超声诊断学教程重点Word文档格式.docx

1、超声成像基本原理简介一一、二维声像图（two dimensional ultrasonograph, 2D USG）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

2、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（acoustic impedance）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，

3、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（ultrasonic imaging）还与组织得声衰减（acoustic attenuation）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（acoustic absorptio

4、n）、声反射（acoustic reflection）、声散射（acoustic scattering）与声束得扩散。声衰减系数（）得单位为dB/cm，在人体中，超声得弛豫吸收引起声衰减系数与频率近似地成正比，即f，式中也为声衰减系数，但其单位为dB/cmMHz。（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（Doppler effect，）提取多普勒频移（Doppler shift）信号，并用快速富立叶变换（fas

5、t Fourier transform，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：2Cos fd =foC式中fd =频移；V =血流速度；C =声速（1540m/s）；fo =探头频率，Cos=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：fd C V = 2fo Cos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（base line）。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，

6、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：收缩期峰速（Vs）；舒张末期流速（Vd）；平均流速（Vm）；阻力指数（

7、RI）；搏动指数（PI）；加速度（AC）与加速度时间（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（Nyquist limit）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（color flow

8、 imaging）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（color Doppler flow imaging, CDFI）（图1-1-7）就是利用Doppler原理，提取Doppler频移（Doppler shift），作自相关处理，并用彩色编码成像（频域法frequency domain）。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

9、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：显示得信号受探测角度得影响较大；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（color Doppler energy, CDE）（图1-1-8）又称彩色能量血管造影图（color power angio, 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：不受探测角度得影响；灵敏度提高3 5倍

10、，能显示低流量、低流速得血流；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（Nyquist limitfrequency）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, time domain），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

11、。 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

12、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（video printer）、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（amplitude modulation）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（brightness modulation）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