非线性血流成像
应用超声造影
剂（大量微气泡群）
对入射超声产生能
量较大的二次谐频
（发射超声中心频 率的2倍）。提取二 次谐频的信息成像 可实时显示血管中 造影剂的流动。
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常见的超声伪像
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超声伪像
• 指声像图中回声信息的增添、减少或失真，即超声显示的图像 与其相应断面之间存在的任何不相符表现，皆属伪像。 • 它表现为实物断面结构在图像上的移位、变形、消失或断面外 回声的添加等。有的容易觉察和识别，有的不易或无法识别。 通常称谓的伪像只是可识别的伪差。 • 伪像可能严重干扰声像图，产生假性异常或掩盖病变，误导对 图像的正确解释，造成不利影响。但有时可以帮助超声医师鉴 别某些结构或确认某些病变。 • 明白各种超声伪像的原因，对正确解释图像或规避有害伪像、 诱发有用伪像至关重要。
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B模式
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B模式
B模式
B模式
B模式
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彩色多普勒效应

这幅图象是用彩色来表示平均速率。
通常情况下的超声波束
此区域为 红色, 所 以流向超声波束的方 向, 方向从左到右
此区域为 蓝色, 所 以背向超声波束的方 向, 方向从右到左
多普勒效应
用亮度来表示确定位 置处频谱的强度。
•
人体组织对入射超声的作用
1、散射（scattering）：
小界面对入射 超声产生散射 现象。散射无 方向性。
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• 障碍物小于波长 ，其背向散射信号可被探头接受。
• 人体组织中的散射元：肝小叶、脾脏海绵状网架
结构，红细胞，肾小体，心肌纤维
• 散射来自脏器内的细小结构，临床意义十分重要
人体组织对入射超声的作用
什么是声波？ 在媒介中纵向传播的机械波 振动频率频谱
0Hz 20Hz 20KHz 1MHz 30MHz 400MHz
次声波 红外线
可听见声音 耳朵
超声波 无损探伤
超声波 图像诊断
声学显微镜
• 频率 & 波长
λ＝ C / f λ :波长, C:速率, f:频率
• 当上述假设被破坏时，就会产生伪像
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产生伪像的原因
• 人体界面的复杂性
• 声束在人体内传播的过程固有的物理性质
• 仪器的性能及调节
• 扫查者的技术因素
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混响效应 (reverberation effect)
属于多次反射 。 扫查平滑大界面时，部分声能量返回探头表面之 后，又从探头的平滑面再次反射，又第二次进人 体内。
• 电子聚焦可以降低远场的声束宽度，提高 侧向分辨力，但聚焦区域的声强也会增加
超声基础知识
透 射 transmission
超
反 射 reflection 折 射 refraction
衍 射
diffraction
人
声
散 射 scattering 衰 减 attenuation 吸 收 absorption
超声场和超声束
• 超声波进入人体之后，不是沿着某一条直 线进行传播，而是分布在组织中的某个空 间范围内，即超声场 • 超声束即是这个超声场的形状 • 距离探头越远，声束越宽
• 超声场内有多个方向的声束，能量最大的 为主瓣，其他的为旁瓣
近场和远场
• 声束各处宽度不等。在邻近探头的一段距离内，束宽几乎 相等，称为近场区，近场区为一复瓣区，此区内声强高低 起伏。远方为远场区，声束开始扩散，远场区内声强分布
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产生伪像的原因
超声成像仪的正常工作基于特定的假设: • 声波是直线传播的 • 在组织内声波的传播速度是一致的和固定的（大 约为1540 m/s ） • 超声波束在它横向（厚度）方向上是无限薄的 • 回波仅仅产生于波束方向上的物体 • 人体各种组织的声衰减相同，一律按衰减系数ldb ／(cm· MHz)进行深度增益补偿
速度
强度
能量多普勒效应
使用强度来代替速率标 识血流的信息。
•
•
我们称之为能量多普勒 (PDI)。
彩色血流是没有角度依 赖性的, 而且不会产生混 叠。 它的灵敏度更好。
•
•
3D成像
机械扫查动态三维超声成像
由马达驱动的旋转机构带动二维B超探头以一点为中心旋转,如图从左到右 旋转, 将采集的一系列同心的二维断面图像数据和相应的间隔角度数据(断 面间的间隔通常不等同)组成一个三维图像数据, 系统后端作三维重建. 然后 从右到左旋转, 从左到右旋转, 不断重复. 从而得到实时更新的三维图像.
• 指根据单一声束线上所测出的，分辨两个细小目标的能 力 （axial resolution) 沿声束传播方向的分 辨力。频率越高，越好。通常用3-3.5MHz探头时，轴向 分辨力在1mm左右 (lateral resolution)声束平面内垂直与 声束方向的分辨力。声束越细，侧向分辨力越好。长轴 （transverse resolution) 垂直于声束扫 查平面的分辨力。扫查平面厚度方向上的。横向分辨力 越好，图像上反映组织的切面情况越真实。短轴
组织声衰减特性对回声强弱有影响
• 水的衰减系数几乎为0dB／(cm· MHz)，可以认为无衰减。
因此，组织内含水分愈多，声衰减愈低．其后方组织的回 声相对较高。 • 血液因为血细胞对声束的散射和蛋白对声能的吸收．比尿 液、胆汁、囊液等衰减程度相对较高 • 人体不同组织的回声衰减比较： 骨骼、钙化、结石>瘢 痕、软骨、肌腱>肝、肾、肌肉、脑>脂肪、血液>尿液、 胆汁、囊液、胸腔积液、腹水。
体
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人体组织的声学参数
• 密度 ρ • 声速 c
• 声特性阻抗 Z= ρ• c 为密度与声速的乘积。单位为g/(cm2*s)。声 特性阻抗可简称 ，为超声诊断中最基 本的物理量。
界面
• 两种声阻抗不同物体接触在一起，形成一 个界面。接触面尺寸小于波长时名小界面， 反之名大界面
• 均质体：一个脏器、组织由分布十分均匀 的小界面所组成 • 无界面区：仅在清晰的液区中出现。液区 内各小点的声阻抗完全一致
分辨力
• 超声分辨力与探头发射频率、声场特性， 待测点的距离位置，信号动态范围，显示 器有关 • 超声波长公式：λ=1.5mm/f ，即相同组织中， 波长与频率呈反比关系。而 。保证足够组织穿透力的情 况下，尽可能地使用较高频率的探头
• 远场区声束宽度增加，侧向和横向分辨力 都降低，产生容积效应伪像。穿刺误差。 转换角度、聚焦
超声诊断基础
超声的发展
•
超声是上个世纪50年代发展起来的 近30年来高科技的迅速发展，使超声图像质 量和分辨率越来越高，临床应用非常广泛 超声诊断范围已完成从单一器官扩大到全身， 从静态到动态，从定性到定量，从模拟到全 数字化，从单参数到多参数，从二维到三维
•
•
的进化
超声的新进展
• 彩色多普勒技术、组织谐波、 高频超声 • 介入性超声 • 腔内超声、血管内超声 • 超声造影 • 三维成像 • 弹性成像 • 超微血管成像
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多次反射
如膀胱和胆囊前壁．使原本不该有回声的液体内出现
回声，以至可能掩盖前壁的小病变。
：正常肺表面。如应该出现的典型“气体多次反射” 消失或显示不清，提示肺实变或不张；而肠管外腹膜壁层下如果出现
多重反射，是腹膜游离气体的特异性超声征象，此征象强烈提示腹腔
内有游离气体；这些征象具有诊断意义。 ：如肝包膜或脾包膜的后方可能因为多重反射的叠 加而回声增强或结构模糊，可能掩盖病变的显示，或使较小的无回声 囊性病变酷似实质性肿瘤。 ：如接近体表的金属异物，可能显示在与实物等 距离的部位，易造成异物位置的误判。
声波的方向变化
镜像反射
皮肤
界面
探头
折射
发射声波 散射、衍射 界面 指两个不同组织的界面, 如脂肪与肌肉
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• 两组织之间的声阻抗差异越大，界面的反射系数 越大，产生的反射回波越强，透射的声波越少 • 组织和空气、组织和骨骼之间的界面阻抗差极大， 通常超声波几乎无法穿过 • 阻抗差小的组织可作为声窗 • 探头可接受到的回波信号强度与入射角有关，垂 直入射（0度）最强
运动物体和静止物体的声音特性不同
对观察者来说，发动机声音 逐渐增强
对观察者来说，发动机声音 逐渐减弱
地面静止的飞机声音是保持不变的
超声成像模式
• • • • • • • • • A模式 B模式 M模式 Doppler PWD模式 CFM模式 PDI模式 3D模式 ….
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A模式
A : Amplitude 振幅, 幅度
• 传播速率
1530m/s 水中, 344m/s 空气中 (20°C)
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医用超声频率应用范围
• 2～ 5MHz探头适用于腹部、心脏等检查
• 5～ 10MHz探头适用于浅表组织、器官，外周血管、
浅表淋巴结
• 10～ 30MHz探头适用于皮肤、血管内、内镜超声 • 50～ 80MHz适用于表皮结构和真皮浅层 • 100 MHz 和 150 MHz 的甚高频超声能很清楚的观 察皮肤各层结构
诊断超声的物理特性
声源：能发生超声的物体，产生的基础是振 动。超声设备中，声源是探头中的压电晶片。 晶片的振动频率决定发射超声波的频率
声束：指从声源发出的声波，一般它在一个 较小的立体角内传播 介质：传播声波的媒介物质。真空之中不能 传播。
• 声轴（sound axis) • 声束的中心轴线，它代表超声在声源 发生后其传播的主方向 • 束宽 声束两侧边缘间的距离。
入射超声遇到活动的 小界面或大界面后， 散射或反射回声的频 率发生改变
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多普勒效应
当超声波遇到静止目标时， 反射的回波是以相同的频率 返回的
当超声波遇到朝相同方向运 动的目标时, 反射回波是以相 对较低的频率返回的