超声诊断学总论.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流超声诊断学总论.精品文档.超声诊断学 第一章 绪论l 医学影像诊断学 是一门新兴的医学诊断技术,它包括超声诊断、X线CT、核素成像、核磁共振成像。被称为当今医学四大影像诊断技术超声诊断学:是指运用超声波的物理特性和人体组织器官声学性质上的差异,以波形、曲线或图像的形式显示和记录,从而对人体组织的物理特征、形态结构、功能状态作出判断而进行疾病诊断的一种非创伤性的检查方法。介入性超声亦属于广义上的超声诊断范畴第一节 学习的内容、要求与方法l 本教材主要介绍适于超声诊断的常见病、多发病。内容包括总论、心脏、腹部、妇产、浅表器官及介入超声几大部分l
2、疾病的编写内容:包括概述、病因和病理形态学、临床表现、超声探测方法及声像图表现、超声诊断标准及其临床意义,鉴别诊断和其他影像学检查l 授课内容按教学大纲的要求,不全部涵盖超声诊断学教学的指导思想是:l 1超声诊断学是临床诊断的一部分,其学习目的是为了尽早明确诊断,使病人得到及时的治疗l 2学习过程要有科学的与逻辑的正确思想与方法论,不能单纯依靠超声图像进行诊断,要结合临床表现、实验室检查材料和其他影像检查结果,综合分析l 3要不断总结经验,纠正错误,减少误诊和漏诊,提高诊断正确率l 4影像解剖学、病理形态学是超声诊断学的基础,要注意加强基础理论和基本知识的学习超声波是指振动频率在20000赫兹
3、(Hz)以上的机械波 l 它以纵波和表面波的形式在弹性介质内传播 超声波的应用l 工业上:声纳水下探测 金属探伤仪医学上:诊断 治疗 超声诊断成像原理是利用超声波在人体不同组织中传播的物理特性,通过介质中声学参数的差异,反映人体组织特性,获得静态和动态超声图像。l 主要应用超声波的反射原理l 设备由探头、主机和显示器构成超声诊断仪成像过程包括:发射、传播、接收、信号处理和显示五个方面l 探头发射超声波 进入 体内 介质中传播 声阻抗不同 界面 反射、散射 回波信号 探头接收 输入主机 检波 波、曲线、图像形式 显示超声诊断发展史略(在国外)l 超声诊断起源于40年代,德国精神病医生Dussik
4、(1942)用A型超声装置,以透射法探测颅脑。反射法50年代在临床上应用l 1954年瑞典Edler首先报道,用超声光点扫描法诊断心脏疾病(M型超声心动图)l 1952年JJ Wild首次成功地获得乳腺的二维声像图(B超)。60年代中期,开始研究机械式或电子的快速实时成像法。70年代应用于临床l 1957年里村茂夫将连续多普勒应用于临床。1982年挪威Aaslid等最先研制出经颅多普勒超声扫描仪(TCD仪)。 1983年11月Aloka公司首次推出应用于心脏的SSD-880彩色血流装置。 80年代彩色多普勒超声、介入超声用于临床l 90年代三维超声成像、超声造影、介入超声用于临床在国内l 19
5、58年12月上海市第六人民医院首先报道用脉冲式A型超声探伤仪,探测肝、胃、葡萄胎、子宫颈癌及乳腺。标志着中国现代超声医学的开始l 1961年上海中山医院制成M型超声诊断仪l 1961年和1962年,北京、武汉等地先后将B型显像诊断法用于临床l 1974年我国开始应用实时超声显像法探测盆腔肿物和妊娠子宫等。1979年机械扇形扫查法用于心脏诊断。1985年彩色多普勒超声应用于临床超声检查的临床应用l 主要应用于实质性脏器、含液性空腔脏器以及全身各处软组织l 腹部l 妇产l 浅表器官l 心脏l 血管定义:介入性超声是在超声显像的基础上为进一步满足临床诊断和治疗的需要而发展起来的一门新技术。范畴:诊断
6、和治疗两个方面方法:l 血管法肝动脉、门静脉 注药或栓塞l 间质法肿瘤内直接注入 药剂或导入能量血管法l 1.经皮肝动脉分支穿刺栓塞化疗技术2.经皮门静脉穿刺栓塞化疗技术 间质法l 1、超声引导下局部注射治疗 局部注射治疗是在超声引导下将注射剂注入瘤体内,通过化学或物理效应使瘤体坏死l 2、超声引导下局部间质热疗 是在超声引导下将能量导入肿瘤内部,直接杀灭癌细胞,从而达到原位灭活的目的1、超声引导下局部注射治疗 l 无水乙醇醋酸溶液热盐水热蒸溜水放射性同位素化疗药物l 优点是来源方便,价格低廉,治疗时无须附加设备l 缺点是注射剂在瘤内弥散浸润的程度难以监控。灭瘤效果受肿瘤组织癌细胞与间质成分的
7、比例、瘤内压力、纤维间隔或包膜以及注射剂随血管逸漏到瘤外等诸多因素影响2、超声引导下局部间质热疗 l 射频电凝治疗激光凝固治疗高强度聚焦超声疗法微波凝固治疗l 优点是可以得到一个确定可靠的固化或消融灶,无液性制剂分布不均的弊病因而疗效非常稳定,有广阔的应用前景l 缺点是需要相应的仪器设备,治疗费用比液性制剂稍高,其中激光比较昂贵超声造影超声诊断总的发展趋势是:l 1.在显示空间上从一维空间 二维空间的切面超声 三维空间的立体超声图像l 2.在临床应用上从观察人体大体解剖向观察人体细微结构;从体外探测进入到体腔内和血管内;从单纯诊断向临床介入治疗发展l 3.在设备方面从静态显示向动态显示;从黑白
8、向彩色;从模拟向数字化、网络化、智能化发展l 4.标准化超声平台的研发、建立;不断丰富的应用软件开发,使新技术不断得到应用l 5.根据人体组织的声学特性成像,提高诊断的特异性。如弹性成像第三节超声诊断学的内容与特点超声诊断学的内容l 1.脏器病变的形态学诊断和器官的超声大体解剖学研究:对病变作出的定位和定性诊断(物理性质而非病理性质诊断)l 2.功能性检测研究:如心脏收缩与舒张功能的检测,血流速度及血流量测定、胆囊收缩和胃排空功能等l 3.介入性超声的研究:诊断性和治疗性超声诊断学的特点:l 超声波对人体软组织有良好的分辨能力,有利于识别生物组织的微小病变l 超声图像显示活体组织可不用染色处理
9、,即可获得所需图像,有利于检测活体组织l 超声信息的显示有许多方法,如A型、B型、M型、C型和多l 无放射性损伤,为无创伤性检查技术;l 图像清晰,逼真,直观,层次感强,接近于真实解剖结构;l 实时动态显示,便于观察;l 操作简捷、方便、灵活。无需特殊条件可反复多次进行l 能取得各种方位的切面图像,并能根据图像显示的结构和特点,准确定位病灶和测量其大小;l 对小病灶有良好的显示能力,实质性脏器内12mm的囊性或实质性病灶已能清晰显示;l 无需任何造影剂即可显示管腔结构、位置、与毗邻脏器的关系。如腹腔大血管、肝门静脉、肝静脉和胆管等;l 彩色多普勒可显示组织和器官的血流状况。能准确判定各种先天性
10、心血管畸形的病变性质和部位;l 可判断部分脏器功能,如检测心脏收缩与舒张功能、血流量、胆囊收缩和胃排空功能;l 检查不受病人条件限制;无特殊禁忌症;对危重病人可在床边进行,更加人性化l 设备对环境条件要求不高。收费价格便宜;有良好的社会效益和经济效益超声检查的局限性:l 1.只能反映组织的物理特性,不能反映病理特征,因此,缺乏特异性l 2.受超声的物理特性影响,对含气脏器和骨骼组织的应用受限制l 3.由于人体组织复杂,声学特性差异很大,因此,对人体组织声学特性缺乏量化标准。检查受仪器和医生影响较大l 4.有些脏器,不同切面声像图上缺乏明显定位标志,因此测量数据不够准确第二章 超声诊断的基础和原
11、理第一节 诊断超声的物理特性一、波的定义l 波动(波):振动在介质中的传播 产生波动的两个要素:波源和介质l 波动分为机械波和电磁波两大类l 机械振动:物体在平衡位置附近来回往返的运动l 机械波:机械振动在介质中的传播 声波是一种机械波l 纵波:在波动中,质点的振动方向和波的传播方向相互平行的波l 横波:在波动中,质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波二、波的主要物理量l 1.周期(T) 完成一次全振动所需时间为周期。单位为秒l 2.频率(F) 单位时间内完成全振动的次数为频率。单位为赫兹l 3.波长() 完成一次全振动的长度。单位为mml 4.波速(C) 单位时间内声波传播的距离.单位为m
12、/sl 5.关系式:C= F=/T三、超声波的定义l 凡振动频率超过人耳听觉上限阈值2万赫兹的声波,称为超声波。超声波是一种机械振动波,其在弹性介质中是以纵波和表面波的形式传播的四、超声波的发生和接收l 利用压电晶体的压电效应l 压电效应:压电晶体在机械应力的作用下会在表面产生电荷,反之,若对其施以一电场,其也会产生应变(厚薄发生改变)。这种机械能转变成电能,电能转变成机械能的现象称为压电效应l 正压电效应:在某些晶体的一定方向上施加压力或拉力时,晶体的两个表面将分别出现正、负电荷,即机械能转变为电能l 逆压电效应:把压电晶体置于交变电场中,晶体就沿一定的方向压缩或膨胀,即电能转变为机械能l
13、超声波的发生是利用压电晶体的逆压电效应l 超声波的接收则是利用压电晶体的正压电效应五、声源、声束、声场与分辨力l 1.声源 能发生超声的物体称为声源l 超声声源亦名超声换能器,简称探头l 超声换能器由面材、压电材料和背材组成。最常采用压电陶瓷为锆钛酸铅l 超声换能器的作用是发出超声和接收超声回波l 发射作用是将电震荡变成超声,发射到人体中l 接收作用是将超声回波转换成电信号,馈给接收电路l 医用超声诊断仪大都采用反射工作方式,使发射和接收功能在同一换能器完成l 2.声束 是指从声源发出的声波,一般它在一个较小的立体角内传播l 声轴 是指声束的中心轴线,它代表超声传播的主方向l 束宽 是指声束两
14、侧边缘间的距离l 超声波具有方向性。此特点与一般声波不同,而与光波相似l 3.超声场 充满超声的空间称声场l 近场区是指邻近探头的一段、束宽几乎相等的区域l 近场区为一复瓣区,此区内声强高低起伏,为超声诊断的盲区l 近场区的长度(l)与声源的面积(r2)成正比,而与超声的波长()成反比l 远场区是指声束开始扩散后的区域l 远场区内声强分布均匀。但由于声束扩散,而影响图像侧向分辨力的提高l 远场区声束扩散程度与波长成正比,与频率、声源半径成反比l 近场区及远场区随探头工作频率及探头发射时的有效面积而变化4.声束的聚焦l 声束束宽过大,使图像质量下降。需加用声束聚焦技术l 声束聚焦就是使换能器发出
15、的波束收敛、变细,提高声束的侧向分辨力和横向分辨力l 方法:几何聚焦法和电子聚焦法两大类1)声透镜聚焦是利用声波经过声速不同的介质时会产生折射的原理而制成的聚焦件l 分为减速型的凸透镜聚焦件(硅胶)和增速型的凹透镜聚焦件(聚乙烯、合成树脂)两种l 声透镜聚焦应用在探头短轴方向,可提高横向分辨力l 2)声反射镜聚焦是指平行声束经楔形声反射镜反射到抛物面聚焦在焦点l 3)晶片凹面聚焦是将压电材料制成凹形,也具有聚焦作用l 几何聚焦的焦点位置固定l 电子聚焦是通过适当安排换能器各阵元的激励时间,来实现聚焦的技术l 电子聚焦的条件:多阵元探头、模拟或数字延时电路l 两边晶片最早振动,依次到中央,形成圆
16、形波阵面圆心是焦点l 电子聚焦应用在探头长轴方向,可提高侧向分辨力l 电子聚焦的焦点位置可以固定也可以变动l 声波在发射和接收的状态下都具有聚焦功能l 发射聚焦发射一次只有一个焦点l 接收聚焦可多点聚焦和动态追踪聚焦l 单片型探头声透镜聚焦l 多阵元型探头需用两种聚焦方法声透镜聚焦使声束在探头的短轴方向聚焦;电子聚焦使声束在探头的长轴方向聚焦5.分辨力分为 轴向分辨力l 空间分辨力 侧向分辨力 横向分辨力l 图像分辨力 细微分辨力 对比分辨力l 时间分辨力1)空间分辨力是指仪器能区分两个相邻目标的最小距离l 空间分辨力的测定系两个被测小靶标移动至回声波形与波形间在振幅高度的50%处(-6dB)
17、能分离时,此时两小点间距为确切的分辨力l 模拟试块上测试分辨力受总增益及DGC(深度增益补偿)调节而明显改变(1)轴向分辨力:指沿声束轴线方向分辨两个目标的最小距离l 轴向分辨力与超声频率成正比;与超声脉冲宽度(即发射声脉冲持续时间)成反比l 最大理论分辨力为1/2;实际值是理论值的24倍l 通常频率3.5MHz探头,为0.44mm,轴向分辨力实际在1mm左右l 通过提高检测超声的频率,并减小脉冲宽度,来改善轴向分辨力(2)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(声束的扫描方向)的分辨力l 侧向分辨力与束宽成反比。声束(束宽)越细,侧向分辨力越好l 分辨力好坏由晶片形状、发射频
18、率、聚焦效果及距离换能器远近等因素决定l 通过电子聚焦技术,使声束变窄,改善侧向分辨力l 在声束聚焦区,33.5MHz的侧向分辨力应在1.52mm左右(3)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(又称厚度分辨力)l 超声探头具有一定厚度,超声切面图像,是一个较厚的断面信息的叠加图像l 横向分辨力是由声束的束宽(厚度)决定l 它与探头的曲面聚焦及距换能器的距离有关l 用声透镜聚焦来改善横向分辨力;面阵探头用的是电子聚焦2)图像分辨力:是指构成整幅图像的目标分辨力l 细微分辨力:显示散射点大小的能力。细微分辨力与接收放大器通道数成正比。而与靶标的距离成反比l 对比分辨力:显
19、示回声信号间微小差别能力。它是画面上最大亮度与最小亮度之比。主要由生物组织的阻抗特性决定。两种组织的声阻抗差越大,其反射强度越大,对比度越好3)时间分辨力:单位时间成像的幅数,即帧频l 帧频越高,时间分辨力越高l 它符合关系式:NRFC/2; N为一帧的扫描线数;R为探测深度;F为帧频;C为声速l 提高F,就要减少N或减少R。当R一定时,N减少使图像质量变差4)多普勒超声分辨力:指多普勒超声系统测定流向、流速及与之有关方面的分辨力l 多普勒侧向分辨力:与基本分辨力相同l 多普勒流速分布分辨力:指在声速轴线上,于距离选通门的取样区内,在瞬时内能同时处理、显示各种不同流速的血流的能力。在声谱图上再
20、现为谱宽及灰度分布l 多普勒流向分辨力:指在声束轴线的距离取样区内,能敏感地显示血流方向的能力l 多普勒最低流速分辨力:指在脉冲式多普勒系统中,能预测出最低流速的能力5)彩色多普勒分辨力:彩色多普勒系统是将血管(心脏)腔内的血流状态用彩色标示并完全重叠在实时灰阶声像图上。彩色多普勒分辨力分为两类:l 空间分辨力:指彩色血流信号的边缘光滑程度以及这种彩色信号能在正确解剖学的管腔内显示的能力,还包括能同时正确地在空间清晰显示几条血管中血流方向、流速及血流状态的能力l 时间分辨力:指彩色多普勒系统能迅速地反映实时成像中不同彩色及彩色谱的能力。时间分辨力即反映心动周期中血流的不同位相的能力六、人体组织
21、的声学参数1密度() 密度是指单位容积内所含物质的多少l 一般而言,介质的密度是固体液体气体l 密度是声特性阻抗的基本组成之一l 密度的单位为gcm32声速(c) 声波在介质(或媒质)内的传播速度l 单位为ms或mms,各不同组织内的声速不同l 一般而言,固体液体气体3声特性阻抗(Z) l 为密度与声速的乘积。单位为g(cm2s)l 声特性阻抗简称声阻抗,为超声诊断中最基本的物理量l 声像图中回声水平的强弱主要取决于构成界面的组织相互间的声阻抗差,差值越大,回声越强l 其关系式为Z= c4界面 l 两种声阻抗不同物体接触在一起时,形成一个界面l 小于超声波长时,名小界面l 大于超声波长时,名大
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