《超声总论》PPT课件.ppt
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1、超声总论超声总论教学目的教学目的 1.1.掌握超声基本概念、超声物理特性、掌握超声基本概念、超声物理特性、常用声学参数、人体对超声的作用。常用声学参数、人体对超声的作用。2.2.了解超声发展的历史、超声效应、图了解超声发展的历史、超声效应、图像伪差、超声仪器设备及新技术。像伪差、超声仪器设备及新技术。目前超声检查已成为一门独立目前超声检查已成为一门独立和成熟的学科,不仅能观察组和成熟的学科,不仅能观察组织和器官的形态,而且能检测织和器官的形态,而且能检测人体脏器功能和血流状态,在人体脏器功能和血流状态,在临床诊断与治疗决策上发挥着临床诊断与治疗决策上发挥着重要作用,成为医学影像学的重要作用,成
2、为医学影像学的重要组成部分。重要组成部分。在过去的半个世纪中,随着声学理论研究在过去的半个世纪中,随着声学理论研究的不断深入、计算机技术的飞速发展,使得超的不断深入、计算机技术的飞速发展,使得超声检查取得了前所未有的进步。声检查取得了前所未有的进步。一维超声一维超声A型型(amplitude mode)二维超声二维超声 (two dimensional Ultrasound)三维超声三维超声(three dimensional ultrasound)实时三维超声(四维超声)实时三维超声(四维超声)Real-timethreedimensionalultrasound医学超声物理诊断医学超声物理
3、诊断基础和原理基础和原理一、医学超声的物理特性一、医学超声的物理特性(一)超声波的定义(一)超声波的定义声源振动频率声源振动频率2000020000HzHz的机械波为超声的机械波为超声波。(次声波:波。(次声波:16Hz1 1,就,就有反射回声,故超声波对软组织分辨率极高。超声波透入第二种有反射回声,故超声波对软组织分辨率极高。超声波透入第二种介质后介质后 ,其传播方向发生改变产生折射。,其传播方向发生改变产生折射。结石结石脊柱脊柱明显衰减时,其后方回声消明显衰减时,其后方回声消失而出现失而出现声影声影(acousticshadow)衰减衰减(attenuation)原因:反射、散射、吸收、声
4、束原因:反射、散射、吸收、声束发散发散吸收:超声波在介质中传播时,一部分声能转变吸收:超声波在介质中传播时,一部分声能转变为其它形式的能量为其它形式的能量(六)多普勒效应(六)多普勒效应当一定频率的超声波由声源发射并在介质中传当一定频率的超声波由声源发射并在介质中传播时,如遇到与声源做相对运动的界面,则其播时,如遇到与声源做相对运动的界面,则其反射的超声波频率随界面运动的情况而发生改反射的超声波频率随界面运动的情况而发生改变,称之为多普勒效应(变,称之为多普勒效应(Dopplereffect)。)。多普勒方程:多普勒方程:fd=2fo(V.cosc)fd:多普勒频移;多普勒频移;fo:发射频率
5、;发射频率;V:血流速度;血流速度;:声束与血流夹角;声束与血流夹角;c:超声波在介质中的传播速度。超声波在介质中的传播速度。多普勒效应:声源与接收器之间有相对运动,多普勒效应:声源与接收器之间有相对运动,接收到的频率有改变(产生频移)接收到的频率有改变(产生频移)探头探头探头探头探头探头1.1.多普勒诊断法的物理基础多普勒诊断法的物理基础(1 1)多普勒效应()多普勒效应(Doppler effectDoppler effect):由于声源与观察者):由于声源与观察者之间出现相对运动,使声波频率发生变化的现象。振动源之间出现相对运动,使声波频率发生变化的现象。振动源与观察者相向运动时频率增加
6、(声波密集),背向运动时与观察者相向运动时频率增加(声波密集),背向运动时频率降低(声波疏散)频率降低(声波疏散)多普勒效应多普勒效应层流(朝向探头层流(朝向探头-红,背离探头红,背离探头-蓝)蓝)湍流:湍流:(正向正向-黄黄红红+绿,负向绿,负向-青青蓝蓝+绿绿)射流:射流:绿色:代表流速快且紊乱的血流绿色:代表流速快且紊乱的血流射射流流探头探探头头湍湍流流湍流湍流(turbulentflow),多彩镶嵌(),多彩镶嵌(mosaicpattern)探头与心脏、血管血流发生相对运动,产生多普勒效应探头与心脏、血管血流发生相对运动,产生多普勒效应多普勒频移与声速成正比。为获得最多普勒频移与声速成
7、正比。为获得最大血流信号,应使声束与血流方向尽可能大血流信号,应使声束与血流方向尽可能平行(平行(角尽量小)。角尽量小)。调整探头与声束之间的夹角引起血流改变调整探头与声束之间的夹角引起血流改变四、人体组织的声学分型四、人体组织的声学分型(一)无反射型:液性组织(如:血液、尿液、(一)无反射型:液性组织(如:血液、尿液、心包积液、胸水、腹水、胆汁、羊水等)。心包积液、胸水、腹水、胆汁、羊水等)。(二)少反射型:基本均质的实质性组织(如:(二)少反射型:基本均质的实质性组织(如:肝脏、肾脏、脾脏、心肌、瓣膜等)。肝脏、肾脏、脾脏、心肌、瓣膜等)。(三)多反射型:结构较复杂、致密,排列无一(三)多
8、反射型:结构较复杂、致密,排列无一定规律的实质性组织(如:乳腺、心外膜、肾包定规律的实质性组织(如:乳腺、心外膜、肾包膜、骨骼等)。膜、骨骼等)。(四)全反射型:含气组织(如:肺、胃、肠等)(四)全反射型:含气组织(如:肺、胃、肠等)。超声检查时使用耦合剂,就是为了防止探头与。超声检查时使用耦合剂,就是为了防止探头与皮肤之间存在空气,影响探查。皮肤之间存在空气,影响探查。五、超声诊断原理五、超声诊断原理 高频脉冲发生器高频脉冲发生器换能器(将电能转变为声换能器(将电能转变为声能)能)组织界面(反射)组织界面(反射)换能器(将声能转变换能器(将声能转变为电能)为电能)接受放大装置接受放大装置示波
9、管示波管显示系统显示系统(显示图像)。(显示图像)。换能器即为超声检查用的探头。换能器即为超声检查用的探头。六、超声的生物效应六、超声的生物效应 产生超声生物效应的主要物理机制有:热机产生超声生物效应的主要物理机制有:热机制、机械机制、空化机制。当超声剂量(声强)制、机械机制、空化机制。当超声剂量(声强)超出规定,将造成若干生物效应。超出规定,将造成若干生物效应。超声安全性问题超声安全性问题诊断用超声剂量(声强)的限定值,诊断用超声剂量(声强)的限定值,I Isptaspta100mW/cm100mW/cm2 2,一次超声照射时间,一次超声照射时间10-2010-20分钟。分钟。七、超声伪像七
10、、超声伪像 1.1.混响效应混响效应 声束扫查体内平滑大界面时,部分能量返回声束扫查体内平滑大界面时,部分能量返回探头表面之后,又从探头的平滑面再次反射第二探头表面之后,又从探头的平滑面再次反射第二次进入体内。次进入体内。为多次反射的一种。多见于膀胱前为多次反射的一种。多见于膀胱前壁、胆囊底、大囊肿前壁,可被误诊为壁的增厚、壁、胆囊底、大囊肿前壁,可被误诊为壁的增厚、分泌物或肿瘤等。分泌物或肿瘤等。2.2.镜像效应镜像效应 声束遇到深部的大平滑界面时,反射回声如测及离镜声束遇到深部的大平滑界面时,反射回声如测及离镜面较接近的靶标后,按入射途径反射折回探头。此时,在面较接近的靶标后,按入射途径反
11、射折回探头。此时,在声像图上所显示者,为镜面深部与此靶标距离相等、形态声像图上所显示者,为镜面深部与此靶标距离相等、形态相似的图像。相似的图像。常见于横膈附近,实质性肿瘤或液性占位可在横膈两侧同常见于横膈附近,实质性肿瘤或液性占位可在横膈两侧同时显示,较横膈浅的一处为实影,深者为虚影或镜像。时显示,较横膈浅的一处为实影,深者为虚影或镜像。3.3.声影声影 声影指在在组织或病灶后方所显示的回声低声影指在在组织或病灶后方所显示的回声低弱甚或接近无回声的平直条状区,系声路中具有弱甚或接近无回声的平直条状区,系声路中具有较强衰减体所造成。高反射系数物体(如气体)、较强衰减体所造成。高反射系数物体(如气
12、体)、高吸收系数物体(如骨骼、结石、瘢痕)下方具高吸收系数物体(如骨骼、结石、瘢痕)下方具有声影,二者兼具则声影更明显。有声影,二者兼具则声影更明显。4.4.高衰减结构高衰减结构 超超声声能能量量消消耗耗甚甚多多,其其后后方方回回声声明明显显减减弱弱,常常见见于于肌肌腱腱、软软骨骨、瘢瘢痕痕之之后后,提提高高仪仪器器“增增益益”仍可显示少量回声信号。仍可显示少量回声信号。5.5.后方回声增强后方回声增强 声束向深部传播时不断衰减,设计者为使图声束向深部传播时不断衰减,设计者为使图像显示均匀,加入了深度增益补偿(像显示均匀,加入了深度增益补偿(DGCDGC)调节)调节系统。后壁增强效应是指在常规
13、调节的系统。后壁增强效应是指在常规调节的DGCDGC系统系统下所发生的图像显示效应,而不是声能量在后壁下所发生的图像显示效应,而不是声能量在后壁被其他任何物理能量所增强的效应。被其他任何物理能量所增强的效应。此效应常出现在囊肿、脓肿及其他液区的后壁,此效应常出现在囊肿、脓肿及其他液区的后壁,有些小肿瘤如小肝癌、血管瘤后壁,亦可略见增有些小肿瘤如小肝癌、血管瘤后壁,亦可略见增强。强。6.6.旁瓣效应旁瓣效应 旁瓣效应系指第一旁瓣成像重叠效应。旁瓣效应系指第一旁瓣成像重叠效应。声源所发射的声束具有一最大的主瓣,一般处于声源所发射的声束具有一最大的主瓣,一般处于声源中心,其轴线与声源表面垂直,名主瓣
14、。主声源中心,其轴线与声源表面垂直,名主瓣。主瓣周围有对称分布的数对小瓣,称旁瓣。旁瓣重瓣周围有对称分布的数对小瓣,称旁瓣。旁瓣重叠于主瓣上,形成各种虚线或虚图。叠于主瓣上,形成各种虚线或虚图。7.7.部分容积效应部分容积效应 病灶尺寸小于声束束宽,或虽然大于束宽,病灶尺寸小于声束束宽,或虽然大于束宽,但部分处于声束内,则病灶回声与正常组织的回但部分处于声束内,则病灶回声与正常组织的回声重叠,产生部分容积效应。声重叠,产生部分容积效应。多见于小型液性病灶。例如,小型肝囊肿因部分多见于小型液性病灶。例如,小型肝囊肿因部分容积效应常可显示内部细小回声(系周围肝组织容积效应常可显示内部细小回声(系周
15、围肝组织回声重叠效应)。回声重叠效应)。医学超声常识及仪器医学超声常识及仪器 一、医学超声常识一、医学超声常识 超声诊断仪最基本的结构由探头、发射电超声诊断仪最基本的结构由探头、发射电路、接受电路、显示器和记录器组成。路、接受电路、显示器和记录器组成。超声诊断仪器原理框图面板发射 与接收探头中央控制单元(含DSC)监视器控制信号视频信号控制信息增益控制显示器主机探头控制面板超声设备超声设备现有超声设备有:现有超声设备有:A型超声仪;型超声仪;B型超声仪;型超声仪;M型超声仪;型超声仪;频谱多普勒超声仪;频谱多普勒超声仪;彩色多普勒超声仪;彩色多普勒超声仪;三维成像超声仪等。三维成像超声仪等。现
16、多为多功能超声仪。现多为多功能超声仪。二、超声诊断的几种方法:二、超声诊断的几种方法:1 1、A A型型(Amplitude Mode)诊断法,又叫幅度调制式:诊断法,又叫幅度调制式:以波幅的高低显示回声的强弱,一维图像。以波幅的高低显示回声的强弱,一维图像。2 2、B B型(型(Brightness Mode)诊断法,二维超声:)诊断法,二维超声:又叫光点成像法、辉度调制式。它以光点的多少和明暗表又叫光点成像法、辉度调制式。它以光点的多少和明暗表示回声的强弱,又称灰阶(示回声的强弱,又称灰阶(Grey Scale)超声)超声图像为二维实时图像为二维实时(Real-Time)图像,目前超声成像
17、最高速度图像,目前超声成像最高速度已达已达400帧帧/S。二维超声图像基本特点二维超声图像基本特点二维超声是超声检查的基础二维超声是超声检查的基础二维超声图像是以解剖学为基础,根据探头所扫查的部位二维超声图像是以解剖学为基础,根据探头所扫查的部位构成相应的断层图像,改变探头位置可获得任意方位的超构成相应的断层图像,改变探头位置可获得任意方位的超声图像声图像根据组织内部声阻抗及声阻抗差的大小,以不同的灰度来根据组织内部声阻抗及声阻抗差的大小,以不同的灰度来分辨人体解剖结构的层次,显示脏器和病变的形态、轮廓分辨人体解剖结构的层次,显示脏器和病变的形态、轮廓和大小。和大小。人体组织器官的二维超声图像
18、特征可分为四种基本类型:人体组织器官的二维超声图像特征可分为四种基本类型:无反射型无反射型无回声无回声少反射型少反射型低回声区低回声区多反射型多反射型高回声区高回声区全反射型全反射型极高亮度、高回声区极高亮度、高回声区血液血液胆汁胆汁尿液尿液无反射型无反射型无回声:无回声:血液、尿液和胆汁等血液、尿液和胆汁等肝脏和胰腺肝脏和胰腺心肌心肌少反射型少反射型低回声区:低回声区:心肌、肝、脾等实质脏器心肌、肝、脾等实质脏器多反射型多反射型高回声区:高回声区:心瓣膜、肝包膜等心瓣膜、肝包膜等肝包膜、血管壁肝包膜、血管壁心脏瓣膜心脏瓣膜全反射型全反射型极高亮度、高回声区:极高亮度、高回声区:肺气、肠气等肺
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