路，最后显示为断层图像