《超聲診斷基礎(chǔ)》 ppt課件

1、超聲診斷的基礎(chǔ)和原理 第一節(jié)  診斷超聲的物理特性,超聲診斷是指運用超聲波原理對人體組織的物理特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)與運動功能狀態(tài)做出判斷的一種非創(chuàng)傷性檢查方法。,一、 概 論（一）超聲波定義 聲源振動頻率 〉2萬赫茲（Hz）的機械波為超聲波。 超聲診斷所用聲源振動頻率一般為：1-10兆赫（MHz），常用為：2.5-5.0 MHz。,（二）超聲波的主要物理量 1、波長（λ） 在波的傳播方向上，質(zhì)點

2、完成一次振動的距離，單位是mm。 2、周期(T) 質(zhì)點完成一次振動的時間。,3、頻率（f） 單位時間內(nèi)質(zhì)點完成一個振動過程的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。,4、聲速（C） 單位時間內(nèi)聲波在介質(zhì)中的傳播距離, 單位是m/s，人體軟組織平均聲速為1540m/s。,（三）超聲波的方向性 直線傳播。可獲定向傳播的超聲波束。 在相同聲源直徑的條件下，頻率越高，波長越短，束射性或方向性越強。,（四）聲源、聲束、聲場與分辨力

3、 1、聲源 能產(chǎn)生超聲的物體稱為聲源，通常采用壓電陶瓷、壓電有機材料或混合壓電材料組成。聲源由超聲換能器發(fā)出。,2、聲束 從聲源發(fā)出的聲波，一般在一個較小的立體角內(nèi)傳播。其中心軸線名聲軸，為聲束傳播的主方向。聲束兩側(cè)邊緣間的距離名束寬。,3、近場與遠(yuǎn)場 超聲束各處寬度不等。在臨近探頭的一段距離內(nèi)，束寬幾乎相等，稱為近場；遠(yuǎn)方為遠(yuǎn)場。,,4、分辨力分基本分辨力和圖像分辨力 （1）基本分辨力： 1）軸向分辨力 沿

4、聲束軸線方向的分辨力。其優(yōu)劣影響靶標(biāo)在深淺方向的精細(xì)度。分辨力佳則在軸向的圖像點細(xì)小、清晰。通常用3-3.5MHz探頭時，軸向分辨力在1mm左右。,2）側(cè)向分辨力 指在與聲束軸線垂直的平面上在探頭長軸方向的分辨力。聲束越細(xì)，側(cè)向分辨力越好。,3）橫向分辨力 指在與聲束軸線垂直的平面上在探頭短軸方向的分辨力（有稱厚度分辨力）。,（2）圖像分辨力 指構(gòu)成整幅圖像的目標(biāo)分辨力。有細(xì)微分辨力和對比分辨力。,二、人體組織的聲學(xué)參數(shù) 

5、;（一）密度（P） 組織、臟器的聲學(xué)密度，單位為g/cm3。,（二）聲速（C） 單位為m/s。一般固體物含量高者聲速最高，含纖維組織（主要成分為膠原纖維）高者，聲速較高，含水量較高的軟組織聲速較低，液體聲速更低，含氣臟器中的氣體聲速最低。,（三）聲阻抗（Z） 各種回聲圖像主要由聲阻抗差別造成。系密度與聲速的乘積，單位為g/cm2.s。,（四）界面 兩種聲阻抗不同物體接觸在一起時，形成一個界面。接觸面大小名界面尺寸。尺寸小于波長

6、時名小界面，反之名大界面。,三、人體組織對入射超聲的作用,（一）反射 超聲波入射到比自身波長大的大界面時，入射聲波的較大部分能量被該界面阻擋而返回，這種現(xiàn)象稱之為反射。,大界面對入射超聲產(chǎn)生反射現(xiàn)象，使入射超聲能量的較大部分返回至聲源。入射角與反射角相等。,（二）散射 小界面對入射超聲產(chǎn)生散射現(xiàn)象，使入射超聲的部分能量向各個空間方向分散輻射。返回至聲源的能量甚低。散射來自臟器內(nèi)的細(xì)小結(jié)構(gòu)，臨床意義十分重要。,（三）折射 組織、臟器

7、聲速不同，聲束經(jīng)過其大界面時，前進(jìn)方向改變稱為折射。 （四）繞射 又名衍射。聲束繞過物體后，又以原來的方向偏斜傳播。,（五）衰減 系聲波軸向振動與介質(zhì)之間摩擦致能量消耗的結(jié)果，它與超聲探頭頻率及聲波運行距離有關(guān)。在正常及病理情況下，組織的衰減會發(fā)生變化。,（六）多普勒效應(yīng) 當(dāng)一定頻率的超聲波由聲源發(fā)射并在介質(zhì)中傳播時，如遇到與聲源作相對運動的界面，則其反射的超聲波頻率隨界面運動的情況而發(fā)生改變，稱之為多普勒效應(yīng)（Doppler

8、 effect）。,1842年，奧地利數(shù)學(xué)家及天文學(xué)家克約斯琴.約翰.多普勒發(fā)現(xiàn)，當(dāng)星球與地球近向運動時，光色向光譜的紫色端移位，表明光波頻率增高；,向紅色方向移位，表明光波頻率降低。其差稱為多普勒頻移。這種物理學(xué)效應(yīng)命名為多普勒效應(yīng)。此亦適用于各種類型的波源和接受器之間的相對運動。,多普勒方程： fd =2fo×(V.cosθ÷c) fd:多普勒頻移；fo:發(fā)射頻率；V:血流速度

9、；θ:聲束與血流夾角；c:超聲波在介質(zhì)中的傳播速度。,實際應(yīng)用中fo:即為換能器（探頭）頻率；c：超聲波在人體軟組織中的平均傳播速度為1540m/s。,多普勒頻移與聲速成正比。為獲得最大血流信號，應(yīng)使聲束與血流方向盡可能平行（θ角盡量?。?。,四、超聲診斷原理  高頻脈沖發(fā)生器→換能器（將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷埽M織界面（反射）→換能器（將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽邮芊糯笱b置→示波管→顯示系統(tǒng)（顯示圖像）。 換能器即為超聲檢

10、查用的探頭。,五、人體組織的聲學(xué)分型  （一）無反射型：液性組織（如：血液、尿液、心包積液、胸水、腹水、膽汁、羊水等）。,（二）少反射型：基本均質(zhì)的實質(zhì)性組織（如：肝臟、腎臟、脾臟、心肌、瓣膜等）。,（三）多反射型：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、致密，排列無一定規(guī)律的實質(zhì)性組織（如：乳腺、心外膜、腎包膜、骨骼等）。,（四）全反射型：含氣組織（如：肺、胃、腸等）。超聲檢查時使用偶合劑，就是為了防止探頭與皮膚之間存在空氣，影響探查。,六、超聲

11、的生物效應(yīng)  產(chǎn)生超聲生物效應(yīng)的主要物理機制有：熱機制、機械機制、空化機制。當(dāng)超聲劑量（聲強）超出規(guī)定，將造成若干生物效應(yīng)。,診斷用超聲劑量（聲強）的限定值，Ispta<100mWcm2，一次超聲照射時間 10-20分鐘。,第二節(jié) 常見的超聲效應(yīng)與圖像偽差  超聲效應(yīng)重要指超聲本身的一些比較復(fù)雜的物理效應(yīng)，可造成圖像偽差。常見的超聲效應(yīng)可有以下10種。,一、混響效應(yīng)  聲束掃查

12、體內(nèi)平滑大界面時，部分能量返回探頭表面之后，又從探頭的平滑面再次反射第二次進(jìn)入體內(nèi)。,為多次反射的一種。多見于膀胱前壁、膽囊底、大囊腫前壁，可被誤診為壁的增厚、分泌物或腫瘤等。,二、振鈴效應(yīng)  振鈴效應(yīng)又名尾聲。系聲束在傳播途徑中，遇到一層薄的液體層，且液體下方有極強的聲反射為其條件。通常在胃腸道及肺部容易產(chǎn)生。,亦可在膽道內(nèi)氣體下方出現(xiàn)，則可利用其與膽道內(nèi)泥沙樣結(jié)石鑒別。膽囊壁內(nèi)膽固醇小體伴少量液體時，其后方出

13、現(xiàn)慧尾亦為振鈴效應(yīng)。,三、鏡像效應(yīng)  鏡像效應(yīng)亦可名為鏡面折返虛像。聲束遇到深部的平滑鏡面時，反射回聲如測及離鏡面較接近的靶標(biāo)后，按入射途徑反射折回探頭。,此時，在聲像圖上所顯示者，為鏡面深部與此靶標(biāo)距離相等、形態(tài)相似的圖像。鏡像效應(yīng)必須在大而光滑的界面產(chǎn)生，常見于橫膈附近。一個實質(zhì)性腫瘤或液性占位可在橫膈兩側(cè)同時顯示，較橫膈淺的一處為實影，深者為虛影或鏡像。,四、側(cè)壁失落效應(yīng)  大界面回聲具有明顯角

14、度依賴現(xiàn)象。入射角較大時，回聲轉(zhuǎn)向他側(cè)不復(fù)回探頭，則產(chǎn)生回聲失落現(xiàn)象。,五、后壁增強效應(yīng)  聲束向深部傳播時不斷衰減，設(shè)計者為使圖像顯示均勻，加入了深度增益補償（DGC）調(diào)節(jié)系統(tǒng)。后壁增強效應(yīng)是指在常規(guī)調(diào)節(jié)的DGC系統(tǒng)下所發(fā)生的圖像顯示效應(yīng)，,而不是聲能量在后壁被其他任何物理能量所增強的效應(yīng)。此效應(yīng)常出現(xiàn)在囊腫、膿腫及其他液區(qū)的后壁，但幾乎不出現(xiàn)于血管后壁。有些小腫瘤如小肝癌、血管瘤后壁，亦可略見增強。,六、聲 影&

15、#160; 聲影指在常規(guī)DGC正補償調(diào)節(jié)后，在組織或病灶后方所演示的回聲低弱甚或接近無回聲的平直條狀區(qū)。系聲路中具有較強衰減體所造成。,高反射系數(shù)物體（如氣體）、高吸收系數(shù)物體（如骨骼、結(jié)石、瘢痕）下方具有聲影，二者兼具則聲影更明顯。,,七、側(cè)后折射聲影  圓形病灶如果周圍有纖維包膜（聲速較軟組織高）時，則在入射角大于臨界角時產(chǎn)生全反射現(xiàn)象。側(cè)后折射聲影只從超聲物理角度提示病灶或臟器具有聲速較高的外壁，,多為致

16、密的纖維組織組成，而不能推斷該病灶性質(zhì)。在膽囊縱切面時，膽囊底部及頸部常伴側(cè)后折射聲影，不要以次錯誤判斷有結(jié)石。,八、旁瓣效應(yīng)  旁瓣效應(yīng)系指第1旁瓣成像重疊效應(yīng)。聲源所發(fā)射的聲束具有一最大的主瓣，一般處于聲源中心，其軸線與聲源表面垂直，名主瓣。,主瓣周圍有對稱分布的數(shù)對小瓣，稱旁瓣。旁瓣重疊于主瓣上，形成各種虛線或虛圖。,,九、部分容積效應(yīng)  病灶尺寸小于聲束束寬，或雖然大于束寬，但部分處于聲束內(nèi)，