醫(yī)學(xué)影像學(xué)精品課件《超聲成像》完美版（本科）

超聲成像超聲波的基本概念及物理特性超聲成像的原理超聲圖像的特點(diǎn)及分析方法超聲診斷的臨床應(yīng)用Foundationsofsonography超聲波的基本概念及物理特性超聲波的定義超聲波的產(chǎn)生超聲波的物理量波長(zhǎng)、頻率、聲速聲特性阻抗超聲波的傳播Basicconcepts基本概念聲波（Whatissound?）概念：聲波是一種機(jī)械振動(dòng)，可以通過介質(zhì)進(jìn)行傳播。

潛艇海洋0Hz 20Hz 20KHz 1MHz

30MHz 400MHz

次聲頻段可聽見聲音 超 聲耳朵 圖像診斷

聲音頻譜超聲波的定義聲波：頻率16-20000赫茲，人耳能聽到的聲音超聲波：頻率＞20000赫茲，人類耳聽不到的機(jī)械振動(dòng)波,可在彈性介質(zhì)中傳播次聲波：頻率＜16赫茲，人耳聽不到的聲波，對(duì)人體有強(qiáng)烈的傷害作用醫(yī)用超聲儀應(yīng)用的聲波，頻率范圍在2一30兆赫間，稱為高頻超聲超聲波的產(chǎn)生

壓電效應(yīng)：天然晶體石英受外力壓擊或牽拉時(shí)，晶體的兩個(gè)表面出現(xiàn)電位差壓電晶體：具有壓電效應(yīng)的晶體壓電晶體表面加以電壓，沿電場(chǎng)方向，晶體可產(chǎn)生厚薄的急速變化(伸縮)產(chǎn)生超聲波壓電晶體加以交變電流，可產(chǎn)生兆赫級(jí)超聲波，適用于人體診斷醫(yī)用超聲診斷儀的換能器(即探頭)就是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槌暷艿难b置壓電效應(yīng)示意圖超聲波主要物理參數(shù)波長(zhǎng)(wavelenght)、頻率(frequency)、聲速(velocity)分辨率(resolution)聲特性阻抗(Impedance)

波長(zhǎng)、頻率、聲速

周期(T)：一個(gè)完整的波通過某點(diǎn)所需的時(shí)間。波長(zhǎng)(λ)：在均勻介質(zhì)中，聲波在一個(gè)振動(dòng)周期時(shí)間內(nèi)所傳播的距離。頻率(f)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)。單位是赫茲(Hz)、千赫(KHz)、兆赫(MHz)。聲速（C）：聲波在介質(zhì)中傳播的速度。聲速C、波長(zhǎng)λ，頻率f或周期T之間的關(guān)系符合:C=f×λ=λ/T幾種常見人體組織聲速（米/秒）不同組織聲速不同，人體軟組織平均聲速約為1540m/s波長(zhǎng)的意義：圖像的分辨率聲速的意義：影響回聲的位置分辨率(Resolution)

分辨率是指對(duì)兩個(gè)靠近物體的識(shí)別能力，即對(duì)圖像的區(qū)分。軸向（縱向）分辨率：是指沿超聲波束軸方向上可區(qū)分的 兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的最小距離。軸向分辨率由超聲波束的波長(zhǎng)所決定。一般來說，軸向分辨率的極限是1/2波長(zhǎng)。分辨率幾何分辨率灰度分辨率軸向分辨率側(cè)向分辨率軸向分辨率高 低側(cè)向分辨率高 低側(cè)向（橫向）分辨率：是指對(duì)垂直于超聲波束軸方向上可 區(qū)分的兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的最小距離。側(cè)向分辨率取決于超聲波束的寬度和波束聚焦情況?；叶龋▽?duì)比度）分辨率：是指對(duì)兩個(gè)相似密度的物體的 識(shí)別能力?；叶确直媛蕩缀畏直媛势胶鈳缀畏直媛矢撸叶确直媛什盥曁匦宰杩?Impedance)

聲阻抗（Z）：超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)對(duì)它的阻力，反映介質(zhì)的密度和彈性。聲阻抗（Z）與密度(ρ)、聲速(C)的關(guān)系：

Z=ρ×Cρ的單位:克／立方厘米C的單位:厘米／秒Z的單位:瑞利。不同的介質(zhì)，其密度、聲速、聲阻抗也不同。密度：固體>液體>氣體聲速：固體>液體>氣體聲阻抗：固體>液體>氣體幾種常見物質(zhì)的聲阻抗空氣：0.0004×106軟組織：1.6-1.7×106骨骼：7.8×106超聲波的物理特性直線傳播、指向性、束射性、穿透性透射反射折射散射繞射聲衰減多普勒效應(yīng)生物效應(yīng)超聲波傳播的指向性超聲場(chǎng)：超聲波在彈性介質(zhì)中傳播，介質(zhì)中充滿超聲能量的空間區(qū)域近場(chǎng)：超聲束呈狹窄的圓柱形遠(yuǎn)場(chǎng)：超聲束擴(kuò)散變寬探頭聲軸超聲的反射與折射超聲波的反射界面：聲阻抗不同的兩相鄰介質(zhì)的接觸面反射前提：聲波傳播途中遇聲阻抗差>0.1%的界面聲阻抗差異越大，反射越強(qiáng)強(qiáng)度反射系數(shù)（IRC）IRC是超聲波界面反射的百分比垂直入射時(shí)，波的反射百分比為：IRC=()2×100%

常見物質(zhì)的聲阻抗：

空氣：0.004×106

軟組織：1.6-1.7×106

骨骼：7.8×106

Z1-Z2Z1+Z2空氣-軟組織界面聲波反射百分比計(jì)算=[(1.7-0.0004)106/(1.7+0.0004)×106]2×100%=(1.6996/1.7004)2×100%=0.99952×100%=99.9%IRC空氣軟組織超聲波在不同界面的反射百分比組織界面軟組織與空氣軟組織與骨骼軟組織與軟組織反射百分比99.941.20.09

超聲成像就是利用帶有反映人體組織不同聲學(xué)特性的反射聲波信號(hào)作為成像參數(shù)，顯示不同組織的界面、輪廓，以光點(diǎn)的形式直觀構(gòu)成組織器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)剖面圖，分辨不同組織相對(duì)密度及結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。超聲波的散射及繞射散射：D?λ繞射：D~λD=界面大小λ=波長(zhǎng)聲衰減(Attanuation)定義：聲波傳播時(shí)，振幅及強(qiáng)度都逐漸降低原因：反射+散射+吸收意義：-限制聲波的穿透力（圖像的深度）

-超聲波的安全性衰減系數(shù)表示衰減的強(qiáng)弱，單位為dB／cm不同介質(zhì)有不同的衰減系數(shù)不同頻率的超聲波，介質(zhì)對(duì)它的衰減也不同人體軟組織的衰減系數(shù)與超聲頻率成正比穿透力、頻率、分辨力的關(guān)系頻率低，波長(zhǎng)長(zhǎng)，穿透力強(qiáng)，縱向分辨力弱頻率高，波長(zhǎng)短，穿透力弱，縱向分辨力強(qiáng)超聲波的衰減與傳播距離成正比與頻率的2/3方成正比多普勒（Doppler）多普勒技術(shù)在超聲診斷中非常有價(jià)值。主要用于檢測(cè)心臟、血管內(nèi)血液的流向，流速及流量。TXMRCVRCV如果接收體向著振動(dòng)源運(yùn)動(dòng)，則接收到的頻率將高于發(fā)射頻率。

如果接收體背著振動(dòng)源運(yùn)動(dòng)，則接收到的頻率將低于發(fā)射頻率。TXM

多普勒效應(yīng)：振動(dòng)源和接收體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),所接收到的回聲頻率不同于振源所發(fā)射的聲頻率,其差別與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān),這就是多普勒效應(yīng)。JohannChristianDoppler于1803生于

薩爾斯堡.于1853死于威尼斯.數(shù)學(xué)家.現(xiàn)代天體物理學(xué)就是基于他1842年發(fā)現(xiàn)的著名的多普勒原理.多普勒效應(yīng)示意圖?d=|?-?0|=±2V·?0cosθ/C超聲波的生物效應(yīng)熱效應(yīng)：使介質(zhì)分子振動(dòng)產(chǎn)生摩擦，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能。空化效應(yīng)：介質(zhì)中含的氣泡，可因強(qiáng)超聲的作用發(fā)生膨脹、收縮、破裂，可導(dǎo)致瞬間巨大能量變化。其它：應(yīng)力機(jī)制等。超聲安全閾值：聲強(qiáng)＜0.1瓦/平方厘米。目前超聲診斷儀聲強(qiáng)大多10-20毫瓦/平方厘米。超聲設(shè)備超聲診斷儀換能器（探頭）顯示器主機(jī)(數(shù)字掃描變換器）超聲系統(tǒng)延時(shí)線路脈沖發(fā)射/接收處理濾波器、對(duì)數(shù)放大器、時(shí)間增益控制

DSC數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器監(jiān)視器記錄設(shè)備錄像機(jī) 打印機(jī)彩色打印機(jī)圖象檔案管理存儲(chǔ)硬盤、磁光盤主機(jī)探頭超聲成像原理

脈沖回波型聲成像：發(fā)射脈沖聲波，接收其回波而獲得物體圖像透射型聲成像：利用透射聲波獲得物體圖像線掃扇掃弧掃不同聲束掃查及探頭形成不同聲像圖各種探頭凸陣探頭線陣探頭扇形探頭超聲成像類型二維實(shí)時(shí)灰階斷面成像彩色多普勒血流顯像多普勒頻譜圖M型超聲心動(dòng)圖二維實(shí)時(shí)斷面聲像圖特點(diǎn)成像參數(shù)：經(jīng)人體組織的反射回波成像形式：回波信號(hào)以光點(diǎn)形式構(gòu)成切面圖像反射波的強(qiáng)弱決定光點(diǎn)的亮度聲像圖內(nèi)亮暗不等、疏密不等、排列多樣的光點(diǎn)直觀構(gòu)成組織器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)剖面圖實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，探查切面、角度靈活經(jīng)腹掃查聲像圖方位識(shí)別仰臥位縱切面橫切面頭側(cè)足側(cè)腹側(cè)背側(cè)腹側(cè)背側(cè)右側(cè)左側(cè)聲像圖描述常用術(shù)語無回聲強(qiáng)回聲中等回聲點(diǎn)狀回聲斑狀回聲團(tuán)塊狀回聲

人體組織器官聲學(xué)類型無反射型：血液、尿液、膽汁等體液聲像特點(diǎn)：無回聲區(qū)少反射型：肝、脾、腎、子宮等實(shí)質(zhì)臟器聲像特點(diǎn)：低—中等回聲區(qū)多反射型：心瓣膜、肝包膜、膽囊壁、子宮漿膜等聲像特點(diǎn)：高回聲區(qū)全反射型：肺氣、腸氣、骨骼等聲像特點(diǎn)：強(qiáng)回聲，后伴聲影或慧星尾征無回聲高回聲中等回聲強(qiáng)回聲低回聲聲影無回聲中等回聲強(qiáng)回聲聲影無回聲臟器的舒縮功能氣體鈣化聲像圖的觀察分析內(nèi)容位置數(shù)量形態(tài)輪廓邊界邊緣回聲內(nèi)部結(jié)構(gòu)回聲后方后壁回聲周圍回聲、毗鄰關(guān)系、病灶活動(dòng)度量化分析功能分析譜分析囊性、實(shí)性病灶的聲像圖對(duì)比囊性病灶實(shí)性病灶外形圓形或橢圓形規(guī)則或不規(guī)則邊緣光滑整齊光滑或不光滑內(nèi)部回聲無回聲或散在稀少光點(diǎn)低至強(qiáng)回聲后方回聲增強(qiáng)不變或減弱側(cè)方回聲有內(nèi)收無或有平行或外散實(shí)性病灶囊性病灶子宮實(shí)性病灶子宮腔內(nèi)中等回聲實(shí)性小病灶瘤內(nèi)成分復(fù)雜、回聲多樣良性、惡性病灶的聲像圖對(duì)比良性病灶惡性病灶形態(tài)較規(guī)則常不規(guī)則邊緣光滑完整不光滑斷續(xù)內(nèi)部回聲囊性或均勻?qū)嵭圆痪鶎?shí)性或混合性后方回聲增強(qiáng)或衰減不明顯率減明顯周圍組織無改變浸潤(rùn)性改變毗鄰關(guān)系粘連擠壓浸潤(rùn)少見粘連擠壓浸潤(rùn)多見活動(dòng)性好差無回聲雜亂實(shí)性回聲超聲成像的優(yōu)點(diǎn)軟組織分辨力高安全、無創(chuàng)傷實(shí)時(shí)成像操作簡(jiǎn)便靈活費(fèi)用低廉用途廣泛B超成像的局限性含氣空腔：胃腸含氣組織：肺骨骼組織聲像圖是局部斷面圖，整體定位感差。病變過小或聲阻抗差不大，則難以在聲像圖顯示。超聲檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性受多因素影響：設(shè)備性能、檢查人員的操作技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)。對(duì)病灶的定性診斷缺乏特異性。對(duì)上述部位顯像效果較差，應(yīng)用受限超聲偽像偽像：對(duì)解剖結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的不正確的顯示四種常見類型：

不真實(shí)的：鏡面?zhèn)蜗駚G失的：聲影、側(cè)方聲影位置不正確的：切片厚度偽像、折射重影偽像亮度、形狀和大小不正確的：多重反射（彗星尾征）正確識(shí)別偽像，有助于病灶的鑒別診斷及減少誤診彩色多普勒血流顯像原理及圖像特點(diǎn)成像參數(shù)：紅細(xì)胞的頻移信號(hào)顏色代表方向：紅色—朝向探頭藍(lán)色—背離探頭顏色亮度代表流速臍帶的聲像表現(xiàn)識(shí)別血管的存在、位置、性質(zhì)、分布特點(diǎn)評(píng)估組織器官或病灶的血供情況多普勒頻譜圖原理及特點(diǎn)表示取樣容積內(nèi)血流速度隨時(shí)間的變化曲線血流方向、時(shí)相、性質(zhì)，定量測(cè)量血流流速子宮動(dòng)脈血流頻譜胎兒靜脈導(dǎo)管彩超聲像胎兒臍動(dòng)脈彩超聲像胎兒顱底動(dòng)脈環(huán)彩超聲像顆粒細(xì)胞瘤聲像腫塊的鑒別診斷：囊實(shí)性、良惡性評(píng)價(jià)治療效果：介入治療后病灶血供改變卵巢類癌彩超在臨床診斷中的作用

識(shí)別血管的存在、位置、性質(zhì)、分布特點(diǎn)評(píng)估組織器官或病灶的血供情況診斷心血管疾病腫塊的鑒別診斷：囊實(shí)性、良惡性評(píng)價(jià)治療效果：介入治療后病灶血供改變M型超聲心動(dòng)圖原理及特點(diǎn)表示運(yùn)動(dòng)器官結(jié)構(gòu)的位置（振幅）隨時(shí)間的變化曲線用于觀察心臟、大血管的功能及結(jié)構(gòu)改變TransducerTransducerTransducerTransducerLine45t1Line45t2Line45t3Line45t4t1234567...M型超聲心動(dòng)圖示意圖超聲診斷的臨床應(yīng)用心臟大血管腹腔實(shí)性臟器：肝、膽、胰、脾、腎、腎上腺等盆腔臟器：膀胱、前列腺、子宮、輸卵管、卵巢等妊娠期胚胎的生長(zhǎng)發(fā)育小器官:眼、甲狀腺、乳腺、睪丸等皮膚及皮下組織、肌肉、關(guān)節(jié)注意：超聲對(duì)組織結(jié)構(gòu)及病灶的位置及物理性質(zhì)的診斷有良好的特異性，但對(duì)病灶的病理性質(zhì)缺乏特異性！超聲檢查新技術(shù)三維超聲成像三維超聲成像三維血管成像超聲造影(對(duì)比增強(qiáng)超聲)Contrast-enhancedUltrasound(CEUS)采用超聲造影劑(Ultrasoundcontrastagent,UCA)

加大掃查對(duì)象界面回聲的聲阻抗差，通過常規(guī)成像或造影特定成像(Contras