超声诊断原理及图像分析原则.ppt

　　超声诊断原理及图像分析原则

　　第一节

　　超声诊断物理基础

　　超声的传播

　　超声的定义：超声为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能听到的声波频率的上限。 人耳可以听到的声波频率：20～20000Hz (20KHz) 超声的频率：>20000Hz(20KHz) 常用的诊断用超声频率：2.5～10MHz

　　超声的速度(c)

　　在不同的组织中的传播速度

　　超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介质中其声速也会发生改变。 一般说，固体物含量多，声速高;含水多，声速低;含气脏器中的气体，声速最低。 根据超声的传播速度，把人体组织分为三类： 1，软组织 2，骨与软骨 3，含气脏器

　　超声的波长( λ ) λ=c/f 在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系成反比

　　超声波的发射与接收

　　声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将电能转换成声能～逆压电效应 声波的接收：将机械振动(声能)转换成电脉冲(电能)～正压电效应

　　声波的接收

　　声波的发射

　　换能器(其主要材料为压电晶体)

　　各种探头(换能器)

　　3.5MHz凸阵探头

　　7.5MHz线阵探头

　　3.5MHz扇形探头

　　穿刺探头

　　腔内探头

　　术中探头

　　声场

　　声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其 周围的空间范围 近场：靠近探头的部分，声束比较平行 远场：远离探头的部分，声束开始扩散 声束：超声所经过的空间 束宽：声束横断面的直径 声轴：代表声束主方向的中心轴线

　　近场

　　远场

　　声轴

　　人体组织的声学参数

　　密度 声速 声阻抗(Z) 传递介质中某点的声压和该点的速度比值 Z= ρ c ( ρ：密度 c :声速 ) 界面 不同声阻抗组织之间形成的接触面 大界面：>波长 小界面：<波长

　　指向性：当声源直径大于在人体中传播的波长时，此时声束具有指向性 可以用声源直径(D)与波长( λ )比值衡量 D/ λ <10,指向性差; D/ λ=20，指向性好

　　人体组织对入射超声的作用

　　人体组织对入射超声可产生多种物理现象，表现为声像图的各种特征

　　1、散射： 遇到小界面时(散射体)，散射使入射超声的能量 向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性

　　提示了脏器内部细小结构的回声信息，是超声成像研究内部结构的重要依据

　　2、反射： 入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵守Snell定律：1，入射和反射回声在同一平面上;2，入射声束与反射声束在法线的两侧;3，入射角与反射角相等 反射系数：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)

　　3、折射： 入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦比值与界面两侧的声速比值相等 sina/sinb=c1/c2

　　4、全反射：如第二介质中的声速大于第一介质，则折射角大于入射角。入射角增大至某一角度时，可使折射角等于900，即折射声束与界面平行。此时的入射角名：临界角。入射角大于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，称为全反射。

　　5、衰减(衰减为反射、散射及吸收的总和) 衰减与选用的频率及传播的深度成正比

　　6、多普勒效应(DOPPLER)超声在探测移动目标时，其回声频率发生变化利用多普勒效应可检测血管内有无血流，及血流方向和血流速度

　　正频移

　　负频移

　　入射超声对人体组织的作用 生物效应和安全剂量 空间峰值时间平均声强(SPTAI) (通常规定SPTAI<100mw/cm2 )

　　第二节

　　超声成像原理

　　超声成像包括以下步骤

　　单轴声束的声照射入人体 声束的扫查 人体组织对入射超声的反应-回声 回声的放大与前处理 数字扫描转换器(DSC) 显示和纪录

　　1、声照射指电脉冲经探头压电晶体产生超声脉冲沿声轴向前发射。

　　2、声束的扫查

　　线扫 指声束在人体体表进行直线式移动，相邻各条声束间等距又平行;获得一幅矩形声像图

　　扇扫 指声束在人体体表并不位移，而作角度变换，相邻各条声束间等长又偏角相等;获得一幅扇形声像图

　　弧扫 指声束对准体内某一深度处的目标，而沿体表不同自然曲度作弧形位移;获得一幅一断较长的纵切图或者整个腹部的横切全图

　　各种探头与其形成的声像图

　　3、回声辉度调制 4、回声放大及前处理 5、数字扫描转换器(DSC) 6、显示和记录

　　常见的超声效应与图像伪差

　　混响效应 声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，又第二次进入体内，形成多次反射。混响效应多见膀胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。

　　振铃效应

　　声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在胃肠道及肺部。

　　镜像效应

　　声束遇到深部的平滑界面时，反射回声如测及离镜面较近靶标后按入射途径反射折返回探头。此时在声像图所显示者，为镜面深部与此靶标距离相等形态相似的声像图。连同声束扫查时所显示该靶标的实际图形一并显示。常见于横膈附近。

　　侧壁失落效应

　　大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生回声失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能显示。

　　后壁增强效应

　　声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增加其衰减，为使声像图显示深浅均匀，仪器上加入深度增益补偿(DGC)调节系统。后壁增强效应是指在常规调节的DGC系统下所发生的图像显示效应。

　　声影

　　指在常规DGC正补偿调节后，在组织内病灶后方所演示的回声低弱后接近无回声平直条状区。声影系声路中具较强衰减体。 高反射体(如气体)或高吸收系数物体(如骨骼、结石、疤痕)下方具有声影。

　　第三节

　　声像图分类

　　A型(Amplitude modulation) B型(Brightness modulation) M型(Time-motion mode) 彩色多普勒(Color Doppler) 能量多普勒(Power Doppler) 频谱多普勒(Spectral Doppler) 三维超声(3D US)

　　以帧频分 实时图、准实时图及静止图 以扫查及显示方式分 扇扫、线扫、弧扫、复合扫等 以象素分 低象素、中象素及高象素图 以灰阶分 无灰阶、低灰阶、灰阶、高灰阶图

　　第四节

　　超声检查的方法学

　　检查前准备

　　病人准备 如检查胆囊时需空腹，使胆囊充盈;胰腺检查时需饮水充盈胃腔作为透声窗。 如膀胱，妇科或前列腺检查时要充盈膀胱 超声仪或探头的选择

　　探测方式和途径

　　探测方式 直接探测法：探头与受检的皮肤或粘膜直接接触 间接探测法：在探测时，探头与人体之间插入水囊或其他材料 探测途径 经体表、经腔内或术中

　　图像标准方位

　　仰卧位

　　横断面 图像左侧示被检查者的右侧结构，图像右侧示被检查者左侧结构，图像上方为近腹部结构，下方为近背部结构

　　纵断面 图像左侧示被检查者的头部结构，图像右侧示被检查者足侧结构，图像上方为近腹部结构，下方为近背部结构

　　斜断面 如斜断面接近横断面，则以上述横断面为标准;斜断面近乎纵断面，则以纵断面所示为标准

　　冠状断面

　　近似于纵断面，图像的左侧为头端，右侧为足端，如右冠状断面，图像的上方为右侧的结构，图像的下方为接近左侧的结构

　　常用体位

　　第六节

　　图像分析方法

　　超声回声的描述

　　强回声 反射系数大于50%以上，灰度明亮，后方常伴声影，如结石和各种钙化斑 高回声 反射系数大于20%左右，灰度较明亮，后方不伴声影，如肾窦和纤维组织等 等回声 灰阶强度呈中等水平，如正常肝脾等实质脏器的回声

　　低回声 呈灰暗水平回声，如肾皮质 弱回声 表现为透声性较好的暗区，如肾锥体和正常淋巴结 无回声 均匀的液体内无声阻抗差异，呈无回声暗区，正常充盈的胆囊和膀胱即呈典型的无回声区

　　外形 大小 边缘、边界、壁 支持结构、管道结构

　　5. 脏器内部回声 强回声 高回声 等回声 低回声 弱回声 无回声 回声性质： 1、疏密;2粗细;3亮暗;4、分布情况