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超声基础知识.doc1

时间:2010-12-03


第一章、超声诊断物理基础
第一节 超声波的概念
一、超声波的基本概念 超声波的基本概念
1、声波的性质 超声波是指频率超过人耳听觉范围 (20~20000HZ)的高频声波,即:频率>20000HZ 的机械(振动) 波。 超声波不能在真空中传播,超声波的振态在固体中有纵波、 横波、表面波、瑞利波、板波等多种振态,而在液体和气体中只 有纵波振态,在超声诊断中主要应用超声纵波。 2、 诊断常用的超声频率范围 2~10MHZ(1MHZ=106HZ) 3、超声波属于声波范畴它具有声波的共同物理性质 ①方式------必须通过弹性介质进行传播 在液体、气体和人体软组织中的传播方式为纵波(疏密波) 具有反射、折射、衍射、散射特性,以及在不同介质中(空气、 水、软组织、骨骼)分别具有不同的声速和不同的衰减等 ② 声 速 ------ 在 不 同 介 质 中 , 声 速 有 很 大 差 别 : 空 气 (20℃)344m/s,水(37℃)1524m/s,肝 1570m/s,脂肪 1476m/s,颅骨 3360m/s 人体软组织的声速平均为 1540m/s,与水的声速相近。 骨骼 的声速最高相当于软组织平均声速的 2 倍以上

三、声场 声场
(一)超声场概念 超声场是指发射超声在介质中传播时其能量所达到的 空间。超声场简称声场,又可称为声束。 (二)声场特性 1、① 扫描声束的形状、大小(粗细)及声束本身的能量分 布,随所用探头的形状、大小、阵元数及其排列、工作频率(超 声波长) 、有无聚焦以及聚焦的方式不同而有很大的不同 ②声束还受人体组织不同程度吸收衰减、反射、折射和散射 等影响即超声与人体组之间相互作用的影响。 2、声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成 超声成像主要依靠探头发射高度指向性的主瓣并接收回声; 旁瓣的方向总有偏差,容易产生伪像。 3、声场可分为近场和远场两部分 声束集中,呈圆柱形。其直径接近于探头直径(较粗)其 近场 声束集中,呈圆柱形 长度取决于超声频率和探头的半径公式如下:L=(2r ? f)/c ; L 为近场长度;r 为振动源半径;f 为频率;c 为声束 近场虽呈规则的圆柱形, 但实际上由于旁瓣的相互干扰作 用,其横断面上的声能分布很不均匀,以致可以影响或严重影响 诊断 声束扩散,呈喇叭形。远场声束向周围空间扩散, 远场 声束扩散,呈喇叭形。远场声束向周围空间扩散,其直 径不断增加(更粗大) 但其横断面上的能量分布比较均匀。 ,但其横断面上的能量分布比较均匀 径不断增加(更粗大) 但其横断面上的能量分布比较均匀。 , 声束向两侧扩散的角度称为扩散角(2 ) ,向其一侧扩散的 角度称为半扩散角(θ)。声束的扩散角愈小,指向性愈好。 声束的扩散角愈小, 声束的扩散角愈小 指向性愈好。 4、超声波指向性优劣的指标 是近场长度和扩散角。超声 频率愈高、波长愈短,则近场愈长、扩散角愈小,声束的指向性 亦愈好。增加探头孔径(直径)也可改善声束的指向性,但是探 增加探头孔径( 增加探头孔径 直径)也可改善声束的指向性, 头直径增加会降低横向分辨力。 头直径增加会降低横向分辨力。因此,现代超声诊断装置普遍采 用小巧的聚焦探头,以减少远场声束扩散

二、基本物理量
声学基本物理量波长、频率、声速及三者的关系λ=С/f 声速:不同介质的声速 空气(20℃)344m/s、 水(37℃)1524m/s、 肝脏\血液 1570m/s、 脂肪组织 1476m/s、 颅骨 3360m/s。 人体软组织平均声速掌握 1540m/s

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(三)声束聚焦与分辨力 采用聚焦技术,可使聚焦区超声束变细,减少远场声束扩散, 采用聚焦技术,可使聚焦区超声束变细,减少远场声束扩散, 改善图像的横向和( 改善图像的横向和(或)侧向分辨 1、聚焦的方法 、 (1)固定式声透镜聚焦---将声透镜贴附在探头表面。常用于 线阵探头、凸阵探头,以提高其横向分辨力。此法远场仍然散焦 (2)电子相控阵聚焦 ①、利用延迟发射使声束偏转,实现线阵、凸阵等多阵 元探头的发射聚焦或多点聚焦,用以提高侧向分辨力 ②、在长轴方向对整条声束的回声途径上自动、不断地 进行全程接收聚焦,亦称动态聚焦 ③、利用环阵探头进行环阵相控聚焦,改善横向、侧向 分辨力 ④、其他聚焦新技术,如二维多阵元探头,弥补现有聚 焦技术的不足 2、聚焦声束与非聚焦声束的比较 、 ①、聚焦区声束明显变细,横向和侧向分辨力可望大大改善 ②近场区(旁瓣区)声能分布不均匀现象依然存在 ③、远场区的非聚焦部分散焦现象依然存在,某些单阵元探 头或质量低劣的探头或许更为严重 ④、 聚焦声束的形状和大小总体来说仍较奇特。与纤细的 X 线束相比。尚有较大的差别

入射波垂直于声阻抗不同的界面能够得到最佳的超声反射 声波反射时,经过密度和射速不同的两种介质构成的大界 面,会发生反射和折射,包括回声反射。界面回声反射的能量是 界面回声反射的能量是 由声强反射系数(R1)决定: 由声强反射系数(R1)决定:

1、大界面 与界面反射 、
(1)声波发射时,当遇密度和声速不同的两种介质构成的大界面 时,会发生反射和折射(透射)包括回声反射 (2)界面的回声反射的角度依赖性:大界面是指长度大于声束 波长的界面①入射声束垂直于大界面时回声反射强 ① ②入射声束与大界面倾斜时,回声反射减弱甚至消失 假设垂直时回声反射强度为 100%,倾斜 6?(入射角θ) 时,回声强度降低至 10%;倾斜 12?时,降至 1%。如果倾斜角度 如果倾斜角度 20? 则几乎检测不到回声反射,也称回声失落。可见, ≥20?,则几乎检测不到回声反射,也称回声失落。可见,大界面 的回声反射有显著的角度依赖性 界面回声反射的能量是由声强反射系数(R1) (3)界面回声反射的能量是由声强反射系数(R1)决定的 R1= ———

第二节、超声一物理特性 第二节、超声一物理特性
※一、束射特性(方向性) 束射特性(方向性)
超声成束发射,复合几何光学定律(如反射、折射、聚焦、 散焦) 。束射特性和方向性是诊断用超声首要的物理特性

Z1Z2 分别代表两种介质的声阻抗。声阻抗=密度声速 R 代 表声强反射系数 两种介质的声阻差愈大,界面反射愈强(ZZ) 两种介质的声阻差相等,界面反射消失 两种介质存在着声阻差,是界面反射的必要条件 (4)界面回声反射的能量与界面形状密切相关: 声束垂直于凹面和凸面,分别具有聚焦和散焦作用(回声 稍强和减弱) ; 垂直于不规则界面时,则呈现乱散射(回声反射强弱不等 或减弱) 。 超声界面反射的特点:非常敏感。

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两种介质之间的声阻抗只要相差 0.1%(声阻差)就会产生 明显的反射回波(回声) 。 人体许多器官如肝、 胆囊的包膜、 人体许多器官如肝、脾、胆囊的包膜、腹壁各层肌肉筋膜 以及皮肤层等 都是典型的大界面

表 1-2-1 介质名称 水 血液 脂肪 肝脏 肾脏 肌肉(平行肌束) 肌肉(平行肌束) 肌肉(横断肌束) 肌肉(横断肌束) 颅骨

2、小界面与后反射(或背向散射) 、小界面与后反射(或背向散射) 与后反射
①小界面是指小于声束波长的界面 ②超声遇到肝、脾等实质器官或软组织内的细胞,包括成 堆的红细胞(称散射体) ,会发生微弱的散射波。散射波向四面八 方分散能量,只有朝向探头方向的微弱散射信号—后散射(背向 散射) ,才会被检测到 小界面的后散射或背向散射回声, ③小界面的后散射或背向散射回声,无角度依赖性 3、 现代超声诊断仪正是利用大界面反射原理, 现代超声诊断仪正是利用大界面反射原理, 能够清楚显示体表 和内部器官的表面形态和轮廓; 利用无数小界面后散射的原理, 还利用无数小界面后散射的原理 和内部器官的表面形态和轮廓; 利用无数小界面后散射的原理, 清楚显示人体表层,以至于内部器官、组织复杂而细微的结构· 清楚显示人体表层,以至于内部器官、组织复杂而细微的结构·

人体组织的声能衰减系数 平均衰减系数 频率范围 0.0037~0.0063 5 0.18 1.0 0.63 0.8~7 0.94 0.3~3.4 1.0 0.3~4.5 1.3 0.8~4.5 3.3 0.8~4.5 2.0 1.6

二、衰减特性
衰减的概念----声波在介质中传播过程中 声 声波在介质中传播过程中, 衰减的概念 声波在介质中传播过程中, 能随距离增加而 减弱, 减弱,这就是衰减 1、 故衰减现象 、 衰减与超声传播距离和频率有关 超声频率很高, 特别显著。 2、衰减的原因主要有吸收、散射、声束扩散; 、 ①介质对超声波的吸收:超声的机械能转变为热能传导,或 被组织的粘滞性吸收 ②能量被许多散射体如蛋白质分子散射掉 ③声束扩散使超声在介质中前进方向上的能量减小。 ④声衰减表现为回声减少或消失,以至出现声影。很强的反 射界面后方回声减少或消失,但反射与衰减是两个概念。 3、 衰减系数 、

①人体软组织和体液声衰减是不同的。软组织平均衰减系数为 1dB/cm?MHZ ②蛋白质成分是人体组织声衰减的主要因素(占 80%)不含蛋白 质成分的水,几乎可视为无衰减或称透声 4、为清楚显示深部组织回声,使正常肝肾实质成为“均匀回声” (后方无衰减) 。必须使用 TCG(时间补偿增益)调节,按距离补偿 超声能量的衰减,故也称为 DCG(距离补偿增益)调节 5、人体组织衰减程度一般规律 (1)骨>软骨>肌腱>肝肾>血液>尿液胆汁 (2)组织体液中蛋白成分尤其胶原蛋白成分愈高,衰减愈显著。 反之组织体液中水分含量愈多,衰减愈少。组织中钙质成分愈多, 衰减愈多 三、超声分辨力 1、分辨力是超声在人体软组织中传播时,指显示器上能够区分声 束中两个细小目标的能力或最小距离 2、超声的分辨力受多种因素的影响,包括:超声波的频率、脉冲 宽度、声束宽度(聚焦)声场远近和能量分布、探头类型和仪器

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功能(如二维图像中像素多少、灰阶的级数多少等) 3、空间分辨力主要与声束特性有关 (1)轴向(纵向)分辨力、指声束在长轴方向上区分两个细小目 标的能力。它与波长有密切关系。频率愈高波长愈短,轴向分辨 力愈好。相反超声脉冲愈宽,轴向分辨力愈差。 理论上,轴向分辨力为λ/2,由于受到发射脉冲持续时间的 影响,实际分辨力为为理论值得 5—8 倍。举例:5MHZ 探头在软 组织中的波长为 0.3mm,其轴向分辨力理论值为 0.15mm, 但实际分 辨力约为 0.5mm ;3~3.5MHZ 探头的实际分辨力约为 1.0mm 左右。 (2)横向分辨力: 与探头厚度方向上声束宽度和曲面的聚焦性能 有关。在聚焦最佳区的横向分辨力最好 在聚焦最佳区的横向分辨力最好。目前腹部常用线阵、凸 在聚焦最佳区的横向分辨力最好 阵探头,通常采用声透镜聚焦,在其聚焦区宽度一般<2mm (3)侧向分辨力(空间分辨力) 与线阵、凸阵探头长轴方向上 扫描声束的宽度有关。通常采用相控阵聚焦,聚焦声束愈细,侧 向分辨能力愈好。在聚焦区,3~3.5MHZ 探头侧向分辨力应在 1.5~2.0mm 在聚焦区,3~3.5MHZ 探头侧向分辨力应在 1.5~2.0mm 4、其他: 、细微分辨力(宽频带和数字化声束处理) 、 对比分辨力(与灰阶级数有关≥256 级较好) 、 时间分辨力(单位时间成像速度即帧频)等

V=+fd·C/(2f0 f0·cosθ) f0 在公式(3)中,软组织平均声束(C)是已知数(1540m/s);仪 器设θ角度矫正, COSθ值也是已知数 故 (注意: θ角度必须矫正) ; 发射频率(f0)也是已知数。因此,超声仪器 能够通过快速傅里 叶转换自动显示血流速度(V)的读数。正负符号(±)分别代表 正向和反向血流。然而,只有当超声声束与血流夹角θ经过校正 之后,其流速读数才有意义。如果θ=90°,cosθ=0,于是就不可 能测出血流速度,为了顺利测速,必须将θ角变小,尽可能使θ﹤ 60°。 根据多普勒效应的公式, 多普勒频移与超声入射角的余弦值成 正比,因此当多普勒入射角接近 0°时其余弦值最大,多普勒频 移也最大,多普勒角度为 90°时,余弦值为 0,此时不产生多普 勒效应 3、fd 一般都在音频范围内。检出 fd 后,可利用仪器的扬声器发 出的声响来监听, 并通过 FFT 对 fd 进行频谱分析——频谱多普勒 举 例 当 f0=3MHZ, fr=3.005MHZ, 则 fd= fr — f0=5000HZ 或 HZ(音频范围 音频范围) 5kHZ(音频范围)

五、超声的生物学效应 超声的生物学效应 生物学效
超声波在生物组织内的传播过程中,必然使介质分子微粒发生高 频机械振荡,这就是超声的能量传递或超声的功率作用。 当电脉冲加至探头压电换能器发射超声脉冲时, 压电换能器 将电能转换为声能 (一)超声能量的物理参数 1、声功率 单位时间内从超声探头发出的声功。单位:瓦或毫瓦 2、声强 单位面积上的声功率(W/cm2 或 mW/cm2)声强 单位;,由于声场中的声强在空间和时间上分布不均匀,故有空间 峰值(SP)和空间平均声强(SA)以及时间峰值(TP)和时间平 均声强(TA)等概念。 空间峰值时间平均声强 ISPTA,(mW/cm2)

四、超声多普勒效应
利用运动红细胞对入射超声产生的频移或差频, 利用运动红细胞对入射超声产生的频移或差频,可进行血流信号 的检测。检测方法有两种, 的检测。检测方法有两种,即多普勒频谱图和彩色多普勒血流图 1、多普勒频移(差频)公式:fd=fr―f0=± 、多普勒频移(差频)公式: ―f0=± (3 ) fd 为多普勒频移,f0 为入射超声频率,fr 为反射超声频率,V 为反 f0 射体运动速度,C 为声速,θ为运动方向与入射波间的夹角 2、利用多普勒公式计算反射体(如血管内红细胞)的运动速度 根据频移公式(3) ,可以得出:

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空间峰值脉冲平均声强 ISPPA(W/cm2) 超声的生物学效应及其产生机制 (二)超声的生物学效应及其产生机制 1、热效应 由于组织的粘滞吸收效应可使部分超声能量转换为 、 由于 热能,导致局部温度升高。诊断用超声因声强低,一般不会造成 明显的温度升高(通常 mW/cm2 级) 2、空化作用 在强功率超声照射下,局部组织产生压力增大、 、 在强功率超声照射下,局部组织产生压力增大、 降低的交替变化,液体断裂引起气体微泡的形成。 降低的交替变化,液体断裂引起气体微泡的形成。诊断用超声尚 未得到证实 3、诊断用超声对细胞畸变、染色体、组织器官的影响等均在实验 、诊断用超声对细胞畸变、 色体、 有报道称,对胎儿出生体重似有影响,但尚无定论。 研究中 4、 、 高强聚焦超声 (KW/ cm2) 对生物组织有强大的破坏作用。 利用其热凝固和杀灭肿瘤细胞的作用,已用于肿瘤灭活治疗;利 用其强烈机械振荡作用可以用于碎石治疗 5、 、 其他 超声在物理治疗学方面的广泛应用 W 级, ( 一般 0.5~3 W/ cm2) (三)对人体不同部位超声照射强度的安全规定 不同人体软组织对超声辐射的敏感程度不同。胚胎和眼部组织属 敏感器官。超声辐射剂量是超声强度与辐射时间的乘积。 美食品药品管理局 FDA 对人体不同部位超声照射强度的规定 部位 ISPPA(W/ c ㎡) ISPTA(m W/ c ㎡ IM(W/c ㎡) 心脏 190 430 310 脉管 190 720 310 眼部 28 17 50 胎儿 190 94 310 为了表达超声的热效应和空化效应,近年来采用两个新的可显示 的参数(供不同器官部位诊断时准确的调节显示 1、热指数(TI) 指超声实际照射到某声学界面产生的温度升 、热指数( ) 以下无致伤性, 高作用与使界面温度升高 1℃的比值。 1.0 以下无致伤性, ℃的比值。 在 但对

以下, 胎儿应调节至 0.4 以下,对眼球应调至 0.2 以下 2、机械指数 指超声在驰张期的负压峰值(MPa 数)与探头中 、 心频率(MHZ 数)的平方的比值。通常认为,在。MI 值 1.0 以 下无致伤性,但对胎儿应采用低机械指数,即将 MI 调节至 0.3 以 下,对眼球应调至 0.1 以下。此外声学造影时如果采用低机械指 数,可以防止微气泡破裂,提高造影效果 诊断用超声的安全性和应用原则 (四)诊断用超声的安全性和应用原则 1、世界医学生物学超声联合会(世超联 WFUMB)声明摘要 、世界医学生物学超声联合会( ) (1)目前使用的简单的 B 超成像设备的声功率, 不可能产生有害的 温度升高作用。因此,他在致热方面无禁忌症,包括经阴道和经 腹壁以及内镜超声的应用 (2)某些 DOPPLER 诊断仪在无血流灌注的实验条件下,可引起 有显著生物学作用的升温效应。将声束照射时间尽可能减少,可 使升温降至最小。输出功率也可调节,应用最低输出功率。动物 实验研究表明<38.5℃可以广泛的使用,包括产科应用 2、临床超声诊断安全应用原则 、 (1)尽可能采用最低的输出功率,尽可能减少超声扫查时间 (2)对于眼部和胎儿,采用 Doppler 检查时尤应严格遵循上述规 定

第二章、多普勒超声技术基础及应用 第一节频谱多普勒 一节频谱多普勒
一、多普勒基本概念
(一) 多普勒效应的公式即用以计算血流速度的公式如下: fd=2Vcos fo/c V=fdc/2f0cos 多普勒效应是说明振动源与接受体之间存在运动时,所接收的振

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动频率发生改变的物理现象。 上式中 V 为接收体运动速度,fd 为多普勒效应产生的频移,C 为振动源发出的振动在介质中的传播速度, fo为振动源发生的振 动频率,θ为振动源发出的振动传播方向与接收体运动方向间的 夹角 ①、振动源与接收体互相对向运动时,接受的振动频率增高 ②、如两者互相背离运动时,接收的振动频率减低 ③、振源不动,接收体向着振源运动,接收的振动频率增高 ④、振源不动,但接收体背离振源运动,接收的振动频率减低 ⑤、接收体不动,振源运动。朝向接收体运动时,接收的振动频 率增高;背离接收体运动时接收的振动频率减低 在超声医学诊断中,V 即红细胞的运动速度,c 探头发射的超声在 人体组织中的传播速度,f 为探头发射的超声频率,fd 为多普勒 效应所产生的红细胞散射回声的频移 (二)脉冲多普勒 超声探头间歇式发射超声,在发射间歇期, 二 脉冲多普勒 超声探头间歇式发射超声,在发射间歇期, 探头可选择性接收所需位置的回声信号。 探头可选择性接收所需位置的回声信号。所需检测位置的深度用 延迟电路完成,检测取样的大小用取样容积( ) 延迟电路完成,检测取样的大小用取样容积(SV)调节 连续波多普勒——属于频谱多普勒技术 ——属于频谱多普勒 探头内有两个 (三)连续波多普勒——属于频谱多普勒技术 换能器,一个连续发射超声,一个连续接收回声信号。无选择检 测深度的功能,但可测很高速度的血流,不会产生混叠伪像 脉冲重复频率(PRF)是探头在每 ( 四) 高脉冲重复频率多普勒 秒时间发射超声脉冲群的次数,因为在发射超声的间歇期才能接 收到频移回声信号,所以能测量的最大频率 fd 与 PRF 的关系是 fd=PRF/2,即 fd 的大小受到 PRF 的限制,为了增大脉冲波多普勒 检测高速血流的能力,需要增大 PRF,这就是高脉冲重复频率 (HPRF)在使用 HPRF 技术时,在多普勒超声取样线上可显示两 个或两个以上的取样容积 多普勒频谱曲线分析基础 多普勒超声所检测的不是一个 红细胞,而是众多的红细胞,各个红细胞的运动速度及方向不可

能完全相同,因此,出现众多不同的频移信号,被接收后成为复 杂的频谱分布(波形) ,对它用快速傅立叶转换技术(FFT)进行 处理后,把复杂的频移信号分解为若干个单频信号之和,以流速 ---时间曲线波形显示,以便于从中了解血流的方向、速度、时相、 血流性质等问题。

二、脉冲波多普勒技术的局限性
最大频移值也即最大速度 ①脉冲重复频率与最大测量速度 值受脉冲重复频率的限制(fd=PRF/2)当被检测目标的运动速度 即频移超过 PDF/2 时,回声信号被截断为两部分,即发生频谱混 迭或倒错。 PRF 与检测深度(d)的关系为 ②脉冲重复频率与检测速度 PRF=C/2d,即 d=c/2PRF,说明检测深度受到 PRF 的影响 检测深度 d 与速度 V 的乘积 ③深度测量与速度测量互相制约 公式如下:Vd=c?/8f cos ,c(超声传播速度)、f0(发射超声频 率)在公式中是恒定值,Vd 是常数,即 V 增大 d 就必须减少,反 之亦然,不能兼顾。 当被检测目标的运动速度即频移 ④多普勒回声信号混迭 超过 fd=PRF/2 时,回声信号被截断为两部分,在零位基线反方向 一侧显示被截断的多普勒流速曲线频谱,这种多普勒流速曲线回 声信号的显示称为混叠或倒错 增大脉冲多普勒技术检测血流速度、 三、增大脉冲多普勒技术检测血流速度、检测深度的方法 (一)降低发射频率 计算流速的公式是 V=fdC/2f0COSθ,即发 射超声频率 f0 与检测速度 V 成反比,因此减低发射频率,就可提 高检测速度的能力 对正向的多普勒流速曲线, 把零位基线从 ( 二) 移动零位基线 纵坐标的中央位置下移到底部,就能把测量的速度范围增大一倍 相乘是常数, (三)减低取样深度 已知速度 V 与深度 d 相乘是常数,如把深 减小,就可使检测的速度范围增大 度 d 减小,就可使检测的速度范围增大 在测量计算速度的公式中, (四)增大超声入射角 在测量计算速度的公式中,速度 V 与

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超声入射角的余弦值呈反比, 超声入射角的余弦值呈反比,已知 cosθ的角度越大,其余余弦 值越小,因此,增大超声入射角,即把θ角增大,而实际的 cos θ值减小,可使测量的速度值增大。但入射角是三维立体角,从 二维图像上难以准确调节;cosθ在分母位置,值越小计算出的速 度值误差越大,所以此法不可取 超声入射角的余弦值入射角为 0°、20°、60°、90°时, (五)超声入射角的余弦值 cosθ为 入射角 余弦值 0° 1.0000 20° 0.9373 60° 0.5000 90° 0.0000 1.0—0.9-0.5-0,以上数据说明,入射角为 0°-20°时,cosθ为 1.0—0.9,对 fdV 值的计算不产生明显影响,入射角 60°时,cos θ为 0.5,对计算产生明显影响,入射角 90°时,cosθ为 0,即 无多普勒效应产生。 用高脉冲重复频率( (六)用高脉冲重复频率(HPRF)的频谱多普勒,就能增大测 )的频谱多普勒, 量频移 fd 的最大值 fd=HPRF/2

第二节 彩色多普勒
一、彩色多普勒技术原理
(一)彩色多普勒血流成像原理 以脉冲多普勒技术为基础,用 运动目标显示器(MTI),自相关函数计算,数字扫描转换,彩色 编码等技术,达到对血流的彩色显像 彩色多普勒血流显像仪中自相关技术的作用是血流信息于灰阶图 像叠加成完整的彩色血流图 (二)彩色多普勒的三基色与二次色原理 三基色是红蓝绿,各种彩色都是由三基色构成。三基色混合时可

产生其他的彩色,这称为二次色,例如红色与绿色混合,产生黄 色。在彩色多普勒显像技术中,以红色表示正向血流,如流速很 高,单纯红色不能表达血流的高速,红色加绿色产生黄色,就以 红黄表示正向高速血流 二、彩色多普勒技术的种类 彩色多普勒技术的种类 (一)速度型彩色多普勒 以红细胞运动速度为基础,用彩色 信号对血流显像,其技术特点为: 1、彩色表示血流方向,例如以红色表示流向探头的血流,蓝色表 示背离探头流动的血流 2、彩色信号的色调(彩色的明亮度)粗略表示血流平均速度的快 慢,彩色越明亮表示流速越快,色调越暗淡,表示流速越慢 (二)能量型彩色多普勒 此技术是以红细胞散射能量(功 率)的总积分进行彩色编码显示,其技术特点如下 1、成像对超声入射角的相对非依赖性,超声入射角的变化,只改 变红细胞运动的功率谱-时间曲线的特性, 曲线下的面积即能量不 变,因而成像相对不受超声入射角的影响 2、对血流的显示只取决于红细胞散射的能量(功率)存在与否, 因而能显示低流量、低速度的血流,即使灌注区的血流平均速度 为零,而能量积分不等于零,也能用能量多普勒显示 3、不能显示血流方向 4、不能判断血流速度的快慢 5、不能显示血流性质 6、对高速血流不产生彩色信号混迭 7、增加动态范围 10-15dB,因而对血流检测灵敏度提高 (三)速度能量型彩色多普勒 即以能量型多普勒显示血 流,同时又能表示血流的方向 三、彩色多普勒血流显示方式 速度—方差显示以彩色及其色调表示血流方向及速度。当 (一)速度—方差显示 血流速度超过仪器所能显示的极限及(或)血流方向明显紊乱时,

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在血流的红色或蓝色信号中夹杂其他彩色,例如绿色的斑点状信 号,这就是速度—方差显示,因为彩色多普勒血流显像是以自相 关技术中计算的方差表示取样部位的流速值范围,因此称为方差 方式。速度方差值越大,绿色斑点的亮度就越明显,否则,绿色 的亮度越小,常见于湍流及高速血流。根据三基色与二次色原理, 速度—方差显示时,朝向探头的血流可变为黄色信号,背离探头 的高速血流可变为青蓝色信号。 速度显示以红色显示血流朝向探头,蓝色表示血流背离探 (二)速度显示 头,彩色信号的明亮度表示流速的快慢 方差显示当血流速度超过仪器检测的极限及(或)血流方 (三)方差显示 向极度紊乱时,彩色信号从单一彩色变为多种朦胧色即所谓五彩 镶嵌,更多见于高速血流的显示,例如瓣口狭窄的射流即室水平 的分流等。 (四)能量显示 即能量型朦胧色多普勒显示,彩色信号的明亮度表示血流运动的 多普勒振幅(能量)大小,适用于对低速血流的表示 如淋巴结 血流的显示方式 四、彩色多普勒血流显像技术的局限性 (一)超声入射的影响 1) 、速度型彩色多普勒技术受入射角的影响,入射角与血流流动 方向成 90°时,因 cosθ为 0,不能对血流成像。 2) 、以横向走行显示较长管道的血流时,流入管道的血流时,流 入管道的血流因朝向探头显示为蓝色信号,在近中央处因超声入 射角成 90°无彩色信号,而实际上血流方向并未改变也未中断。 3)超声入射角即 cosθ值的大小,影响所计算的频移(速度)值, 对流速恒定的血流,因 cosθ的变化可使彩色信号的色调产生变 化,但并不等于血流速度也在变 (二)超过尼奎斯特频率极限时的彩色信号混叠 尼奎斯特频率 极限即>PRF/2 时,超过能测的最大速度,因而发生彩色信号的

倒错也即混迭,表现为多彩信号,辨别不清血流方向。能量型彩 色多普勒不受此影响。 检测深度与成像帧频及可检测流速间的互相制约已知深度 (三)检测深度与成像帧频及可检测流速间的互相制约 d 与速度 V 相乘是常数,这两者相互制约;此外加大检测深度, 就增加了每条扫描线上需处理的信号数量,延长了成像时间,使 帧频降低。 对二维图像质量的影响彩色多普勒血流显像是叠加在二维 (四)对二维图像质量的影响 黑白灰阶图像之上。因彩色多普勒需处理的数据量很大,为了获 得实时的图像显示,即较高的帧频,要用较小扫查角度,影响到 二维图像的成像质量。如用多通道多相位同时分别处理彩色多普 勒与二维成像,可提高彩色多普勒显像的帧频及保持二维灰阶成 像的质量。 湍流显示的判断误差方差显示方式是由于血流速度过快, (五)湍流显示的判断误差 超过尼奎斯特频率极限或血流反方向紊乱所致。湍流的主要特点 是血流的多方向性。因此,当湍流以方差显示时,出现绿色的斑 点信号;但绿色斑点出现在方差显示,不一定就是湍流,也可能 只是由于血流速度过快。 彩色多普勒成像不可以与心腔超声造影技术并用

第三节 频谱多普勒技术的应用
一、血流动力学基础知识
(一)血流流动的一般规律 血液为黏性流体,其流动状态可为层流与湍流两大类。 1、 层流 、 层流流体以相同的方向呈分层的有规律的流动,流层间没有 横向的交流,同一层流体的流速相同,不同层流体的流速不 相同。正常人心脏瓣膜口、门静脉、和动脉血管中血流呈层 流

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2、 流体以比较恒定的速度及方向流动时称为稳流;层流以这种 、 状态流动,称为稳定层流,例如人体的门静脉血流 流体内质点运动速度与方向均随时间而变化,称为非稳流,在 层流时称非稳定层流,例如人体的动脉血流 按泊肃叶公式的推导,层流的流速分布规律,在管道轴线处流速 最高,越近管道壁处流速越低,管壁处流速为零,因此,其速度 分布剖面呈抛物线形状 层流的流动还受流体加速度,管道的形状,例如管道弯曲、 管道膨大、管道缩窄,流体的粘滞性等因素的影响,可从抛物线 形状变为多种形状流速剖面 流体在弯曲管道的流动,流体进入管道的弯曲部分时,流体 因向心加速度的作用,流体在管腔内侧处的流速较快。在管道的 弯曲部分,变为管道中央部分流速增快,近管壁处的流速降低。 绕过管道的弯曲部分后,管道外侧缘处流速增高,内侧缘处流速 低。流体在弯曲管道中的流速变化,形成流体在管道内的横向循 环(流体增快从内侧缘 → 中央 → 外侧缘)或称为二次流动。 人体血流从升主动脉到主动脉弓, 从主动脉弓到降主动脉的流动, 是血流在弯曲管道流动的例子 流体在扩张管道的流动,时在管道中央部分仍然是均匀的稳 定层流,在扩张(膨大处)近管壁处的流体流动表现出与管道中 央部分的层流分离,成漩涡状流动 流体在狭窄管道的流动,流体在管道中流过局部狭窄区时, 在通过狭窄区之前仍为层流,在狭窄区流体的流速剖面从锥削形 改变为活塞性,但流速明显增高,称为射流;通过狭窄区后,流 体扩散,流动方向改变,在管道壁处流体的方向改变最明显,呈 漩涡流动,此处的流体流动称为反向旋流。流体中部流速增高至 雷诺数﹥2000 时,即成为湍流状态。再往远处延伸,湍流逐渐恢 复为层流 2、湍流 、湍流流体的流速及流动方向都呈多样化杂乱无章的不规则流

动,即流体不分层,流体成分互相混杂交错。湍流经常在流体通 过一窄孔后发生, 对湍流可用雷诺数判断, 当雷诺数 (Re) ﹥2000 时通常是湍流, (Re)≤2000 时一般为层流 血流流动的能量守恒定律流体在一倾斜管道内流动时,具 (二)血流流动的能量守恒定律 有流体静力压能,还有流动时的动能、流体处于一定高度时的势 能,这三种能的总和是常数,可以用伯努利方程证明,ΔP=4V? max 可以估算跨瓣压差、心腔及肺动脉的压力 血流流动的质量守恒定律液体在管道里流动时,如管道内 (三)血流流动的质量守恒定律 径宽窄不一,既存在各种大小不等的横截面积(A) 、流速(V) 也 快 慢 不 一 , 但流 经 管 道各处 的 质 量 总 是 恒定 的 : m=P1( 密 度)A1V1=P2A2V2=P3A3V3=…..即 PAV=恒量, 这就是流体力学中 的连续方程。在频谱多普勒技术中,流体力学的连续方程得到有 效的应用。例如流过心脏四个瓣口的血流量(Q)总是相等的: QTV=QPV=QMV=QAO, 利用频谱多普勒的连续方程,可以计算 病变瓣膜口的面积

二、频谱多普勒技术的调节方法
(一)多普勒的种类选择 对中低流速的血流检测,选用脉冲波多普勒,例如:检测腹 腔、盆腔脏器外周血管及表浅器官的血流。 对高速血流的检测,选用连续多普勒,例如:瓣膜口狭窄的 射流、心室水平的分流、大血管于心腔间的分流及大血管间的分 流等的高速射流。 用高脉冲重复频率(HPRF)的脉冲多普勒可检测到 6m/s 的 高速血流,但不如用连续波多普勒技术方便 滤波条件检测低速血流,用低通滤波,以免低速血流被切 (二)滤波条件 掉不能显示。对高速血流,用高通滤波,以免低速运动多普勒信 号的干扰。应用璧滤波的目的去除运动的组织(如血管壁)的低 频多普勒频移 速度标尺选择与被侧血流速度相匹配的速度标尺,可使低 (三)速度标尺

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速血流不被显示;对高速血流用低速标尺,可能使多普勒信号出 现混叠 对腹部及外周血管一般用低速标尺,对心血管系统应用高速度 标尺 (四)取样容积 取样容积对血管检测,取样容积应小于血管内径,不能比 四 取样容积 血管内径大;检查心腔内、瓣膜口血流时,取样容积选用中等大 小 零位基线移动零位基线,可增大频移测量范围。避免多普 (五)零位基线 勒频移曲线出现混迭 频谱信号上下翻转负向频谱换成正向, 可便于测量及自动 ( 六) 频谱信号上下翻转 包络频谱波形 超声入射角 超声束与血流方向的夹角,心血管系检查 (七)超声入射角 应限制在≤0°-20°,外周血管检测的实际入射角如大于 60°, 都应仔细调整探头使其矫正到≤60° 三、频谱多普勒波形的意义 ① 波形的纵轴方位代表频移(速度) ,横轴方位代表时间 ②零位基线上方的波形血流朝向探头流动, 基线下方的波形代 表血流背离探头的流动 ③频谱的灰阶值高, 代表在取样容积内速度相同的红细胞数量 多,反之则灰阶值低 ④频谱宽度(频带宽度)即频移在频谱垂直方向上的额宽度, 表示在某一瞬间取样容积中红细胞运动速度分布范围的大小,如 红细胞运动速度相同的多(速度梯度小) ,称为频谱宽度窄或频带 窄;如速度不同的多(速度梯度大) ,称为频谱宽度宽或频带宽。 层流为频带窄,湍流为频带宽。频谱宽度的宽窄,受取样容放积 大小的影响,取样容积小,易获得窄频谱;取样容积大,可使频 谱变宽。大的动脉,常为频带窄;外周小动脉,常为频带宽。 四、用频谱多普勒判断血流性质 层流显示为频谱窄、频谱波形规整,容易被自动包络, (一)层流

频谱宽度与基线之间有明显的无回声充填区即频谱窗。频谱信号 音柔和有乐感。 湍流显示为频谱宽,频谱波形不规整,不宜被自动包络, (二)湍流 频谱窗消失,在基线的反方向上还可能出现杂乱的低幅波形。频 谱信号音粗糙、刺耳 动脉血流频谱图形呈脉冲波形,收缩期幅度(速度)大 (三)动脉血流 于舒张期,舒张期开始可能出现短暂的反向脉冲波形。频谱信号 音呈明确的搏动音 静脉血流频谱呈连续的、有或无起伏的曲线,曲线起伏 (四)静脉血流 是由于呼吸时对静脉压力的增大或减小所致,对静脉远端部位加 压也可产生同样的效果,大的静脉如腔静脉更易出现频谱曲线的 起伏。频谱信号呈连续的吹风样或大风过境样声音

五、频谱多普勒的用途 (一)测量血流速度及其有关的参数
1、收缩期峰值速度 Vs 或 Vp(m/s) 2、舒张期末速度 Vd(m/s) 3、空间峰值时间平均速度 Vm(m/s) 4、速度时间积分 VTI 或 TVI 频谱包络线下的面积,代表长度 参数 m 或 cm (1)收缩期 VTI, VTIs (2)舒张期 VTI, VTId (3)一个心动周期的 VTI、VTIt 5、搏动指数 PI=Vs-Vd/Vm 6、阻力指数 RI= Vs-Vd/ Vs 7、收缩舒张比值 S/D(Vs/ Vd) 8、舒张平均比值 D/M(Vd/ Vm) 9、加速度时间 Act(AT) 多普勒波形从基线开始到波峰的时

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间(ms) 10、平均加速度 mAV 频移的峰值速度(Vp 或 Vs)除以加 速度时间(Act) ,mAV=Vp/ Act(m/s?) 11、减速度时间 Dct(DT)从频谱波形顶峰下降到基线的时间 (ms) 12、平均减速度 mDV 频移的峰值速度(Vp 或 Vs)除以减速 度时间 Dct,mDV=Vp/Dct(m/s?) (二)测量跨瓣压差 用简化的伯努利公式△P=4V?max 计 算, △P 即压差(PG),Vmax 为频移的峰值速度 Vp 测量计算心腔及肺动脉压 用简化的伯努利公式, (三)测量计算心腔及肺动脉压 计算两心腔之间或大血管与心腔之间的压差(PG),然后再换算为 心腔或肺动脉压。例如测量右室收缩压(RVSP),用三尖瓣返流的 峰值速度(V)计算右心室(RV)右房(RA)间的差△Ptr, △Ptr=4V?TR, △P TR=RVSP-RAT,RVSP=△P TR +RAP,RAP 已知为 10mmhg,因此 RVSP=△P TR+10mmhg (四)测量分流量 用二维超声及频谱多普勒测量体循环量 (Qs)及肺循环量(Qp),Qp-Qs=分流量 (五) 测量反流量及反流分数 用二维超声及频谱多普勒测 量有关心腔的血流量,然后计算出返流量。例如:主动脉瓣返流, 测量主动脉瓣口血流量(AVF)及二尖瓣口血流量(MVF), 返流量为 AVF-MVF,返流分数为 RF=(AVF-MVF)/AVF=1-MVF/AVF (六)测量瓣口面积 用连续方程,从已知的正常瓣口面积, 正常瓣口的平均血流速度、病变瓣口的血流速度,就可求得病变 的瓣口面积,例如:主动脉瓣口面积 AAO=Amc×Vmc/Vao ,Amc 二尖瓣环截面积,Vmc 是二尖瓣环平均血流速度,VAO 是主动脉 瓣口平均血流速度

手指末端的血流速度较低,所以应采用小的取样容积、 低速度标尺、以及红蓝双色等预测在滤波器调节等方面 用低通滤波器。
速度显示方式用于检测中、低血流速度, (一)彩色标图 速度-方差及方差显示方式用于检测高速血流速度。 、 发射超声频率检测较表浅的器官、组织以及经腔道检测 (二)发射超声频率 用高频超声, 对高速血流的检测用较低频超声,对低速血流的检测, 在能达到被检测血流深度的前提下,应尽可能用高的超声频率 滤波器调节对低速血流用低通滤波,以防止低速血流被 (三)滤波器调节 切除;对高速血流用高通滤波,以去除低频运动信号的干扰 速度标尺须与被检测的血流速度相匹配,对腹部及外周 (四)速度标尺 血管一般用低速标尺,对心血管系用高速标尺 增益调节检测开始时,用较高的增益调节,使血流易 (五)增益调节 于显示,同时噪音信号可能也多,然后再降低增益使血流显像最 清晰而又无噪音信号。 彩色多普勒血流显像的增益调节对判断血管的宽度、充盈情 况、病变显示等方面至关重要。如果增益过高,会出现血流外溢 的现象;如果增益过低,则出现血流信号显示不连续,有血流中 断现象;血液充盈不好,血管内有假性充盈缺损;血流信号缺乏, 假性闭塞。 取样框应包括需检测区的血流 需检测区的血流,但不宜 (六)取样框调节 取样框应包括需检测区的血流 但不宜 太大,使帧频及显像灵敏度下降 使帧频及显像灵敏度下降.有些超声仪还有类似取样容积的 太大 使帧频及显像灵敏度下降 有些超声仪还有类似取样容积的 gate 调节 也不宜过大 过大可导致彩色信号增宽 调节,也不宜过大 过大可导致彩色信号增宽. 也不宜过大,过大可导致彩色信号增宽 对检测较高速度的血流,为避免尼 (七)零位基线移动 对检测较高速度的血流,为避免尼 奎斯特频率极限所致的彩色信号混叠 把零位基线下移, 彩色信号混叠, 奎斯特频率极限所致的彩色信号混叠,把零位基线下移,以增大 检测的速度范围 调节钮可使帧图像重叠, (八)余辉调节 persistence 调节钮可使帧图像重叠,即 增大信∕噪比,使低速度、 增大信∕噪比,使低速度、低流量的血流更易于显示清楚 较小的扫查范围(角度) (九)扫查范围与方向调节 较小的扫查范围(角度)可

第四节、彩色多普勒技术的应用
一、彩色多普勒的调节方法

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增加帧频,使彩色显像更清晰。与血流走向相同的扫差方向, 增加帧频,使彩色显像更清晰。与血流走向相同的扫差方向,可 使彩色显像更敏感、 使彩色显像更敏感、更清晰 低频运动的多普勒信号, (十)消除彩色信号的闪烁 低频运动的多普勒信号,例 如呼吸、腹肌收缩运动等, 如呼吸、腹肌收缩运动等,可在血流的彩色成像图上闪烁出现不 规则的彩色信号,干扰或遮盖血流的显示。 选用高速度标尺、 规则的彩色信号,干扰或遮盖血流的显示。可选用高速度标尺、 高通滤波抗干扰, 高通滤波抗干扰,最佳方法是令病人屏住呼吸

二、彩色多普勒技术检测血流的用途
(一)检出血管小血管官腔在二维超声显常不能显示,例如脑血 检出血管 管。用彩色多普勒可显示其血流流道。 鉴别管道性质实质脏器内所显示的管道,可能是血管、胆 (二)鉴别管道性质 管及其他结构。用彩色多普勒可容易地把血管与其他管道结构鉴 别。 识别动脉与静脉动脉血流速度快,在低速标尺时易于出现 (三)识别动脉与静脉 彩色信号混迭,在舒张期可能有瞬间的反向血流信号,在舒张中、 末期速度慢(彩色信号色调暗淡)设置无血流(无彩色信号) 。因 有收缩期、舒张期留宿的差别,动脉血流信号呈闪动显现,彩色 信号亮度高。静脉血流速度低,无时相之分,血流的彩色信号连 续出现,彩色的色调较暗淡,但可因呼吸影响而有变化,如速度 标尺调节较高,静脉血流可不被显示 显示血流的起源与走向、 红色信号表示血流朝向探 ( 四) 显示血流的起源与走向、 时相 头流动,蓝色信号表示血流背离探头流动。肝静脉血流显示为蓝 色信号,标志血流从肝流出汇集到下腔静脉。在胸旁四强心图上, 如有红色的血流信号,通过房间隔贯穿左房、右房,表示心房水 平由左向右分流的血流;如有红色的血流信号从心房进入心室, 表示舒张期心房血流充盈心室。 ( 五 )反映血流性质 层流血流的彩色多普勒信号显示色彩比较 反映血流性质 均匀,用较低的速度标尺时血管腔中央的彩色信号亮度高(速度 高)于近管壁处的信号(速度) 。病变时的高速射流因超过尼奎斯

特极限,出现血流信号的混迭,常呈所谓五彩镶嵌。湍流时呈方 差或速度方差显示,但由于血流速度不是极高速,通常不呈现五 彩镶嵌。 (六)表达血流速度快慢 彩色信号亮度可粗略地反应血流速度 的快慢,彩色信号明亮说明血流速度快,色彩暗淡表示血流速度 慢。 ( 七) 引导频谱多普勒的取样位置 引导频谱多普勒对瓣口狭窄、 关闭不全、心内分流、大血管间分流、心腔与大血管的分流等异 常血流的检测

三、彩色多普勒技术的临床应用
(一)心血管系 检测瓣口的狭窄性射流、关闭不全的反流,心 内、心腔与大血管、大血管间的分流,判断这些血流的起源、走 向、时相及速度快慢。 腹部及盆腔脏器、 (二)腹部及盆腔脏器、浅表器官 检测其正常血流情况,异常 血流的有无及在病变区的分布,如包绕病变区、延伸入病变区等。 (三)外周血管 检测动脉血流,判断有无管腔狭窄、闭塞,真性、 假性动脉瘤,夹层动脉瘤等;检测静脉血流判断有无血栓形成、 静脉瓣功能不全等,检查动静脉瘘

第三章、超声诊断仪
第一节、 第一节、超声探头 一、超声产生原理
1、压电材料 、 如天然石英晶体、肽酸钡、锆肽酸铅、压电陶瓷 如天然 类、新型有机压电材料──聚偏氟乙烯(PVDF)压电材料厚度与 发射频率关系,一般需要磁场极化处理。PVDF 的性能优点掌握 2、压电效应 、压电效应掌握 压电材料的特性即压电效应 在压电晶片上施加机械压力或振动,其表面产生电荷。这种

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机械能转变为电能的现象,称正压电效应 在压电晶片上施加交变电信号, 由此产生晶片相应频率的机 械振动。这种电能转化为机械能的现象,称逆压电效应 如果在压电晶片上施以高频交变电信号(逆压电效应) ,晶片产生 相应高频的超声振动超声波;如果在压电材料表面施以高频 (2~10MHZ)的电脉冲信号,则压电晶片产生诊断常用的脉冲式 超声波信号 超声探头(超声换能器 超声换能器) 二、超声探头 超声换能器 超声探头的基本构造 ①核心部分是压电材料、 ②压电晶片的背面填充吸声材料。作用:产生短促的超声脉冲信 号,以提高纵向分辨力 ③压电晶片的前面贴以匹配层。除可保护压电材料外,还使压电 材料与人体皮肤之间的声阻差相近。目的:减少发射超声由于过 度谐振造成的声能损失,从而提高探头的灵敏度、背材 吸声材料 作用产生短促的超声脉冲信号,以提高纵向分辨力了解 三、超声探头种类 电子扫描探头线阵探头、凸阵探头、相控阵探头 (一)电子扫描探头 (二)机械扫描探头 1、扇形扫描探头 、 2、环阵(相控)扇扫探头 3、其他旋转式扫描探头等 根据临床需要制成的腔内探头,如 阴道探头;直肠探头;导管内微型探头、腹腔镜用探头 临床应用了解 ① 经腹壁探头、腔内探头(经直肠/阴道探头, 其他)了解 ② 线阵式、凸阵式、机械扇形扫描式(单晶片、环阵相控) 、 相控阵式掌握 临床应用 1)经腹壁探头、腔内探头(经直肠阴道探头,其他) 2)线阵式凸阵式机械扇形扫描式(单晶片、环阵相控)相控阵式

四、探头频率探头的中心频率和频宽(频带宽度) 探头频率 超声探头必须具有一定的技术特性①宽频加变频探头只有 数字化技术才能实现;②变频探头的变频范围可达多挡;③变频 能在凸阵、线振探头上实现;④变频探头的频率精度并不优于中 心频率的探头 1、单频探头(低频探头、高频探头)中心频率固定的探头(频宽 较窄) 。例如 2.5MHZ 探头、3.5MHZ 探头 2、变频探头 利用仪器面板控制,可根据临床需要选择 2~3 种发 射频率。如同一个探头可选 3,5 或 5.0MHZ 3、宽频探头 采用宽频带复合压电材料。发射时带宽范围有 2~5MHZ;5~10MHZ、6~12MHZ 不等。接收时分三种情况 (1)选频接收:在接收回声中选择某一特定的 1~3 个中心频率, 以满足临床所需的深度 (2)动态接收:接收时,随深度变化选取不同的频率。近区选取 高频,中部选取中频,远区只接收较低频率的回声。如此既达到 良好的分辨力,又有良好的穿透力,符合深部显示要求。 (3)宽频接收:接收宽频带内所有频率的回声。在近区和中部回 声频率高或较高,在远区只接收较低频率的回声 4、高频探头 发射频率高达 40~100MHZ 范围的超声探头,称之 为高频探头。此类探头主要用于皮肤超声成像;眼部专用的超声 生物显微镜,观察眼前节(浅表部分) ;冠状动脉成像(通过导管 探头进行)等 五、探头的振子数 超声探头通常是由多种阵元组成, 并与一定数目的声通道对应 超声探头通常是由多种阵元组成, 并与一定数目的 阵子数是超声探头质量的重要指标,也是决定超声主机使用结果 的关键技术之一 1)单阵元声通道、多振子组合(阵元)的通道一个阵元由 4~6 个振子分组构成。如 256 个振子只有 64 个阵元,即一个阵元包括 4 个振子;256 个振子可与 256 个采集通道对应;也可与 64 个采

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集通道对应,即 256 个振子,64 个采集通道。振子数愈多(128 个、256 个、512 个、1024 个振子和声通道) ,理论上成像质量愈 好。采用高密度探头,可提高声束扫描线的密度,多方向同时接 收回声信号,无需进行补插处理,图像分辨力显著提高。 在数字化波束形成的仪器接收回声时,其全部阵子及通道均起作 用 2)低密度振子 128 个 256 个 512 个 1024 个阵子和声通道 3)高密度振子采用高密度探头,可提高声束扫描线的密度,多方 向同时接收回声信号,无需进行补插处理,图像分辨力显著提高 4) 高密度振子和增加组合通道的意义在数字化波束形成的仪器接 在数字化波束形成的仪器接 收回声时, 收回声时,其全部振子及通道均起作用

第二节、实时超声成像原理 第二节、实时超声成像原理
一、声束扫描与声像图(静态超生) 声束扫描与声像图(静态超生) (一)声束扫描 1、概念 声束扫描是利用探头发射的聚焦声束进行的断层扫描 聚焦超声的特点: ①声束形态特殊。聚焦区较细,远近区即两端均较粗,呈长喇 叭形。 ②超声波长取决于所用探头频率,故其分辨力、穿透力随之改 变。显然,扫描声束与 CT 扫描用的 X 线束很不相同 2、 脉冲超声的发射与接收采用雷达原理 探头首先向体内发射短 促的脉冲超声(以腹部肝区为例,假定 1us) 随即利用脉冲超声较长静止期(假定 1000 us) ,等待并接收来自 皮肤、皮下组织、肌层、腹膜壁层、肝包膜、肝实质以至实质后 方的肝包膜等各层大小界面发出的回声反射信号。这些回声信号 返回探头,立即被按序转换成电信号,再通过超声诊断仪加以接 收和放大,显示在仪器的屏幕上。示屏出现一行由无数明暗不同

的亮点组成的回声信号—超声扫描线。 这一系列明暗亮点或回声, 代表着探头所在位置各种不同组织的层次结构—B 型显示 (二)声像图及产生原理 将探头在体表(横向或纵向)移动,示屏上的超声扫描线(系 列回声信号)做相应的移动,如此构成一幅(横向或纵向)超声 声像图,也称声像图(B 型超声)或二维超声 2)M 形超声及产生原理若将探头放在心前区的体表固定不动, 视频上出现许多亮点组成的信号——超声扫描线,它代表来自胸 壁皮肤、肋间肌、胸膜、心包和心脏各层(心外膜、右室前壁、 右室腔、室间隔、左室腔和左室后壁、心外膜)许多层次结构的 回声。 现代超声诊断仪通常兼有 M 型扫描功能——超声扫描线以 一定的速度在水平方向上展开。这样构成了由心脏各层结构包括 心瓣膜的运动曲线。这就是 M 型超声心动图 如上所述,二维超声(声像图)与 M 型超声心动图相结合,对于 心功能测定和心血管疾病诊断均有重要的临床应用价值 二、实时超声成像原理 1、利用手动方法使探头移动实现声束扫描,如关节臂式超 声诊断仪,只能获得静止的声像图,称静态超声。它已成为陈旧 技术,被实时超声淘汰 2、利用机械运动和电子学方法实现声束的快速扫描,可以 实时地获得动态声像图称实时超声成像,或二维实时超声检查 帧频的概念:利用机械或电子学方法实现超声束的快速扫描,每 秒所成声像图的帧数称帧频。 帧频数目不宜低于 16f/s。 帧频过低, 会发生图像闪烁现象。 比较理想的帧频:在观察 20cm 深的声像图时宜达到 20~30 f/s; 浅表小器官成像,帧频冝超过 30 f/s. 帧频的制约因素:脉冲重复频率(PRF)\所需观察声像图的深度、 多点聚焦的数目等。如果在声像图基础上增加彩色多普勒血流显 示,则帧频可能下降。彩色取样框愈大,则帧频更低。

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1)超声扫描线的移动与超声断层图的声像图 三、实时超声成像的几种主要扫描类型 1、电子线形扫描、线阵扫描时是采用电子开关控制的声束直线运 动。64 以至 400 个以上的振子呈直线排列。电子开关按一定时序 将激励电压加至换能器上,使振子成组(阵元)发射超声波束, 同时由电子开关按一定时序接通该阵元所接受的回声反射信息。 声束由探头的一端按时序移至另一端,因此形成声束扫描和声像 2、弧形扫描电子凸阵扫描 电子凸阵扫描原理与线阵声束扫描大致相同,只是振 电子凸阵扫描 子和阵元排列呈弧形而已 3、电子扇形相控阵式扫描 扇形扫描角度 80°~90°,最大深 度为 20cm.。其成像速率为 30f/s,常用于心脏检查。 4、机械扇形扫描、机械扇形环阵扫描 (1)机械扇形扫描由单晶片摆动、位置编码检测、驱动电机(马 达)构成。可获得 30°~90°的扇形声束扫描,帧频(成像速率) 为 30f/s,每帧扇形图像由 128 线组成 (2)机械扇形环阵扫描的超声探头晶片被分割成多数同心圆环, 用电子相控技术聚焦成较细或很细的声束。再借助电机驱动探头 晶片实现机械扇形扫描。 环阵扫描由于采用多个焦点使声束变细,图像质量优于单晶片的 机械扇扫 机械扇扫的缺点: (1) 由于机械摩擦引起噪音和振动,长期使用易于磨损,故 使用寿命不及电子扫描探头 (2)由于声场能量分布和扫描线密度不够均匀,图像质量较差。 单晶片探头更为显著

第三节、 第三节、超声仪器工作原理
一、诊断仪器装置 1、发射与接收单元(包括探头)既超声扫描器。

2、数字扫描转换器(DSC) 3、超声图像显示装置 4、超声图像记录装置 5、超声电源 二、图像处理 1、前处理 包括回声信号动态范围的曲线变换及动态压缩、深度 增益补偿、滤波等。现代先进仪器加上前处理专用软件——器官 多种调节优化组合。这样的预设置有利于操作医师根据不同脏器 或组织超声检测的特殊需要,事先进行快速调节 2、数字扫描转换器(DSC) 数字扫描转换器是借助数字电路和 储存媒介,把各种不同扫描方式获得的超声图像信息,通过 IC 储 存器加以储存,然后变成标准的电视扫描制式(视频信号)加以 显示,有利于图像质量的提高和稳定(克服图像闪烁) 数字扫描转换器的另一种作用: 使回声数据存入存储器后进 行图像补插处理(包括扫描线上空缺信号、扫描线行间空缺信号、 稀疏扫描线间增补扫描线) ,从而大大增加信息密度,提高图像的 均匀性和清晰度。 彩色扫描转换器为新一代 DSC。除具有 DSC 的上述功能外, 还能进行图像的一般性彩色编码及处理。 3、 后处理 是 DSC 以后的图像处理。后处理的功能: 、 (1) 灰阶变换:有多种灰阶变换曲线(线性、S 形、对数、 指数曲线等) ,可供选择 (2) r 转换:用以解决人的视觉非线性校正 (3) 图像平滑化 (4) 彩色编码变换。包括:色调变换、色谱(红黄—蓝绿) 对调、彩色捕捉、流速彩色阈值设置(绿标) 。 (5) 图像存储及电影回路。

第四节超声诊断仪的类型 第四节超声诊断仪的类型
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实时超声诊断仪目前主要有实时灰阶超声诊断仪和实时彩色超声 诊断仪两大类 常用超声诊断仪器类型 类型 声 像 图 M型 频谱 Doppler CDFI /2-D +/_ _ _ 实时灰阶超声 + 诊断仪 + + + 双功超声诊断 + 仪 + + + 彩色多普勒超 + 声诊断仪 (1)A 型示波显示与眼科专用超声诊断仪掌握 静态超声诊断仪已被淘汰。A 型示波显示方式仅用于眼科专用超 声诊断仪的辅助测量;单独的 A 型超声诊断仪也早已被淘汰 实时灰阶超声诊断仪 兼有血流多普勒显示功能者,称双功超 声诊断仪; 在双功超声诊断仪基础上,增加血流彩色编码显示功能者,即 彩色多普勒超声诊断仪,亦称三功超声诊断仪。 无论双功仪或三功仪, 它们均兼有 M 型显示 (M 型超声心动图) 的功能 ② 双功超声诊断仪了解 实时灰阶超声诊断仪兼有血流多 普勒显示功能者,称双功超声诊断仪 ③ 彩色超声诊断仪掌握 在双功超声诊断仪基础上,增加血 流彩色编码显示功能者,即彩色多普勒超声诊断仪,亦称三功超 声诊断仪

征的改变 一、实时灰阶超声诊断仪的调节
1、选择探头类型及适当的发射频率 、选择探头类型及适当的发射频率 按检查部位脏器和患者年 龄而定 2、前处理 可理解为脏器最佳条件预设置(优化的多种调节) 、 可按菜单首先调出心脏腹部小器官血管各项目,并选出其中某项 的具体细目这样可选定该脏器与仪器条件的优化组合。例如 (1)腹部(肝、肾、移植肾、前列腺、妇科、胎儿/产科等)应 选出其中某个需要检查的脏器或比较接近的脏器。 (2)小器官(甲状腺、乳房、睾丸、肌骨、眼等) :应选出某个 需查的脏器或比较接近的脏器。 (3)血管(颈动脉、腹主动脉、肾血管、肢体动静脉、经颅血管 TCD 等) :宜选某种血管或近似的血管 3、深度增益补偿(DCG)调节 根据不同探头和频率调整;不 、深度增益补偿( ) 同脏器也需要区别对待。根据观察腹部肝脏和位于膀胱后方的前 列腺、子宫,DCG 两者调节完全不同 4、总增益 调至图像显示适当。增益过低易造成低回声和对比 、 度差的病变漏检;增益过高,又可能妨碍对小病变的辨认。 5、 、聚焦调节 可选一点聚焦根据观察不同深度随时调节;也可选 择两点聚焦或多点聚焦 6、后处理 后处理曲线可使灰阶最佳分配。通常不必调节,除 、 非前处理最佳脏器调节仍不满意

二、彩色多普勒诊断仪的调节
1、实时灰阶超声仪器的调节(见上述)了解首先必须进行实 、 时灰阶超声仪的调节和图像观察,应清楚显示声像图并初步找到 感兴趣区,特别注意第二项有关脏器、血管是否选准 2、按 CD 钮,开始出现彩色取样框。

第五节超声诊断仪的调节使用
超声仪的组织定征技术的作用是分析组织结构的声学特

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①将取样框置于感兴趣区,调整聚焦点。注意彩色取样框 不可过大。 ②核定彩标色谱指示的血流方向 (通常设定血流朝向探头 为红色,背向探头为蓝色) 。 ③调整彩色速度标尺(PRF) 使流速指示值接近实际血 流速度水平。流速指示过低时易出现彩色混叠现象,过高时彩色 充填不足。 ④调节彩色增益至适当显示血管内血流 ⑤多普勒增益、 。如果深部组织内血管彩色血流信号不显 示或显示不充分时,宜降低多普勒频率或提高彩色增益 ⑥彩色偏转(左中右)调节:使声束与血流夹角变小,有 利于提高彩色血流信号,从而增加敏感度 ⑦ 滤波器调节:有助于滤掉低频噪音信号。但过多滤波, 易损失真实的血流信号 3、Doppier 频谱显示 (1) 按 PW(多普勒频谱)键 (2) 调整取样线, 使取样容积位于血管或心腔内的特定 位置 (3) 调节取样容积大小,并使其位于血管中间 (4) 调节角度,使校正角度<60° (5) 注意基线:适当放低,可使正向频谱波充分朝上; 反之亦然。

电机组、电焊场所 2)避免高温、潮湿、灰尘和易燃气体。不要进入使用乙醚的 手术室。工作室内不可使用煤气、天然气。 3)配置可靠的稳压器,有良好的接地。保证持续稳压电源供 应,防止经常断电 4)监视器避免阳光直射 5)有良好的通风,以利散热。如:仪器安放应有足够的空间, 高温季节可加电扇 6)搬运移动整机时。注意防震 2、探头的保养维护 、 避免撞击落地 使用合格的耦合剂(禁用液体石蜡甘油的耦合剂 避免使用有机溶剂,如乙醇等作为清洁剂 禁止高温高压消毒。避免腐蚀性气体消毒。 可用柔软湿润的织物清除探头上的偶合剂和污垢。 忌用硬质布 巾或纸巾擦试探头表面,以免磨损探头的保护层(匹配层) 探头电缆线避免用力牵拉、扭曲、踩压 3、保修期内尽量增加仪器使用率,以便于暴露仪器潜在故障。 一旦出现故障可请专业人员协助处理 4、每天清洁仪器台面,擦除荧光屏上的灰尘。经常检查地线 连接、电源连接是否可靠 5、定期进行仪器除尘。切勿自行拆卸除尘,只有在专业技术 人员参与下,才可打开仪器侧板,拔除电路板进行除尘工作。

第六节 超声诊断仪的维护
一、仪器维护和安全注意事项

第四章、超声新技术和新方法
第一节、三维超声成像

1、超声诊断仪的安置与工作环境 、超声诊断仪的安置与工作环境 1)远离高频电场、磁场和强电流环境。如理疗科、放射科、发

一、三维超声成像技术种类

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(一)静态三维超声成像 先进行二维超声成像,然后用电脑 技术对采集的二维图像进行重建,成为三维图像 实时三维超声成像以特制的探头,用电脑技术高速处理 (二)实时三维超声成像 每次扫查的大量数据,即时显示三维超声图像,就是真正实时显 示的三维超声图像。 二、三维超声成像显示方式三维超声成像显示方式了解 表 面成像、透明成像、结构成像

三、三维超声成像与二维超声成像的比较
1、三维成像能更准确地了解器官或病变的形状、轮廓、大小等 2、三维显示组织脏器的邻接关系更清楚和准确 3、 三维成像可从不同的视角观察解剖结构、 如俯视、 仰视、 侧视、 内视等 4、补充二维成像不易显示的病变,如胎儿唇、腭裂等畸形。

(一)超声造影的散射回声源 微气泡是超声造影的散射回声源,包括空气、氧气、二氧化碳、 空气、 ,包括空气 氧气、二氧化碳、 氟烷类、 氟烷类、六氟化烷等气体 (二)超声造影散射回声信号强度 散射回声信号强度与微气泡大小、发射超声功率大小成正比,与 散射回声信号强度 检测的深度呈反比。射频法测定的声强是定量评价造影充盈效果 的一种方法 (三)超声造影剂在血液循环中持续的时间 持续时间与微气泡密度及最大圆截面成正比, 持续时间与微气泡密度及最大圆截面成正比,与微气泡在血液的 弥散度、 弥散度、饱和度呈反比

二、超声造影途径
(一)右心造影 从末梢静脉注入,造影剂微气泡直径大于红细 胞直径(大于 8um)只在右心系统及肺动脉显影 (二)左心造影 从末梢静脉注入,造影剂微气泡直径小于红细 胞直径(小于 8um)从右心通过肺循环回到左心,再从主动脉到 外周血管 (三)心肌造影 与左心造影相同,但须使彩色能量多普勒谐波 成像、反向脉冲谐波成像以增强造影剂显示;如造影剂微气泡直 径小于 1~2um,用二次谐波成像,间歇式超声成像技术即可 (四) 全身血管及外周血管超声造影 造影剂从肘静脉注入采用 的造影剂参考上述。

四、三维超声成像的临床应用
1、在瓣膜病、先天性心脏病等心血管病时,较全面的显示病变的 全貌,并能从各种角度观察病变的情况 2、冠心病时单独应用或负荷试验、超声造影并用,可立体显示心 肌灌注缺损区、心肌缺血区,并测量其累及范围 3、心内血流的三维显示,可测量计算分流量、返流量的大小 4、用于多普勒组织成像,可立体观察心肌活动的顺序,检测心脏 异位起搏点、传到顺序、传导途径等 5、心功能测定,心室容积、心搏量、射血分数等的立体测量。 6、检测胎心病变,如先天性心脏病等 7、腹腔盆腔脏器的病变,如增生、肿瘤、结石、畸形等 8、胎儿先天性畸形,如面部、肢体畸形等 适宜于观察胎儿骨骼的三维显示方式结构成像

三、超声造影剂的成分 超声造影剂
以人血白蛋白、脂类、糖类及有机聚合物做包囊,以空气、氟碳 类(烷、六氟化碳)等气体为微气泡

四、超声造影剂注入人体的方法
(一)弹丸式注射 即一次性把造影剂全部推注入末梢静脉 (二)连续式注射 与静脉输入法相似,造影剂溶液的浓度较低, 可维持较长的造影时间

第二节超声造影 一、超声造影基本原理

五、增强超声造影效果的技术

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(一)二次谐波成像 由于超声在人体组织中的传播及散射存在非线性效应,可出现 两倍于发射波(基频)的反射波频率,即二次谐波或称二次谐频。 二次谐波的强度比基波低,但频率高,被接收时只反映了造影剂 的回声信号,基本不包括基波(解剖结构)回声信号。因此噪音 信号少,信∕噪比高,分辨力高 在临床上主要用于增强细微病变的分辨力,减少近场伪像及近 场混响。在心血管方面主要用于增强心肌和心内膜显示,增强心 腔内声学造影剂的回声信号 (二)间歇式超声成像 用心电触发或其他方法使探头间歇发射超声,使造影剂能避免 连续性破坏而大量积累在检测区,在再次受到超声作用时能瞬间 产生强烈的回声信号 (三)能量多普勒谐波成像 能量多普勒对低速低流量的血流能成像,因此能提高对心肌造 影显示的敏感性 (四)反向脉冲谐波成像 在甚短的时间间隔内相继发射两组相位相反的超声(基波)在反 射回声时基波因相位相反而被抵消;而谐波相加因而信号更增强 (五)实时超声造影成像 超声造影时,图像帧频不降低,可以实时观察室壁运动及血流的 实时灌注情况。其方法是交替发射高功率和低功率超声(高机械 指数与低机械指数) 造影能实时显示微气泡在血管内的充盈过程 , 自然组织二次谐波成像:原理与造影剂谐波成像不同。超声在 人体组织中传播时,在压缩期声速增加,而驰张期声速减低。此 即产生声速的非线性效应而可提取其二次谐波。自然组织二次谐 波成像具有分辨率高,噪音信号小,信∕噪比高等特点

(一)心血管系统 1、右心造影 识别解剖结构,诊断心腔与大血管的各种右向 左分流,诊断右心瓣膜口、肺动脉瓣膜口的返流,据负性造影区 协助判断心腔与大血管的各种左向右分流 2、左心造影 与右心造影相似,但可直接观察造影剂从左向 右分流,观察左心瓣口、主动脉瓣口的返流 3、心肌造影 检测心肌梗死的危险区,心梗区,冠心病心绞 痛型的心肌缺血区,心绞痛或心肌梗死侧枝循环是否建立,判断 心肌存活,测定冠脉血流储备,评价介入治疗效果 (二)腹部脏器、表浅器官、外周血管、增强对小血管、低速低 流量血流的显示

第三节 多普勒组织成像
一、多普勒组织成像基本原理
①用彩色多普勒血流显像的原理, 因血流速度比室壁运动速度快, 但运动能量小,②改变彩色多普勒滤波器条件为低通,使速度低、 能量高的组织被显像,而血流不被显像

二、多普勒组织成像的显示方式
速度型 原理与彩色多普勒血流显像相似,用此显示心肌活动速 度、方向。 、 原理与能量型多普勒血流显像相似,以单一彩色显示 能量型 室壁的运动,显像更清晰,不受噪音信号的干扰,不能表示室壁 运动的方向和速度

三、多普勒组织成像速度型的显示方式
(一) 二维成像 与灰阶二维成像相同,但以彩色编码显示,在

六、超声造影的临床用途

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室壁断面上可显示和测量心肌运动速度的分布情况(心内膜>心 肌>心外膜) (二) M 型 与 M 型超声心动图相似, 但以彩色带表示心肌在 一定空间上的运动速度与时相变化,可表示室壁运动方向及运动 速度 (三)脉冲波多普勒 与常规的频谱多普勒不同,不用以检测血 流,而用于检测室壁及瓣环等解剖结构的运动速度、运动方向

一、回声强度分级
人体组织和体液回声强度可分为:高水平回声(强回声) 、中 等水平回声 、低水平和无回声四级。可以简称为高、中、低、无 四级。若有需要,在高回声和低回声之前还可根据需要冠以形容 词如 “极高水平回声” “极低水平回声” 介于两极之间的回声, 和 。 可以用“中高水平回声”和“中低水平回声’来表示。 极高(强)回声常伴声影,见于:含气肺(胸膜——肺界面) 、胆 结石、骨骼表面(软组织-骨界面) 典型的中等水平回声见于肝、脾实质; 典型的低回声见于皮下脂肪; 典型的无回声见于胆汁,尿液和胸腹水(漏出液) 高回声见于皮肤、肝脾包膜,血管瘤及其边界等。 有些强回声结构如小结石、前列腺内小钙化灶等,由于超 声聚焦和超声频率等因素,不一定有声影 二、人体不同组织声衰减程度的一般规律 1、均质性液体(介质)如胆汁、尿液为无回声,应当注意:有些 均质的固体如透明软骨、小儿肾椎体,可以出现无回声或接近无 回声。所以,个别固体可呈无回声,但必须是均质性的 2、非均质性液体(介质)如尿液中混有血液和沉淀,囊肿合并出 血和感染时,液体内回声增加。软骨等均质性组织如果纤维化、 钙化(非均质性改变) ,则由原来的无回声(或接近无回声)变成 有回声 所以认为“液体均是无回声的,固体均是有回声的”这种看法是 片面的、不正确的。 3、 引起回声增强的常见原因, 例如均质性的液体 (如血液、 脓液) 中混有许多微气泡 ;血液常是无回声的,但是新鲜的出血、新鲜 的血肿、静脉内血栓形成时回声增多、增强(凝血块内有大量纤 维蛋白) ;纤维化、钙化等非均质性改变等

四、多普勒组织成像的用途
(一)室壁运动异常的检测诊断 1、冠心病 阶段性室壁运动减低、消失、矛盾运动,心梗区的大 小。与负荷试验、超声造影并用,提高检测的敏感性。跨壁心肌 速度阶差(MVG)减低。区域性舒张功能减低 2、肥厚型心肌病 跨壁心肌速度阶差减低,收缩及舒张功能减低 3、扩张型心肌病 室壁运动普遍减低,跨壁心肌速度阶差(MVG) 减低,收缩及舒张功能减低 4、限制型心肌病 室壁运动减低,心肌运动速度减慢,舒张功能 减退 (二)收缩功能及舒张功能减退 (三)心脏传导系统的电生理研究(具有加速度型的多普勒组织 成像) (四)心肌超声造影,能量型多普勒成像,可增强心肌造影的回 声强度室壁运动异常的检测诊断 (二) (三) (四)见后述有关内容

第五章、超声诊断临床基础
第一节人体不同组织和体液回声强度

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4、 人体不同组织回声强度顺序 肾中央区 (肾窦) >胰腺>肝、 脾实质>肾皮质>肾髓质(肾锥)>血液>胆汁和尿液 正常肺(胸膜-肺) 、软组织-骨骼界面的回声最强; 软骨回声很低,甚至接近于无回声。 病理组织中,结石、钙化最强;纤维化、纤维平滑肌脂肪瘤次之; 典型的淋巴瘤回声最低,甚至接近无回声 肝血管瘤多呈高回声;肾血管平滑肌脂肪瘤呈高回声;典型的淋 巴瘤呈无回声;瘢痕多呈高回声;新鲜出血呈低回声;新鲜血栓 呈低回声;陈旧血栓呈高回声; 5、正常人体不同组织回声强度举例 (1)皮肤;高(水平)回声或较强回声 (2)皮下脂肪组织:低(水平)回声 (3)肝、脾实质:典型的中等水平回声(等回声) (4)肾皮质:等回声,比肝脾实质回声略低。 肾锥体:中低水平回声。低水平回声多见于青少年和儿童肾锥 体 (5)肝、脾、肾的包膜:高回声 (6)胸膜—肺组织:极高水平回声伴有多次反射和声影 6、脂肪组织的特殊性 脂肪属于疏松结缔组织。由于其中胶原 纤维含量和血管成分的多少的不同,不同部位的脂肪组织可有很 大的差别。例如: (1)皮下脂肪组织:常呈比较典型的低水平回声 (2)肾中央区(肾窦内脂肪组织与肾血管、肾集合系统相互交错 排列) :呈高水平回声或强回声 (3)腹腔动脉和肠系膜上动脉周围脂肪组织:高水平回声。大网 膜中的脂肪组织(富含血管、纤维成分)亦呈高回声

一、组织内含水分愈多,声衰减愈低 组织内含水分愈多,
血液是人体中含水分最多的组织,比脂肪、肝、肾、肌肉等软组 织更少衰减。但是血液因蛋白含量高,故比尿液、胆汁、囊液等 衰减程度高,后方回声增强程度远不及尿液、胆汁、囊液显著 人体不同组织的声衰减比较 声 衰 极低 甚低 低 中等 高 极高 程度 不 同 尿液 肝 脾 肌腱 骨 组 织 肾 和 体 液 胆汁 血液 脂肪 肌肉 软骨 钙化 囊液 心脏 瘢痕 肺 含 气 胸 腹 脑 水 伴 随 — — — _ +/_ + 声影 后 方 + +/_ _ _ _ _ 回 声 增强 二、液体中含蛋白成分愈多,声衰减愈高 由于血液蛋白含量比胆汁、囊液、尿液高得多,故声衰减较 高,后方回声不显著,声像图上血液后方回声增强和囊液、胆汁 后方回声增强有显著区别,具有鉴别诊断意义 三、组织中含胶原蛋白和钙质愈多,声衰减愈高 组织中含胶原蛋白和钙质愈多,声衰减愈高。

第二节

不同组织声衰减程度的一般规律

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例如:瘢痕组织、钙化、结石和骨组织均可有显著的声衰减,而 且常伴有声影。 人体组织中以骨骼和含气肺衰减程度最高,而且均伴有声影(注: 骨骼或结石后方声影边界清晰;含气肺的混响后方声影的边界模 糊不清) 。软骨瘢痕和肌腱声衰减的程度也很高,肝、脾、肾等组 织属于中度衰减,皮下脂肪声衰减较低

四、人体不同组织和体液声衰减的比较
1、人体中骨、钙化、肺(含气)声衰减极高并伴有声影 肌腱软骨瘢痕声衰减高并可能伴有声影 2、人体中肝脾肾、肌肉、心脏、脑属于中等声衰减 3、血液声衰减程度甚低。可能会有后方回声增强 4、含气肺密度很低,是否不易引起声衰减含气肺衰减程度最高, 而且均伴有声影(注:骨骼或结石后方声影边界清晰;含气肺的 混响后方声影的边界模糊不清)

第三节

声像图基本断面与声像图分析

一、基本断面
心脏超声:左右室长轴断面、短轴系列断面 腹部超声:纵断面(正中、正中旁) 、横断面、斜断面、冠状断面 二、声像图分析 对于腹部超声断层图像,可以由浅入深的按解剖层次进行分 析。腹部声像图应包括:皮下、皮下组织、肌肉组织(腹壁组织) 、 腹膜腔以及腹部内脏结构。对临床上要求检查的部位和脏器,应 重点进行仔细检查和分析 三、内脏声像图描述 描述的内容包括(以肝脏为例) :外形、包膜(边界)回声、实 质内部回声、后方回声(有无回声衰减或增强) 、血管回声、脏器

位置和毗邻关系(掌握) 实质内有无弥漫性病变或局限性病变 如:肿物及肿物的物理性质(囊性、实性、混合性)等。 四、囊肿和实性肿物声像图比较与鉴别 声像图典型的囊肿和实性肿物是容易鉴别的。但是,单凭外形 (圆、椭圆) 、内部回声、有无后方回声增强和侧边声影有无的任 何一条来鉴别,均不可靠,应进行综合分析才可靠。 例如,有不少囊肿合并感染或出血,内部可以出现回声; 有的淋巴瘤呈圆形、椭圆形,边界清晰、光滑、整齐,内 部无回声,有时酷似囊肿, 又如部分小肝癌(≤3cm)内部回声低,因有假包膜,其 边界清晰、光滑,呈圆形,可有轻度后方回声增强等。 乳腺硬癌,由于肿瘤密度高,后方回声衰减明显。 总之,根据若干声像图特点综合分析才是可靠的。 囊肿和实性肿物的声像图特征 声像图特征 囊肿 实性肿物 外形 圆、椭圆 不定,可圆、椭圆、 分叶状或不规则 边界回声 清晰光滑整齐, 有明 不定,可光滑整齐, 显的囊壁回声 无回声晕 内部回声 无回声、 可有低水平 有回声、无分隔 回声,分隔 后方回声增强 显著 较少、不显著。衰减 声影 侧边回声 有 可有,不定

第四节超声伪像(伪差)
声像图伪像(伪差)是指超声显示的断层图像与其相应解 剖断面图像之间存在的差异。这种差异表现为声像图中回声信息 特殊的增添、减少或失真。

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伪像在声像图中十分常见。理论上讲几乎任何声像图上都会存在 一定的伪像。而且,任何先进的现代超声诊断仪均无例外,只是 伪像在声像图上表现的形式和程度上有差别而已 识别伪象非常重要。一方面可以避免伪像可能引起的误诊和漏 诊;另一方面还可以利用某些特征性的伪像帮助诊断,提高我们 对于某些特殊病变成分或结构的识别能力。我们不仅应当善于识 别超声伪像的种种表现,还有必要了解这些伪像产生的物理基础

一、声像图伪像
(一)声像图伪像产生原因分类 1、反射折射 混响多次内部混响、镜面反射、回声失落、折射声 影、棱镜现象 2、衰减 衰减声影、后方回声增强(软组织衰减系数差别过大产 生伪像) 3、断层厚度(扫描厚度)伪像 部分容积效应伪像;近场、远场 (聚焦区外)图像分辨力降低所致伪像 4、旁瓣效应 5、 声速伪像 实际组织声速与仪器设定的平均软组织声速 1540m/s 差别所致伪像和超声测量误差 超声诊断仪显示屏上的厘米标志, 是人体平均软组织声速声速 1540m/s 来设定的,通常对肝、脾、子宫等测量不会产生明显的 误差。但是对声速过低的组织(如大的脂肪瘤) ,就会测值过大; 对于声速过高的组织(如胎儿股骨径的测量) ,必须注意正确的超 声测量技术(使声束垂直于胎儿股骨,不可以使声束平行的穿过 股骨径长轴测量)否则引起测值过小的误差,但即使如此,测值 亦偏小 6、仪器设备 仪器和探头的品质 7、操作者技术因素 增益、DCG、聚焦调节不当;声像图测量方 法不规范 (二)超声伪像产生的主要原因和分类

1、混响 混响伪像产生的条件超声垂直照射到平整的界面,如胸 壁、腹壁,超声波在探头和界面之间来回反射,引起多次反射。 混响的形态呈等距离多条回声,回声强度依深度递减。较弱的混 响,可使胆囊、膀胱、肝、肾等器官的表浅部位出现假回声;强 烈的混响多见于含气的肺和肠腔表面,产生强烈的多次反射伴有 后方声影,俗称气体反射 识别混响伪像的方法是: (1) 、适当侧动探头,使声束勿垂直于胸壁或腹壁,可减少 这种伪像 (2) 、加压探测,可见多次反射的间距缩小,减压探测又可 见间距加大。总之将探头侧动,并适当加压,可观察到反射的变 化,从而识别混响伪像 2、多次内部混响和振铃效应 超声束在器官组织的异物内(亦称 靶内,如节育器、胆固醇结晶内)来回反射直至衰减,产生特征 性的彗星尾征。此现象称内部混响。 超声束在若干微气泡包裹的极少量液体中强烈的来回反射, 产生很长的条状图像干扰, 为振铃效应。 振铃效应在胃肠道内 (含 微气泡和黏液)相当多见。 3、切片(断层)厚度伪像 亦称部分容积效应伪像。产生的原因: 超声束形状特殊而且波束较宽,即超声断层扫描时断层较厚所引 起 例:肝脏的小囊肿内可能出现许多点状回声(来自小囊肿旁 的部分肝实质) 4、旁瓣伪像 由主声束以外的旁瓣反射造成。在结石、肠气等 强回声两侧出现“披纱征”或“狗耳样”图形,即属旁瓣伪像。 旁瓣现象在有些抵挡的超声仪器和探头比较严重,图像的清晰度 较差 5、声影 在超声扫描成像中,当声束遇到强反射(如含气肺)或 声衰减很高的物质(如瘢痕、结石钙化)声束完全被遮挡时,其

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后方出现条带状无回声区即声影。边界清晰的声影对识别瘢痕、 结石、钙化灶和骨骼时很有帮助,边缘模糊的声影,常是气体反 射或彗星尾征的伴随现象 6、后方回声增强 在超声扫描成像中,当声束通过声衰减甚小的 器官组织或病变(如胆囊膀胱囊肿)时,其后方回声增强(超过 同深度的临近组织的回声)这是由于距离增益补偿对于超声进入 很少的液体仍在起作用的缘故。利用显著的后方回声增强,通常 可以鉴别液性与实性病变 7、侧边声影和回声失落 声束通过囊肿边缘或肾上极、下极侧 边时,可以由于折射(且入射角超过临界角)而产生边缘声影或 侧边回声失落(全反射) 。改变扫差角度有助于识别这种伪像,边 缘声影也见于细小的血管和主胰管的横断面,呈小等号“=”而非 小圆形。超声引导穿刺时,人们经常遇到针杆或导管显示不清的 困扰,皆因声束斜形(而非垂直)入射针管或导管的壁,引起回 声失落(全反射)的缘故 8、镜面伪像 当肋缘下向上扫查右肝和横隔时,若声束斜射到声 阻差很大的膈肺界面时全反射,会发生镜面伪像。通常在声像图 中,膈下出现肝实质回声(实像)膈上出现对称性的肝实质回声 (虚像或伪像) ;若膈下肝内有一肿瘤或囊肿回声(实像) ,膈上 对称部位也会出现一个相应的肿瘤或囊肿回声(虚像或伪像) 。声 像图上的虚像总是位于实像深方(经过多途径反射形成) 。如果膈 肺界面(全反射条件)消失如右侧胸腔积液时,只能显示膈下肝 实质和膈上的胸水,镜面伪像不可能存在。 9、棱镜伪像 仅在腹部靠近正中线横断面扫查时(腹直肌横断) 才出现。例如早孕子宫在下腹部横断扫查时,宫内的单胎囊可能 出现重复胎囊伪像,从而误诊为双胎妊娠; 。此时,将探头方向改 为矢状断面扫查,上述双胎囊伪像消失 10、声速失真(声束差别过大伪像) 超声诊断仪显示屏上的厘 米标志(电子尺)是按人体平均软组织声束 1540m∕s 来设定的。

通常,对肝脾子宫等进行测量不会产生明显的误差。但是,对声 束过低的组织(如大的脂肪瘤)就会测值过大;对于声速很高的 组织(如胎儿股骨长径测量) ,必须注意正确的超声测量技术(使 声束垂直于胎儿股骨,不可使声束平行得穿过股骨长轴测量) ,否 则一起测值过小的误差。

二、多普勒超声伪像
(一)超声伪像产生的主要原因和分类 1、有血流彩色信号过少或缺失 (1)多普勒超声(频移)衰减伪像:彩色信号分布不均,即 “浅表多血供,深方少血供或无血供” ;深部器官血流如肾实质、 股深静脉较难显示。 (2)多普勒增益过低,频谱滤波设置过高 (3) 测低速血流时, 不适当的采用较低频探头; 测高速血流时, 不适当的采用高频探头 2、有血流彩色信号过多 (1)多普勒增益过高(彩色外溢) (2)仪器厂家故意设置“彩色优先”血管往往表现粗大 (3)使用声学造影剂 3、无血流,出现彩色信号 (1)频谱滤波设置过低 (2) 多普勒增益过高,出现背景噪音 (3)镜面反射伪像:在强反射界面深方出现对称性彩色信号 (4)闪烁伪像:心搏、呼吸、大血管搏动 (5)组织震颤(高速血流\被检者发音) (6)快闪伪像见于尿路结石等(位于结石声影中) 4、血流方向、速度表达有误 (1)彩色混叠:PRF 过低、测高速血流时采用过高频率探头 或较高多普勒频率 (2)方向翻转键设置不当、探头倒置

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(3)血管自然弯曲走行(仪器不会识别θ角度) (4)入射声束与血流方向接近垂直 (二)频谱多普勒超声伪像 比 CDFI 伪像简单。充分了解彩色多普勒超声伪像,就易于理 解频谱多普勒超声伪像的产生和多种表现。 彩色多普勒成像的优点是迅速、直观的显示血流。 但是 CDFI 检测血流不及多普勒频谱敏感。 如果 CDFI 未显示彩色信号,换用频谱分析法有时可检测出血流 信号 多普勒频谱测量血流时,正确调节取样容积的大小和位置,进行 角度校正(<60°) 均至关重要。在使用微泡声学造影剂时,多 普勒频谱幅度增加,切勿将它误认为实际血流速度的增加 (三)多普勒超声伪像受操作者技术因素和仪器调节的影响很大 应熟悉仪器的性能,熟练掌握有关的旋钮操作 1、正确选择探头 对于浅表器官采用高频探头(﹥7MHZ) , 对于腹部和心脏分别采用 3.5~5MHZ 和 2~3MHZ 探头 2、对于深部组织内的血流多普勒频移,宜选择较低的多普勒 频率(限于高档机)或较低频率的探头 3、适当调节聚焦区、取样框和取样容积的大小,正确调节彩 色速度标尺(PRF).适当调节多普勒增益的灵敏度,注意血流方 向和校正角度等。必须注意以上每一个环节 (四)小结 多普勒超声伪像种类繁多,表现各异。认识 CDFI 伪像的常见性 和复杂性,对于提高超声工作者的识别能力和仪器操作技巧具有 重要意义。这样,我们有可能最大限度的减少伪像干扰,减少诊 断误区,甚至利用多普勒超声伪像,达到提高临床诊断水平的目 的 第五节、腹部超声扫查与超声图像方位标识方法 一、被检查者体位 仰卧位、俯卧位、左侧卧位、右侧卧位、半

卧位还有坐位和立位 二、腹部断面扫查解剖标志 1、横断面:剑突水平、脐水平、髂前上棘水平、耻骨联合水平 2、纵断面:以腹正中线为标志(背部以背部正中线为标志)正中 矢状断面(左右)正中旁矢状断面:以正中线向左右旁开 xxcm 代表(或以 Lxx cm/Rxx cm)

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