眼视光特检技术十2007-06-15 08:47 A.M.第十章A/B超声诊断仪超声波测量原理、概念和定义，超声诊断仪操作技术与检查方法，超声图象分析，超声检查的临床应用和注意事项。

超声诊断是利用声波传播?生的回声显像进行诊断，超声波在传播的过程中，遇到声学性质（密度、声速）不同的界面时就会发生反射，反射回来的声波称?回声或回波（echo）；回声接收后转变成电信号，经过放大、检波、修饰，以视频图象的形式显示出来，进行诊断和鉴别诊断，也称?回声诊断法（echography）回声诊断法（echography）。

眼球和眼眶位置表浅，构造规则，声学界面清楚，声衰减较少，是最适合超声检查和诊断的器官。

同其它医学影像方法比较，超声检查有简便、迅速、经济和无损伤等优点，因而越来越受临床医生的重视。

其不足之处是特异性不够高。

由于不同疾病的病理组织结构不一样，对超声波的反射、吸收就不一样，虽然能够利用回声对病变组织进行诊断和鉴别诊断，但病?的声学切面不像病理组织学切面那样直接和精确，只能间接地从组织的声学性质来推断其组织结构，将病?按其声学性质分类，再结合其它临床资料而作出诊断。

学习超声诊断要掌握超声的物理性质、原理，以解剖学、物理学等形态学?基础，并与临床医学密切结合。

第一节概述诊断超声的物理特性人耳可闻及的频率在20～20 000 Ｈｚ，超声波是一种频率大于20 000 Ｈｚ的高频声波，图10-1超声波波形图人耳听不到，故称超声。

它是一种机械波，是因介质中的质点受到机械力的作用发生周期性振动而?生的。

依据质点振动方式与声波传播方式的关系，声波可分?两种基本形式，即纵波和横波（图10-1）。

纵波可以在气体、液体和固体中传播，是介质中的质点受到拉应力和压应力的作用而振动，以质点疏密相间的形式传递能量，声波传播方向与振动方向一致。

此外，纵波还具有?生和接收比较容易的特点。

医用超声波的传播介质主要是人体软组织，声能是以纵波的形式在其间传播的，因此医用超声波?纵波。

超声波在周期性振动传播中，其质点位移（a）、质点运动速度（c）及质点运动加速度（b）等均?角频率和时间乘积的正弦和余弦函数（图10-1）。

波形图中的正负最大值分别对应纵波的密部和疏部、横波的波峰和波谷。

（一）声源、声束、声场与分辨力1杄声源能发生超声的物体称?声源（ｓｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅ），超声声源亦名超声换能器（transducer），通常采用压电陶瓷、压电有机材料或混合压电材料（压电陶瓷与压电有机材料的混合物）组成，加以电脉冲后即转?声脉冲。

用超声换能器制成可供手持检查用的器件则称?超声探头。

2杄声束从声源发出的声波称?声束（ｓｏｕｎｄｂｅａｍ），一般它在一个较小的立体角内传播。

声束的中心轴线称?声轴，它代表超声在声源发生后其传播的主方向。

声束两侧边缘间的距离称?束宽。

3杄声场换能器发射超声声束时，在一定传播距离内基本上保持平行，然后开始扩散。

接近换能器的那部分平行声束被称?近场。

当超声声束开始扩散时，被称?远场。

被检查的部位在近场区内，声束较?平行，反射界面与换能器又比较垂直，其反射回声的强度较大，超声诊断的作用最好。

远场区内场分布均匀，可扫查许多界面，可是越进入远场的远端，扫查就越困难。

实用超声仪上的near及far意即?近段（程）及远段（程）调节，而非近场区及远场区。

检查者可通过调整仪器的灵敏度来改变声束的宽窄和能量的大小，并不改变声场，而是利用超声传播的方向性可对病?进行定位。

平面型声源无论在近场区或远场区中声束束宽均嫌过大，使图象质量下降。

故需加用声束聚焦的技术。

B型探头应用聚焦的声束，而A型探头应用平行的声束，A型超声的方向性更好。

在距探头很近部分，声束全部透过，不发生反射，没有回声，就没有分辨力，称?盲区。

4杄分辨力（resolution power） ?超声诊断中极?重要的技术指标。

分?两大类：基本分辨力及图象分辨力。

（１）基本分辨力：指根据单一声束在线所测出的分辨两个细小目标的能力，可分?3类：? 轴向分辨力：指沿声束轴线方向的分辨力。

其与频率成正比，频率越高，波长越短，脉冲宽度越窄，轴向分辨力越好。

轴向分辨力的优劣直接影响到目标在深浅方向的精细度。

分辨力好则在轴向的图象点细小、清晰。

通常用3杄5～5 MHz探头时，轴向分辨力在1 ｍｍ左右；? 侧向分辨力：指在与声束轴线垂直的平面上，在探头长轴方向的分辨力。

声束越细，侧向分辨力越好，其分辨力好坏由芯片形状、发射频率、聚焦效果及距离换能器远近等因素决定。

在声束聚焦区，3～3杄5 MHz的侧向分辨力应在1杄5～2 ｍｍ左右；? 横向分辨力，指在与声束轴线垂直的平面上，在探头短轴方向的分辨力。

横向分辨力与探头的曲面聚焦及距换能器的距离有关。

横向分辨力越好，图象上反映组织的切面情况越真实。

（２）图象分辨力：是指构成整幅图象的目标分辨力。

包括：? 细微分辨力：用以显示散射点的大小，它与接收放大器通道数量成正比，与目标距离成反比。

? 对比分辨力：它用来显示弱回声信号。

一般约?-40～-60 dB，更适中?-50 dB。

目前普遍采用数码扫描变换技术后，大大提高了对比分辨力。

（二）波长、频率、声速超声波有三个基本物理量，即波长（wave length），频率（frequency）和声速（sound velocity）。

质点在其平衡位置来回振动一次所需要的时间?质点振动周期，也就是波的周期（T）。

在一个周期内，波所传播的距离，定义?波长（λ）。

在介质中任何点在单位时间内通过的波的数量称?波的频率（f），它也等于单位时间内介质颗粒完成全振动的次数，单位?赫兹（Hz）或周/秒。

1赫兹即每秒振动1周，百万赫兹称兆赫兹，以MHz表示。

声波的传递过程实质上是能量的传递过程，需要一定时间才能达到某一点。

声速是声波在介质（或媒质）中传播的速度。

用c表示，单位?米/秒。

波长（λ）、频率（f）与声速（c）的关系如下：λ＝c／f杄上式不仅适用于声波，对所有波，如水波、无线电波、甚至X射线都是适用的。

频率和波长在超声波成像中是两个极?重要的参数，波长决定了分辨率，而频率则决定了可成像的组织深度。

在医学超声设备中，30 kHz～40 kHz适用于超声乳化；1 MHz～5 MHz适用于检查心脏、肝、胆、腹部疾病；5 MHz～20 MHz适用于眼病诊断，如眼科B型超声、生物参数测量仪、角膜测厚仪等；40～100 MHz适用于眼科超声生物显微镜。

（三）人体组织的声学参数和概念：声速、密度、声阻抗和声学界面1杄声速（c）?声波在介质中的传播速度，单位?m/s。

一般说，在人体组织中，固体物含量高的，声速最高；纤维组织含量高的，声速较高；含水量较高的软组织，声速较低；含体液的，声速更低；脏器中含气体的，声速最低。

2杄密度（ρ）?重要声学参数中声特性阻抗（声阻抗）的基本组成之一，单位?g/cm3。

密度的测量应在活体组织保持正常血供时，任何降低动脉血供或静脉淤血，以及组织固定后的测量值均缺乏真实意义。

3杄声阻抗（Z）?超声诊断中最基本的物理量。

声阻抗既和介质的密度（ρ）有关，又与超声穿过该介质内的声速（c）有关，即Z=ρc，单位?g/（cm2·s）。

声像图中各种回声显像主要由声阻抗差别造成的。

4杄界面由声阻抗不同的两种介质接触在一起时，即构成一个界面。

介质的界面大小与超声波长有关，界面尺寸小于超声波长时，称小界面；界面尺寸大于超声波长时，称大界面。

均质体与无界面区：人体组织和脏器如由分布十分均匀的小界面所组成，称?均质体；无界面区只在清晰的液区中出现。

液区内各小点的声阻抗均一致。

人体内无界面区在生理情况中可见于胆囊内胆汁、膀胱内尿液、成熟滤泡以及眼玻璃体；在病变情况中可见于胸水、腹水、心包积液、盆腔积液、囊肿、肾盂输尿管积水等。

不同频率超声波在人体软组织中的参数参见表10-1。

表10-1人体正常组织的密度、声速及声阻抗媒质（介质）密度（g/cm3）声速（m/s）声阻抗（105g/cm2·s）测试频率（MHz）空气（22℃）0杄001 18334杄80杄000 4水（20℃）1 4831杄493血液1杄0551 5701杄6561软组织（平均值）1杄0161 5001杄5241续表媒质（介质）密度（g/cm3）声速（m/s）声阻抗（105g/cm2·s）测试频率（MHz）肌肉（平均值）1杄0741 5681杄6841角膜1 550晶状体1杄1361 6501杄874房水0杄994～1杄0121 4951杄486～1杄513玻璃体0杄992～1杄0101 4951杄483～1杄510巩膜1 630（四）人体组织对入射超声波的作用1杄反射和折射在界面上超声波具有反射和折射的特性。

当声波在均质的介质中传播时，基本上是按直线方向传播，无任何反射。

但当声波到达两种不同密度的介质的界面时，则会在界面上发生反射和折射（图10-2）。

一部分声波在界面处反射而成?返回第一介质的反射波，另一部分声波则透过界面被第二介质折射。

反射使入射超声能量中的较大部分向一个方向折返，反射应按照Snell定律：? 入射声束与反射声束处于同一平面内；? 入射声束与反射声束分居法线的两侧；? 入射角与反射角相等。

图10-2超声的入射、反射和折射左图：Snell定律；右图：入射角过大，回声失落反射发生于大界面上。

如果两种介质声阻抗不同，就出现声阻抗差，只要两者的声阻抗差大于0杄1%时，超声波就会在这两种介质的界面上发生反射，?生回声。

如超声波在第二介质中声速大于第一介质，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90°，即折射声束与界面平行。

此时入射角名临界角。

入射角大于或等于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，名曰“全反射”。

全反射发生时不能使声束进入第二介质，该区因“失照射”而出现“折射声影”。

在一般情况下，声束的折射常?生杂音，引起干扰，应该避免，但在视神经测量时，折射特别重要，超声波的折射发生于视神经鞘的外层而使它垂直于视神经鞘的表面，?生垂直上升和下降的视神经鞘的表面回波，从而可以测量视神经的宽度。

2杄散射当声波在传播途中遇到障碍物时，会在此障碍物处?生多方向的不规则反射、折射和衍射，称声散射，其返回到振源的回声能量甚低。

此散射回声来自各脏器内部的微细结构，其临床意义十分重要。

3杄衍射声波传播时，可以越过直径小于λ／2波长的障碍物，再继续前进，这一现象称?衍射，又称绕射。

当障碍物的直径大于λ／2时，会在该物体表面?生回声反射，而在其边缘仍然有衍射发生，但在障碍物的后方有一块没有声振动的区域，通常称?“声影”声影区。

4杄衰减声波在介质内传播的过程中，因受到小界面散射、大界面的反射，声束自身的扩散以及软组织对超声能量的吸收等，造成了超声衰减。