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1、概 述,超声诊断学基础,概 述,一、超声诊断的物理基础,主 要 内 容,掌握,熟悉,了解,超声波的基本概念及物理特性超声的物理参数及医用超声频率超声成像的特点,超声波的分辨力与穿透力超声成像设备超声成像的方法,超声的发生与接收超声成像的基本原理,超声波的基本概念,声 波:人的听觉器官所能感受到的机械波,频率范 围为20 20000赫兹(Hz)。超 声:是指振动频率在20000Hz以上,超过人耳听觉 阈值上限的声波。次声波:低于20Hz的声波。,声波的频率界限图,超声波的基本概念,超声检查:是指运用超声波的原理对人体组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创伤性检查方法。超声诊断学:研

2、究和应用超声的物理特性,以某种方式扫查人体、诊断疾病的科学。,超声波的物理参数,频率(f):单位时间内通过介质中某点的完整疏密波的数目。单位Hz。声速(C):在介质中单位时间内传播的距离,与介质密度及弹性有关,而与声波的频率无关。波长():声波在传播中,两个相邻的同相质点之间的长度,或声波在一完整周期内所通过的距离。周期(T):声波在传播中,两个相邻的同相质点(即一完整波长)之间所经历的时间。关 系:波长=声速/频率(=C/f)周期=1/频率(T=1/f),医 用 超 声 频 率,目前诊断最常用的超声频率是210(12)MHz。检查成人心脏一般选24MHz,小儿心脏35MHz;腹部产科35MH

3、z;外周血管浅表器官612MHz;血管内成像2040MHz;眼科超声显微镜40100MHz。,超声波的物理特性,束射性或指向性:超声波频率极高,波长很短,在介质中呈直线传播具有良好的束射性或指向性,此为可用超声对人体器官进行定向探测的基础。,反射、折射、散射和衍射超声在介质中传播与介质的声阻抗密切相关。声阻抗(Z)为声波传递介质中某点的声压和该点速度的比值,等于密度(P)与声速(C)的乘积,Z=PC。两种不同声阻抗物体的接触面,称为界面。可分为:大界面:界面尺寸声束直径 小界面:界面尺寸声束直径,超声波的物理特性,反射:当超声传经两种声阻抗不同的相邻介质的界面时,如界面尺寸远大于波长时,便会引

4、起部分或全部声能的返回,称为反射。,超声波的物理特性,超声波的物理特性,折射:穿过大界面的透射声束,当两种介质的声速不同时,就会偏离入射声束的方向而传播,这种现象称为折射。,使折射角为90时的入射角称为临界角,当入射角超过临界角时,相应的折射波消失,出现全反射。作超声检查时,需尽可能将声束垂直于界面,否则将会引起 侧方声影误诊错 位影响穿刺全 反 射无法检查,散射:超声波在介质中传播,如果介质中含有大量杂乱 的微小粒子,超声波激发这些小粒子成为新的波源,再向四周发射超声波,这一现象称为散射。,超声仪收到的声波为背向散射。血流中的红细胞是超声检测血流的基础。各种软组织从微观看都非均匀组织,均可产

5、生超声波的散射。,超声波的物理特性,衍射:超声波在介质中传播,如遇到的物体其直径小 于/2时,则绕过物体继续向前传播,致使超声波无法检测到该障碍物,这种现象称为衍射(也称绕射)。,超声波的物理特性,超 声 诊 断 学 基 础,超 声 诊 断 学 基 础,超声波的物理特性,吸收与衰减:超声在介质中传播时除了声束的远场扩散,界面反射和散射使其声能衰减外,还有介质吸收导致的衰减,包括介质的粘滞性、导热率和弛豫性。,超声波的物理特性,声波在前向传播中因反射、折射及散射等现象使声能随距离的增加而逐渐减弱的现象,称为距离衰减。,声波在介质中传播时,使介质的分子产生振动,振动的分子又将声能传播给其它分子,这

6、种因“内摩擦”或“粘滞性”而使声能逐渐减小的现象,称为吸收衰减。,超声波的衰减,多普勒效应:当入射波被一运动目标反射时,所接收的回波频率会发生变化,即振源与接收器相向运动时,接收器收到的频率增高,而振源与接收器背离运动时,接收器收到的频率降低,频率的改变称为多普勒频移,此现象称为多普勒效应。,奥地利学者克里斯琴约翰多普勒于1842年发现了多普勒效应,超声波的物理特性,多普勒效应,在声源与观察者作相对运动时,声波密集,频率增高,火车从远而近时汽笛声变响,音调变尖;在背向声源运动时声波疏散,频率减低,火车从近而远时汽笛声变弱,音调变低。,探头工作时,换能器发出超声波,由运动着的红细胞发出散射回波,

7、再由接收换能器接收此回波。在超声医学诊断中,超声多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度、横膈的活动以及胎儿的呼吸等。,多普勒效应,超声的分辨力与穿透力,超声分辨力:指超声能分辨出两界面间最短距离的能力。可分为纵向分辨力和横向分辨力两种。,纵向分辨力:又称轴向分辨力、距离分辨力或深度分辨力,是指辨别位于声束轴线上两个物体之间的距离的能力。一般的B超显像仪,其纵向分辨力可达1mm左右。,横向分辨力:又称侧向分辨力、方位分辨力或水平分辨力,指辨别处于与声束轴线垂直的平面上两个物体的能力。它用声束恰好能够分辨的两个物体的距离来度量。,超声的分辨力与穿透力,横向分辨力由晶片的形状、发射频

8、率、聚焦及离换能器的距离等因素决定。现代B超显像仪,其横向分辨力可优于2mm。,超声分辨力、穿透力与频率的关系,超声分辨力与频率关系密切。频率高,波长短,分辨力则高,但穿透力则减低。频率愈低,波长愈长,分辨力就降低,但穿透力则提高。探查人体各种不同组织器官,应选用不同的频率。,超声的发生和接收,超声属于机械波,由物体振动产生。目前产生和接收超声器件通常采用压电晶体作为换能器,压电晶体具有两种可逆的能量转变效应:正压电效应:由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声波的压缩(正压)与弛张(负压)发生正负电位交替变化,即由声能变为电能,称为正压电效应。逆压电效应:在交变电场的作用下导致厚度的交替改变

9、从而产生振动,即由电能转变为声能,称为逆压电效应。,正压电效应,逆压电效应,声能电能,电能声能,超声的发生和接收,在逆压电效应中,压电晶体成为超声的发生器;在正压电效应中,压电晶体成为回声的接收器。,超声的发生和接收,超声成像基本原理,超声成像的基本原理和过程主要依据超声波在介质中传播的物理特性,其中最重要的是声阻抗特性、声衰减特性和多普勒特性。,人体结构对超声而言是一个复杂的介质,各种器官与组织,包括病理组织均有它特定的声阻抗和衰减特性,因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。,超声射入人体,由表面到深部,经过不同声阻抗、不同衰减特性的器官与组织,产生不同的反射与衰减,构成超声图像的基础。,将

10、接收到的回声,根据回声的强弱用明暗不同的光点依次显示在荧屏上,通过不同的扫查方式,显出人体的断面超声图像。,超声成像基本原理,超 声 成 像 设 备,超声诊断仪的基本结构:超声探头、主机、控制面板、显示器、电源。,超 声 成 像 设 备,1、A型诊断法幅度调制式,以波幅变化反映回声情况,为一维扫描线,非通常意义上的超声成像。A型超声适用于简单解剖结构的检查、限度测量,如脑中线检查、眼科检查。,超 声 成 像 方 法,2、B型诊断法灰度调制式,以明暗不同的光点反映回声变化,并将声束顺序扫切脏器时,每一单条声束线上的光点群按次分布形成一断面二维声像图。,超 声 成 像 方 法,3、M型诊断法活动显

11、示型,属于回声灰度调制,以单声束取样获得活动界面回声,再以慢扫描方式将某活动界面展开获得“距离-时间”曲线。如心脏瓣膜、心壁活动曲线等,即M型超声心动图。,超 声 成 像 方 法,4、D型诊断法利用多普勒效应原理对心脏与血管内血流进行探测分析的方法。包括频谱多普勒和彩色多普勒血流显像。,频谱多普勒技术脉冲波多普勒(PW)连续波多普勒(CW)彩色多普勒技术彩色多普勒血流成像彩色多普勒能量图彩色组织多普勒成像,超 声 成 像 方 法,脉冲波多普勒(PW)由同一个(或一组)晶片发射并接收超声波。用较少的时间发射,用更多的时间接收。可进行定点血流测定,具有很高的距离分辨力,也可对血流的性质做出准确分析

12、。检测高速血流时容易出现混叠,因而受限。,超 声 成 像 方 法,连续波多普勒(CW)采用两个(或两组)晶片,由其中一组连续地发射超声,另一组连续地接收回波。具有很高的速度分辨力,能够检测到很高速的血流(主要优点)。最主要缺点是缺乏距离分辨能力。,超 声 成 像 方 法,彩色图以红、蓝、绿三基色组成。红色:朝向探头运动的血流,蓝色:背离探头运动的血流。单纯红色或蓝色:层流。绿色:表示湍流。正向湍流接近黄色,反向湍流接近青色。颜色愈鲜亮表示速度愈快,愈暗表示速度愈慢。,彩色多普勒血流成像,彩色多普勒血流显像(CDFI)在二维图像的基础上,用彩色图像实时显示血流的方向和相对速度。意义:显示二维超声

13、成像中未能检出的血流较小的动、静脉血管;鉴别二维声像图管道结构是否血管;识别血流成像的血管是动脉或静脉;显示血流的起源、走向、时相;反映血流的性质。,超 声 成 像 方 法,彩色多普勒能量图(CDE)依据血管腔内运动散射体的多普勒能量频谱的总积分,把获得的多普勒能量信号经自相关技术处理,进行彩色编码,实时显示的技术。成像特点:拓宽了显示血流状态的动态范围,能显示极低流速的血流信号。相对的角度非依赖性。无方向性,不存在混叠。,超 声 成 像 方 法,彩色组织多普勒成像是将心肌室壁运动产生的低频多普勒信号用彩色编码或用频谱显示,用于观察心肌室壁运动的技术。按显示方式分为:速度图、加速度图和能量图。

14、,超 声 成 像 方 法,5、三维成像法即通称的立体图像,可真实再现人体解剖结构。可用于心血管系统、腹部等疾病的检查,尤其在产科方面应用于胎儿畸形的诊断,明显优于二维超声图像。,超 声 成 像 方 法,三维成像,三维成像,超 声 成 像 特 点,超声图像是一幅层面图像,改变探头位置可得到任意方位的超声图像。观察活动器官的运动情况。超声图像是以明暗之间不同的灰阶来反映回声有无或强弱。,概 述,二、超声诊断的图像基础,主 要 内 容,掌握,熟悉,了解,声像图方位的识别人体不同组织回声强度的分级不同组织声衰减的一般规律超声伪像,超声检查技术超声伪像在超声诊断中的应用,超声影像学诊断报告的书写超声检查

15、的临床应用,超 声 检 查 技 术,超声探查多用仰卧位,但也可用侧卧位等其他体位。探查过程中可变更体位。切面方位可用横切、纵切或斜切面。患者采取适宜体位,露出皮肤,涂耦合剂,以排除探头与皮肤间的空气,探头紧贴皮肤扫描,扫描中观察图像,必要时冻结,即停帧,行细致观察,作好记录,并摄片或录像。应注意器官的大小、形状、周边回声,尤其是后壁回声、内部回声、活动状态、器官与邻近器官的关系及活动度等。,超 声 检 查 体 位,1.仰卧位:常用体位,检查肝、胆、膀胱、子宫等脏器。2.侧卧位:右侧卧位用于检查脾、左肾及左肾上腺。左侧卧位常用于检查肝右后叶、右肾上腺、少量腹水等。3.俯卧位:常用于检查双肾等。,

16、超 声 检 查 体 位,4.坐位或半坐位:常于空腹饮水后检查胃、胰腺、胸腔积液等。5.站立位:常用于检查内脏下垂,与卧位对比观察测量脏器移动的位置和距离,如肾下垂。6.胸膝卧位:极少量腹水时,若侧卧位不能显示时可采用此体位与最低位检查。疑有胆总管结石时也可采用此体位。,声像图方位的识别,超 声 扫 查 方 法,1.定点扫查法:探头在某一部位、声束沿某一方位扫描显示某一结构或目标。2.滑行法:探头在皮肤上滑行,观察图像中结构的连续性及变化。3.顺序序列切面法:探头自上/下而下/上、自右/左向左/右在体表滑动作纵切、横切、斜切等多切面系列扫描。常用于较大脏器及病变的检查。4.扇形扫查法:探头置于体

17、表不移动,而作侧向摆动,切面图按顺序扇形移动。多用于较小脏器如胆囊检查。,超 声 扫 查 方 法,5.十字交叉法:以病变区为中心作纵切及横切,体表探头纵横交叉点即为病变的中心部位。常用于病变、结构的定位。6.追踪扫查法:探头沿结构或病变纵切或横切方向追踪,确定其与周围的结构关系,判断来源如胆道追踪。7.加压扫查法:腹部检查中,目标表面若有肠气等干扰时,可用探头逐渐加压显像。,根据不同组织结构的声阻抗及其均质性可将人体组织器官分为五种声学类型:无回声型病灶内声波穿透性良好,不产生衰减,常伴有后方回声增强,见于胆汁、尿液和胸腹水(漏出液)、血管管腔和各种囊肿等。,人体不同组织回声强度的分级,低回声

18、型二维图像显示为暗淡的点状回声区,典型的低回声见于皮下脂肪。多种实性占位性病变均显示为低回声区,尤以恶性肿瘤多见。,人体不同组织回声强度的分级,等回声型见于肝、脾实质;如为病灶,其与周围组织的回声强度一致或近似,与邻近组织不易区分,给诊断带来一定困难,如显示为等回声的肝癌。,人体不同组织回声强度的分级,高回声型声像图上形成反光增强的点状或团块状高回声,但其后方无声影。见于肝脾包膜,血管瘤及其边界。,人体不同组织回声强度的分级,强回声型声像图上显示为极亮的点状或团块回声,各种结石、骨骼、金属异物、含气肺等均为强回声,后方可伴声影。,人体不同组织回声强度的分级,肾中央区(肾窦)胰腺肝、脾实质肾皮质

19、肾髓质(肾锥体)血液胆汁和尿液。正常肺(胸膜-肺)、软组织-骨骼界面的回声最强;软骨回声很低,甚至接近于无回声。病理组织中,结石、钙化最强;纤维化、纤维平滑肌脂肪瘤次之;典型的淋巴瘤回声最低,甚至接近无回声。,人体不同组织回声强度顺序,1.组织内含水分越多,声衰减越低。血液含水分最多,比脂肪、肝、肾、肌肉等软组织更少衰减;但比尿液、胆汁、囊液等衰减程度高,后方回声增强程度远不及尿液、胆汁、囊液显著。2.液体中含蛋白成分越多,声衰减越高。血液蛋白含量比胆汁、囊液、尿液高,声衰减较高,后方回声增强不显著,具有鉴别诊断意义。3.组织中含胶原蛋白和钙质越多,声衰减越高。瘢痕、钙化、结石和骨组织有显著的

20、声衰减,常伴声影。,不同组织声衰减的一般规律,超 声 伪 像,超 声 伪 像,超声显示的断层图像与其相应解剖图像之间存在的差异。这种差异表现为声像图中回声信息特殊的增加、减少或失真。伪像在声像图中十分常见,理论上讲几乎任何声像图上都会存在一定的伪像。,混响伪像旁瓣伪像声影镜面伪像折射声影和“侧壁失落效应”,多次内部混响和振铃效应断层(切片)厚度伪像后壁增强效应折射伪像(棱镜伪像)声速失真,灰阶超声伪像的种类:,超声伪像在超声诊断中的应用,1.混响伪像超声垂直照射到平滑的界面如胸壁、腹壁上,声波在探头表面与平整界面之间来回反射,直至完全衰减。形态特征:超声图像呈等距离多条回声,回声强度依深度递减

21、。具体表现 较弱的混响,可使胆囊、膀胱、肝、肾等器官的表浅部位出现假回声。强烈的混响多见于含气的肺和肠腔表面,产生强烈的多次反射伴有后方声影,又称“气体反射”。,混 响 伪 像,可在较大液性暗区的前壁下方隐约显示大界面上方重复、移位的图形。胆囊、膀胱、大囊肿可因混响效应影响对前壁的检查,被误认为壁的增厚、分泌物或肿瘤。还可能使某些前壁病变如胆囊隆起型病变、膀胱癌漏诊。,2.多次内部混响和振铃效应超声束在器官组织的异物内(也称“靶”内,如节育器、胆固醇结晶内)来回反射直至衰减,产生特征性的“彗星尾”征。此现象称为内部混响。超声束在若干微气泡声衰极少量液体中强烈地来回反射,产生很长的条形状图像干扰

22、,为振铃效应。振铃效应在胃肠道内(含微气泡和粘液)相当多见。,超声伪像在超声诊断中的应用,(彗星尾征),多次内部混响伪像,振铃效应(肠道气体反射),经阴道检查,经腹检查,3.旁瓣伪像由主声束以外的旁瓣反射造成,旁瓣产生较大的旁瓣回声和主瓣回声相互重叠所形成的伪像,遇到强反射界面时,旁瓣回声能产生重影和虚影所致。常出现在液性暗区内。声束遇到过强的反射体时,如结石、肠气等强回声两侧出现“披纱征”或“狗耳样”图形,就是旁瓣伪像。在膀胱纵断面图像上,骶骨岬、肠管气体常引起的旁瓣伪像;在充盈的胆囊、膀胱和囊肿的后壁,常见模糊的低水平回声,有时很像腔内“沉积物”,均属旁瓣伪像。它可使胆囊息肉样病变或小结节

23、显示不清。,超声伪像在超声诊断中的应用,旁瓣伪像,4.断层(切片)厚度伪像也称部分容积效应伪像。产生原因:超声束形状特殊而且较宽,即超声断层扫描时断层较厚引起。如肝的小囊肿内可能出现一些点状回声(来自小囊肿旁的肝实质)。,声束厚度效应可导致临床超声测量方面的误差,也可能将气管外反射物误认为气管内病理改变,易将弧形或圆形薄壁误认为异常回声。如:(1)正常腹部大血管、肝外胆管、肾盂以及肝、肾小囊肿,因部分容积效应常可显示内部有细小光点,出现类似血栓、胆管炎、肾盂炎以及囊内出血、感染的图像伪差。(2)胆囊纵断扫查时,部分含气的十二指肠断面有时与胆囊长轴断面部分重叠,产生胆囊内结石假象。,超声伪像在超

24、声诊断中的应用,断层(切片)厚度伪像(部分容积效应),5.声影在超声扫描成像中,当声束遇到强反射(如含肺气)或声衰减程度很高的物质(如瘢痕、结石、钙化)时,声能被大量吸收,回声急剧衰减,在其后方出现条带状无回声区即声影。边界清晰的声影对识别瘢痕、结石、钙化灶和骨骼时很有帮助。边缘模糊的声影常是气体反射或彗星尾征的伴随现象。,超声伪像在超声诊断中的应用,声 影,6.后壁增强效应声束传播过程中随深度的增加而不断衰减,图像显示由浅而深逐渐暗淡,为使声像图深浅部位显示均匀,超声诊断仪均设有深度增益补偿(DGC)调节系统,在常规调节的DGC系统下,断面中透声性好的结构或病变声衰减很小的区域,与周围组织相

25、比的补偿过大,成为“过补偿区”,其后壁也因补偿过高而回声增强,称为“后壁增强效应”。后壁增强效应常见于充盈的膀胱、囊肿等,利用后方回声增强,通常可以鉴别液性与实性病变。,超声伪像在超声诊断中的应用,后方回声增强,7.镜面伪像只在大而光滑的界面上产生,见于横膈附近。声束遇到横膈时,横膈把声波反射到与之接近的肿块M,肿块的反射回声沿原路经过横膈再次反射回探头,由探头接收称为虚像M,显示镜面两侧距离相等、形态相似的声像图。由于虚像反射距离较长,因此虚像总是出现在实像的远处。镜面伪像可导致对检查目标位置判断上的失误,如将膈下病变误为膈上病变、肝内肿瘤误为肺内转移等。镜面伪像在胸腔积液时,及胸膜和含气肺

26、界面消失时便不复存在。,超声伪像在超声诊断中的应用,镜 面 伪 像,A:肝实质;B:含气肺组织;D:高反射界面代表膈胸膜-肺界面;M:肿瘤;M:肿瘤虚像,镜 面 伪 像,经阴道子宫,肝血管瘤,肝囊肿,8.折射伪像(棱镜伪像)声束遇到两种相邻声速不同的组织所构成的倾斜界面时,会产生折射。此时,投射的声束发生方向偏斜改变因而产生折射伪像,亦称棱镜伪像。仅在腹部横断面扫查时(靠近正中线)才出现。,如下腹部子宫横断面,可能使宫内的单胎囊出现重复图像,从而误诊为“双胎妊娠”。将探头方向改为矢状面扫查,上述胎囊重复伪像消失。,超声伪像在超声诊断中的应用,9.折射声影 和“侧壁失落效应”探测断面为环状物体时

27、,因声束对侧壁入射角过大,使反射声束偏离声源,反射回声不能接收而产生回声失落现象,致使两侧壁在声像图上不被显示。多见于囊肿和血管的侧壁,直径较细的管状结构横断面声像图常表现为无侧壁的小等号“=”,而非小圆形。肾脏纵断时,肾的上下极包膜回声减弱或消失,与声束和投射界面倾斜有关。折射声影还可见于良性乳腺肿瘤、有包膜的肝癌等。,超声伪像在超声诊断中的应用,折射声影和“侧壁失落效应”,宫颈囊肿侧后折射声影,肝内小血管呈等号样,折射声影“侧壁失落效应”,10.声速失真超声诊断仪显示屏上的厘米标志是按人体平均软组织声速1540m/s来设定的。通常对肝、脾、子宫等进行测量,不会产生明显的误差。但对声速过低的

28、组织(如大的脂肪瘤)就会测值过大;对于声速很高的组织(如胎儿股骨长径测量),测值偏小;必须注意正常的超声测量技术(使声束垂直于胎儿股骨,不可使声束平行的穿过股骨长轴测量),否则引起测值过小的误差。,超声伪像在超声诊断中的应用,超声诊断报告的书写,观察分析声像图时,首先应了解切面方位,并注意分析下述内容:外形:大小、形态轮廓。边界和边缘回声内部结构特征后壁及后方回声周围回声强度毗邻关系量化分析功能性检测,超 声 图 像 的 分 析,I级:解剖学定位诊断解剖部位或器官定位诊断并提示该器官部位有无异常,通常超声定为诊断十分准确而且肯定;当遇到较难肯定时,可如实进行解剖学描述。如胰尾可写成“胰尾区”,

29、输卵管、卵巢可写成“附件区”。,超声诊断报告的书写,II级:病变物理性质的诊断应区分弥漫性或局限性(肿物或结节),鉴别肿物为囊型(含液性),实性或混合型(囊性为主或实性为主)。超声对于物理性质的判断或诊断,通常是相对准确而且肯定的;只有偶然会遇到不典型而较难肯定。超声诊断结论至少应概括上述I级、II及的内容。如肝内实质性占位性病变。,超声诊断报告的书写,III级:病理学的诊断只在具有典型超声表现的情况下,通过综合判断,超声才可提示肯定而明确的病理诊断。,超声诊断报告的书写,超声检查的临床应用,超声检查的临床应用,超声波是一种非电力辐射,超声诊断多为一种非侵入性检查,对接收超声诊断的患者相对是安

30、全的,因此,超声诊断法以其无创(或有限创伤),图像直观,实时动态,应用广泛,检查方便,价格相对低廉,报告快捷,诊断准确率较高,能解决临床中应用更多的诊断问题等优点,是其他影响诊断技术所不能比拟的。,检测实质性脏器的大小、形态及物理特征。检测囊性器官的形态、走向及功能状态。检测心脏、大血管及外周血管的结构、功能与血流动力学状态。鉴定脏器内占位性病灶的物理特性。检测积液的存在与否,并对积液量作出初步估计。造影、三维、腔内、介入和术中超声。随访经药物或手术干预后,各种病变的变化等。,超声检查的临床应用,肝脏,腹 部,胆囊,脾脏,胰腺,肾脏,泌尿系统,膀胱,输尿管,前列腺,心 脏,血 管,眼 部,甲状腺,乳 腺,睾 丸,妇 科,产 科,实时三维超声在产科中的应用,监测胎儿心脏,超声引导下介入性诊断及治疗,See you next time,谢谢聆听!,

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