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1、1,湖北医药学院第三临床学院十堰市人民医院白姣,超声医学总论,2,一、超声波的定义,3,一、超声波的定义,振源 介质 感受器,4,超声波(ultrasound)是声源高速振动，频率很高，每秒次数在 20000次(Hz)以上，超过人的听觉范围，不能被人感受的机械波。,一、超声波的定义,5,二、超声与压电晶体,6,二、超声与压电晶体,当在石英等晶体上施加压力时，晶体表面上即出现异名电荷。这种物理现象称压电效应(piezoelectric effect)。,A B C,7,反之，如将此晶体置于交变电场时，则可发现晶体厚度有所改变，出现强烈的压缩或扩张。这种物理现象称逆压电效应,A B C,二、超声与
2、压电晶体,8,三、超声波的发射与接收,9,利用逆压电效应，诊断超声仪将高频交流电压信号加在压电晶体上，使晶体片推动周围介质使之振动，形成疏密波，产生1-15MHz之超声波。,三、超声波的发射与接收,(一)超声发射(transmit),10,当超声遇有声阻不同之界面而发生的反射返回后，作用于压电晶体,使晶体两侧产生异名电荷，经仪器接收放大后，在示波屏上形成代表界面反射强弱的光点与波幅。,三、超声波的发射与接收,(二)超声接收(receive),11,12,四、有关声波的几个物理量,13,单位时间内声波在介质中传播的距离称声速。其传播速度在气体中较小,360 m/s左右；在液体和人体软组织中较大，
3、1500 m/s 左右；在固体中最大，约为4500 m/s 左右。,(一)声速(velocity of sound,c),四、有关声波的几个物理量,14,频率为单位时间内发射源振动的次数，亦即超声波通过介质中某点的疏密波的数目。,(二)频率(frequency,f),四、有关声波的几个物理量,15,超声发射频率：MHz婴幼儿用5MHz腔内超声用3.75-7MHz皮肤与表浅器官超声频率为7-10MHz冠脉内超声的频率可达20-30 MHz,四、有关声波的几个物理量,16,(三)波长(wavelength,),指声波在传播过程中一个完整周期内所通过的距离。,四、有关声波的几个物理量,17,波长,四
4、、有关声波的几个物理量,18,波长、声速与频率之间有密切的关系，可用公式表示：,声速(c)波长()-频率(f),四、有关声波的几个物理量,19,五、超声波的物理性能,20,五、超声波的物理性能,(一)方向性(指向性 direction),21,(二)反射(reflection)与 透射(transmission),五、超声波的物理性能,22,超声在传播中，经过两种不同介质的界面时，一部分能量由界面处返回第一介质，此即反射(reflection)。另一部分能量穿过界面，进入第二介质，此即透射(transmission)。,五、超声波的物理性能,23,反射与透射之总值不变，二者之和与入射总能量相等
5、，但反射之多少则随界面前后介质的声阻(acoustic impedance)差异而有所不同。设：Z为声阻，为密度，c为声速 则：声阻(Z)密度()X 声速(c),五、超声波的物理性能,24,X,五、超声波的物理性能,25,反射系数之大小决定在界面处两介质声阻之差。设 Z1为第一介质之声阻，Z2为第二介质之声阻。以式表之：Z1-Z2 声强反射系数 R1=(-)2 Z1+Z2,五、超声波的物理性能,26,大界面与界面反射 大界面指长度大于声束波长的界面，入射声束垂直于大界面时，回声反射强入射声束与大界面倾斜时，回声反射减弱甚至消失。,五、超声波的物理性能,27,小界面与后散射 小界面指长度小于声束
6、波长的界面，声束遇红细胞时产生微弱的散射波，散射波向四面八方分散能量，只有朝向探头方向的散射（后散射，又称背向散射）才能被仪器检测到。,五、超声波的物理性能,28,(三)吸收与衰减(absorption&attenuation),当声波穿过介质时，由于“内摩擦”或所谓“粘滞性”，使声能被吸收、散射而逐渐减弱，声波的振幅随之减低，此即衰减。,五、超声波的物理性能,29,吸收与衰减的多少和超声的频率、介质的粘滞性、导热性、温度及传播的距离等因素有密切关系。,五、超声波的物理性能,30,频率低者穿透性好，透入较深，但分辨力较低频率高者穿透性差，透入较浅，但分辨力较高,31,声能随着透入距离增加而减弱
7、,32,五、超声波的物理性能,33,0.18,五、超声波的物理性能,34,组织、体液中蛋白成分尤其胶原蛋白成分愈高，钙质成分愈多，衰减愈显著；反之，组织、器官之中水分含量愈多，衰减愈少。,五、超声波的物理性能,35,衰减程度的一般规律是：骨(或钙化)软骨 肌腱 肝、肾组织 脂肪 血液 尿液与胆汁。,五、超声波的物理性能,36,(四)分辨力(Resolution),分辨力是指超声检查时能在荧光屏上被分别显示为两点的最小间距。依方向不同可分为纵深分辨力与横向分辨力(depth resolution and lateralresolution)。,五、超声波的物理性能,37,纵深分辨力是指声束通过介
8、质中能被显示为前后两点的最小间距，高低与发射脉冲宽度(即持续时间)有关,五、超声波的物理性能,38,当发射脉冲(持续时间)较宽，超过两点的间距两倍时，由于第一点与第二点回波相重叠，故在荧光屏上相混成一长形光点。,五、超声波的物理性能,39,只有当脉冲宽度小于两点的间距时，两点回波之间有一间隔，才能在示波屏上形成两个独立的光点。,五、超声波的物理性能,40,脉冲宽度大时纵深分辨力低；脉冲宽度小时纵深分辨力高。又因频率高者脉冲较窄，频率低者脉冲较宽，故频率高低间接影响纵深分辨力。现用2MHz者，其分辨力可达1mm左右。,五、超声波的物理性能,41,横向分辨力乃指与声束相垂直之界面上，能在荧光屏上被
9、分别显示之左右两点的距离,五、超声波的物理性能,42,横向分辨力大小与声束宽窄有密切关系。当声束直径小于左右两点间的距离时，此两点即可分别显示；而大于左右两点间的距离时，则两个物体合二为一，横向分辨力差，线条变粗，图像模糊，常可导致误诊。,五、超声波的物理性能,43,探头频率越低，分辨力越低探头频率越高，分辨力越高,44,除纵深和横向分辨力外，实际上还有厚度分辨力。因为声束呈柱状，Y 轴指图像上的左右方向，另在 Z 轴前后位上即图像的厚度也影响其分辨力，故 Z轴上声束粗者分辨力低，声束细者分辨力高。,五、超声波的物理性能,45,此外超声检查时尚需注意时间的分辨力问题。在M型曲线上时间分辨力高低
10、，决定于脉冲发射的频率；在二维超声图像上时间分辨力高低，决定于图像的帧数。,五、超声波的物理性能,46,(五)多普勒效应(Doppler effect),由于发射超声的声源或反射体之间的相对运动，使反射回来声波频率和发射声波频率之间出现差异(频移)，这种现象即多普勒效应。,五、超声波的物理性能,47,五、超声波的物理性能,48,六、超声的生物学效应,49,超声在生物组织内传播过程中，推动介质分子微粒发生高频机械振荡，此即由于超声的能量传递或超声的功率作用，使电能(电功率)转变为声能(声功率)。,六、超声的生物学效应,50,声功率(acoustic power):单位时间内从超声探头内发出 的功
11、率(W)声强(intensity):单位面积上的电功率(W/cm2 或 mW/cm2),六、超声的生物学效应,51,超声生物学效应及其产生机制：1、由于组织的黏滞吸收效应使部分 声能转为热能 2、空化效应3、使细胞、染色体畸变，器官受损4、高强聚焦超声对生物组织的破坏,六、超声的生物学效应,52,诊断用超声的安全性和应用原则：1、目前使用的超声成像装置的声功率 甚小，一般不产生有害的热效应2、某些 Doppler 装置在无血流灌注的 实验条件下可能引起有一定影响的 生物学效应,六、超声的生物学效应,53,诊断用超声的安全性和应用原则：3、尽可能采用最低的输出功率，缩 短扫描时间，对眼球和胎儿的
12、检 查尤应注意4、妊娠早期一般不宜进行超声检查，彩色多普勒更应视为禁忌,六、超声的生物学效应,54,ISPPA：空间峰值时间平均声强ISPTA：空间峰值脉冲平均声强IM：最大声强,六、超声的生物学效应,55,七、人体组织的声学类型,56,七、人体组织声学类型,由于各个组织的密度和声速有所不同，其声阻值也有差异。超声通过声阻有差异的界面时，将发生反射。根据反射多少，可将人体组织分为四型：(一)无反射型、(二)少反射型、(三)多反射型、(四)全反射型。,57,-组织器官 密度(g/cm3)声速(m/s)声阻抗(105g/mm2s)-生理盐水 1.002 1534 1.537血液 1.055 157
13、0 1.656体液 0.9973 1495 1.492大脑 1.038 1540 1.599肝 1.050 1570 1.648肌肉(均值)1.074 1568 1.684软组织(均值)1.016 1500 1.590脂肪 0.955 1476 1.410骨骼 1.800 3380 6.084肺和肠腔 0.00129 332 0.000428内的气体-,人体组织密度、声速及声阻抗数值表,七、人体组织声学类型,58,(一)无反射型,液体内无声阻明显差异之界面，如假设有一界面，因其前后声阻值相似，其反射系数为0或接近于0，超声通过相应区域时无何反射。此乃液体的特点，故称无回声区或液性暗区。,七、人
14、体组织声学类型,59,60,61,(二)少反射型,超声经过结构比较均匀的实质组织如肝脏、脾脏、甲状腺、睾丸等器官和组织时，在相应区域即或有些界面，但声阻差较小，回声较少，此即少反射型或称低回声区。,七、人体组织声学类型,62,63,64,65,66,67,68,(三)多反射型,超声经过结构杂乱的实质组织如乳腺时，因结构复杂，界面甚多，其前后声阻差大，故反射较多且强，光点更为密集，回声强度亦大，此称多反射型或谓高回声区。,七、人体组织声学类型,69,七、人体组织声学类型,70,71,72,73,74,75,七、人体组织声学类型,76,(四)全反射型,在软组织与含气组织(如肺、肠腔)交界处，界面前
15、后声阻相差3000多倍，反射系数达 99.9，接近于全部反射，故不能透入第二介质，使界面后的组织结构则无法显示，故称全反射型。,七、人体组织声学类型,77,七、人体组织声学类型,78,七、人体组织声学类型,79,八、超声伪像,80,伪像又称伪差（Artifact）,超声成像中可出现多种形式的伪差。其成因多与超声的物理特性有关，有的与仪器设计性能及调节有关，有的与人体生理或病理等情况有关。,81,混响伪像(reverberations),镜面型大界面如其两侧声阻抗差别较大，而第一界面中物质的衰减甚小或厚度甚小时最易发生。,82,混响伪像(reverberations),83,多次内部混响(mul
16、tiple internal reverberations),超声在靶(target)内部来回反射，形成彗尾征(comet tail sign)，利用子宫内彗尾征可以识别金属节育环的存在。,84,部分容积效应(partial volume effect),因声束宽度太宽，把邻近靶区结构的回声一并显示在声像图上。,85,旁瓣伪像(side lobe artifact),由超声束的旁瓣回声造成，在结石等强回声两侧出现,86,声影(acoustic shadow),有强反射或声衰减甚大的靶存在，使超声能量急剧减弱或消失，致其后方没有超声到达，当然也检测不到回声，称为声影，声影可以作为结石、钙化和骨骼等存在的诊断依据。,87,后方回声增强(enhancement of behind echo),当病灶或靶的声衰减甚小时，其后方回声将强于同等深度的周围回声，称为后方回声增强，囊肿和其他液性结构的后方会出现回声增强，可利用它作鉴别诊断。,88,折 射 声 影(refractive shadow),有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的声影，称为折射声影，这是因为超声折射，使后方有一小区失照射，没有回声所致，不可误为结石或钙化。,89,镜 面 伪 像,在良好平整的界面前方的靶，声像图上会在界面后方出现一个对称的虚像，切不可当它真的,90,THANK YOU VERY MUCH！,
