第一章超声基本原理
第一章 肺源性心脏病
三、超声诊断的种类
1. 超声示波法 即A型超声,此法是将回声以波的形式显示 出来,为一维超声,现已淘汰(图 1-16)。
2. 切面超声显像法 即B型超声,又称灰阶超声、声像图, 因显示出的图像为切面,属二维图像,也叫二维超声。 此法是将回声信号以不同亮度的光点构成一幅图像, 为 灰度调制型。早期的为静态扫查,扫描速度慢,分辨率 低,当今的二维超声扫描速度非常快,每秒超过 24帧, 称实时超声(real time ultrasound),可生动地描绘 出脏器的活动状态(如心跳)(图 1-17)。
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3. 超声光点扫描法 此法使回声光点从左到右自动移行 扫描,亦称 M型法。纵坐标代表深度,横坐标代表光点 扫描时间,常用此法检查心脏(图 1-18)。 4. 超声频移法 即多普勒诊断法。此法利用多普勒效 应,对运动目标进行检测,主要用于血流的测定。此法 又分为脉冲多普勒(PW)和连续多普勒(CW),前者以 脉冲形式发射,可确定某一部位的血流信号,以明确信 号性质(图1-19A);后者以连续形式发射,同时接受取 样线上的所有血流信号,主要用于高速血流的测定(图 1-19B)。
第八节 超声诊断仪介绍
一、线阵探头超声 此类仪器构造相对简单,功能单一,造价较低,仪器探头多 为3.5~5.0MHz,探头晶片线性排列,切面为矩形,适合于基 层单位的腹部及妇产科疾病的检查(图 1-24)。 二、凸阵探头超声仪 此类仪器相对复杂,探头晶片以凸阵形式排列,频率多为 3.5~5.0MHz,切面为类扇形,由于探头与体表接触面较小, 深部显像较开阔,受气体和骨骼干扰少,故显示深部组织器 官较线阵好,适合检查腹部及妇产科疾病(图 1-25)。
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所有波的基本特征是速度决定频率和波长,关系式如下:
f λ= v 式中v代表速度,它等于频率(f)和波长(λ)的乘积。此式 适用于任何波,包括水波、超声波、无线电波,甚至 X线。此 公式还表明波长缩短时频率加快。频率和波长很重要,因为 波长可确定分辨力,而频率可确定被显像的组织深度。声波 是一种机械波,当通过一个介质时此物质的分子密度会发生 改变:起初分子被压缩至高密度状态(在一个半波长上), 然后扩张至稀疏状态(在另半个波长上),如图 1-2所示。在 液体和软组织中,这种密度变化伴有静水压的变化,所以超 声波是一种压力波。
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5. 彩色多普勒血流显像(CDFI) 此法多在二维图像 的基础上,用彩色编码方式将血流信号取样, 将冲向探 头的血流编为红色,背离探头的血流编为蓝色,湍流信 号编为五彩血流。以色彩的深浅表示血流的速度,从而 确定血流的方向、速度和性质 (图1-20)。 6. 彩色多普勒能量图(CDE) 此法是通过多普勒效应 来探查血管内的血流量的多少和方向,较 CDFI更为敏 感,又称多普勒血管造影(图1-21)。
次之,瘢痕组织回声减低。
第一章 肺Hale Waihona Puke 性心脏病第五节 聚焦与显像
一、 分辨率 分辨率是指超声能区分空间相邻两个界面之间最短距离的能
力。分辨率高的超声仪图像清晰。 超声分辨率有三种: 1. 纵向(深度)分辨率 纵向分辨率是指超声能区分在声
束传播方向(声轴)的两个相邻界面的最小距离,它与 脉冲长度有关。理论上纵向分辨率为 1/2波长(图18),但实际分辨率受多种因素影响而为 2~3个波长。 5MHz探头的纵向分辨率为0.3~0.45mm。 2. 横向(侧向)分辨率 横向(侧向)分辨率是指超声能 区分垂直于声轴、位于探头长轴方向上两个相邻界面的 最小距离。它与声束的宽度有关。图 1-9表示声束宽度与 横向分辨率的关系。声束越细,横向分辨率越高,图像 越细腻。在声束聚焦区内,3.0~3.5MHz探头的横向分辨 率为1.5~2.0mm。
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7. 三维立体超声 此法利用计算机对二维图像进行重建,从 而形成三维立体图像(图1-22),对心血管的观察和胎儿 有独到的显示,目前已经应用于临床。 8. 腔内超声 此法将较小的探头插入体腔(管腔)内,实时 地显示组织器官的细微结构,较体表超声探查清晰度高,现 主要有经食管超声、胃肠内窥镜超声、经直肠超声、经阴道 超声、经尿道超声、冠状动脉内超声等(图 1-23)。
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第六节 超声波的生物效应及安全剂量
超声波是一种非电离传播,对患者的危害很小,但 当超声能量达到一定强度时可由于其空化、切力和加热 作用使机体受到伤害。通常诊断用超声能量很低,在较 短的检查时间内不会造成人体组织器官的损害。
对于超声波的安全剂量许多国家的学者作了动物 及人体试验。有的人用常规的诊断用超声剂量照射青蛙 和鱼的受精卵,在发育的前 11天内照射24小时,结果 未发现异常。国内曾有人用声强为20 mw/cm2对一万名 妊娠妇女作常规检查,未见一例胎儿发生异常。因此, 超声的安全性是由超声能量的强度及检查时间来决定的。 国际上及我国(1978年)均规定超声对人体的安全阈值
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二、诊断原理
超声波发出后在人体组织器官内传播,遇到各组 织界面时发生反射、散射、透射、绕射等物理现象, 反射、散射回来的超声波遇到探头后发生正压电效 应,使探头的压电晶片振动,从而转变成电能,电信 号进入仪器的高频放大器,经放大后进入视频信号放 大器,再到显示器,形成图像显示出来(图 1-15)。
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三、黑白复合超声仪 此类仪器具有多种探头和多种功能,可同时具有线阵、凸 阵和扇扫探头,且探头频率从2.5~7.0MHz不等,除可进行 B型扫查,还可进行M型检查,故可用于腹部、妇产科、小 器官及心脏的检查,属中档仪器(图 1-26)。 四、彩色多普勒超声显像仪 此类仪器构造复杂,价格昂贵,除具有各种频率、各种形 状的探头外,还具有能探查血流的多普勒探头,且探头频 率多能变频,有的运用宽频带技术或融合影像技术使表浅 至深部组织器官均能清晰地显示,可同时具有二维、脉冲 及连续多普勒、彩色多普勒、能量图等显像功能,尤其适 用于心血管疾病的检查(图1-27)。
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第九节 超声波伪像
一、多重反射(近场干扰) 二、后壁回声增强(增强效应) 三、回声衰减 四、声影 五、侧壁效应(边缘声影) 六、旁瓣伪像 七、彗星尾征(光芒征) 八、容积效应(切面厚度像)
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第十节 超声图像的获得方法及观察内容
超声显像是将探头放置于患者体表来获得的一种剖面图像, 根据探头放置的位置不同可获得各种不同的图像。探头沿 人体或器官的长轴方向扫查时可获得长(纵)轴切面,沿 横轴扫查可获得横(短)轴切面,沿器官冠状轴扫查可获 得冠状面,其余均为斜切面。
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3. 厚度分辨率 厚度分辨率是指超声能区分垂直于声轴、 位于探头短轴方向上的两个相邻界面的最小距离。超声探 头有一定的厚度,厚度分辨率就是探头厚度方向上声束的 宽度,厚度分辨率越高,组织断层越薄,形成的二维图像 就越真实。
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二、超声束的聚焦 超声显像中在某一深度超声束的宽窄是确定侧向分辨 率的直接指标,它是靠聚焦来实现的。聚焦可分为固 定聚焦和可变电子聚焦。图 1-10显示为未聚焦的超声 束。声波的传播物理特性导致了两个区域 ——近场和 远场。非聚焦探头只在一个很短的距离(近场)内有 好的分辨率。 图1-11示一个聚焦探头,近场延长,声束变细,分辨 率提高。
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二、 人体组织、体液回声强度的一般规律
1. 均质性液体如胆汁、尿液为无回声。 2. 非均质液体如尿液混有血液沉淀,液体内回声增加。 3. 血液常是无回声的,但新鲜出血可为强回声。 4. 脂肪在皮下为低回声,但在肝脏内、肾窦内多为强回声。 5. 炎症水肿可使回声减低,结石、钙化回声最强,纤维化
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二、声与超声波
人耳对声波频率的反应范围为20~20 000 Hz,超过20 000 Hz 为超声频率范围,见图1-3。
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第二节 声能、声强、声压和分贝
我们可以用不同的术语来描述超声能。当超声波传播至介 质某处时,此处静止的质点开始振动,从而具有动能, 同时,质点又离开其平衡位置,故还具有势能。动能与 势能之和构成振动质点的总能量。 与超声显像关系最密 切的是声压和声强。声压与超声波在组织中的介质振荡 幅度成正比,也与施加在探头上的电压成正比。通过组 织单位面积的声能叫能量密度(声强),与任一点的压 力平方成正比,单位是w/cm2、mw /cm2、μw/cm2(表11)。我们通常用声能、声强或声压来表示这些量,其相 关的测量单位是分贝(dB),定义为:
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聚焦方式可分为机械(固定)聚焦和电子(动态)聚焦。 1. 机械聚焦 利用与光学聚焦的相似原理,在探头的 匹配层上连接一个超声透镜,可使探头短轴方向声束聚 焦变细(图1-12),提高探头厚度分辨率。 2. 电子聚焦 可变电子聚焦可以通过电子学方法来改 变聚焦点,从而避免横向分辨率和聚焦深度的矛盾(图 1-13)。近几年随着科学技术的迅猛发展,许多先进的 聚焦技术均应用于探头制作上,如惠普公司的频率融合 控制技术,东芝公司的动态声速控制。
名师手把手教你学超声诊断
第四军医大学出版社
第一章 超声基本原理
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第一节 波、声波及超声波
一、波 波在日常生活中是一种常见的现象,如声波、光波和水
波,其中水波最能说明这些波的共同特性。图 1-1显示 了水通过一个固定于湖底的浮标的情况,借此我们可以 得出三个概念——频率、速度和波长。 波的频率是由通过浮标的波峰次数决定的,即每秒通过多 少个波峰。波的速度是指波峰相对于空间参照物(浮标) 所移动的速度。波长是在任意时间内波峰之间的距离。 据此可以总结为:频率表示声源在单位时间内完成的全 振动的次数,声速指声波在介质中传播的速度,波长表 示一个完整波的长度。