超声基础讲义.ppt
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参见附件(765kb)。
天津医科大学总医院
超声科
尹彦玲
超 声 检 查
> 超声成像基本原理
> 超声图象的特点
> 超声检查新技术
> 超声诊断的临床应用
> 介绍腹部疾病的超声诊断
超声成像的基础知识
> 超 声定义：机械振动频率在20000Hz/S以上，人耳所听不到的声波。
> 超声检查是利用声波的物理特性与人体的器官组织声学特性相互作用后产生的信息，将其接收、放大、信息处理后形成图形。简称USG(ultrasonography) 。
超 声 的 发 展
> 40年代 - 超声检查
> 50年代 - A超检查
> 70年代 - B超检查
> 80年代 - 彩色多普勒
> 90年代 - 彩色多普勒、(二次谐波成像)、(超高频探头)、(介入超声)
> 2000年以后三、四维超声、超声造影陆续问世，使超声技术出现一个崭新阶段.
超 声 诊 断 仪
分两大部分：
主机(1个)
探头(多个)
超 声 波 的 产 生
探头内有数个压电晶体片组成，它具有二种可逆的能量转变效应:
1、逆压电效应：在交变电场的作用下使压电晶体片厚度交替改变产生声振动，即由电能转变为声能，成为超声的发生器。
2、正压电效应：由声波的压力变化使压电晶体片两端的电极随声波的压缩与弛张发生正负电位交替变化，即由声能转变为电能，成为回声的接收器。
超 声 的 物 理 特 性
> 由声源发生的声振动在介质中传播 ，具有频率、波长和声速这三个物理参数。
c = f ×λ
其关系为：
> 频率低 波长长 穿透力强 分辨力差
> 频率高 波长短 穿透力弱 分辨力强
介质在声波传播时的特点
> 介质的声速特点：
固体 > 液体 > 气体
(solid) (liquid) (gas)
例：肝脏 1570 m/s
生理盐水 1540 m/s
气体 350 m/s
骨、软骨 4500 m/s
> 介质速度的高低遵循下列公式C =(K/ρ)的开平方
超声波的束射性
(指向性)
> 超声波是直线传播，具有良好的束射性。
> 超声束的扩散：L= r 2/λ L是远场区开始点距声源的距离，r是声源的半径，λ是波长。Sinθ=1.22λ/D，θ是扩散角，λ是波长，D是声源的直径。
超 声 的 物 理 特 性
> 超声的反射
> 超声的折射
> 超声的散射
> 超声的衰减
> 多普勒效应
超声的反射(声束垂直界面)
> 当入射声波垂直于界面，入射角等于0，其反射回声垂直返回探头，在监视器上出现回波。
> 部分声能在界面后方继续传播产生透射。
意 义
> 反射和透射产生的各层回波给诊断带来了人体内部各层组织信息,从而进行超声诊断
> 空气与人体软组织特性声阻抗差较大,造成反射强烈(出现亮点或光团),而透声波能量减少(空气后方的组织很难显示)
超声的折射
(声束不垂直于断面)
> 当入射角不垂直界面，反射角等于入射角进行反射，并可产生折射。反射的声能不被探头所吸收，故监视器上无回波。其折射角的大小取决于入射角及两种介质的声束。
意 义
> 折射的声能不被探头所吸收,故监视器上无回波
> 囊肿的侧方声影.肾上下极的侧边声影都是折射造成的结果
超 声 的 散 射
> 入射波在传播时，遇到不同界面(如红细胞)远远小于声波波长时，声能会象四面八方传播声波，这种现象称为散射。朝向探头方向的散射波-背向散射(后散射)。
超 声 的 散 射
> 根据背向散射积分可计算背向散射积分指数，以背向散射积分心动周期变化幅度和跨壁背向散射积分梯度为依据来评价人体组织器官声学特性和功能状态。
意 义
> 人体组织内的微小结构在声场中发生散射,形成脏器内部图象的另一个声学基础,声像图背景中的大量像素都是来自散射.
> 多普勒就是利用血液中的红细胞在声场中有较强的散射,从而获得人体血流的多普勒频移信号
超声的衰减
> 超声在介质传播过程中，声能随着传播距离的增加而减弱的现象称为衰减。
> 衰减受声波的反射、散射和吸收三大因素的影响，也是这三种声能耗费的总和。
蛋白质 -- 衰减最大
水 -- 衰减最小
多普勒效应
(Doppler effect)
> 当声源与接受器之间出现相对运动时，接受的频率与声源发射的频率间有一定差异，这种频率的改变称为频移，此种现象称为多普勒现象。
> 界面位置固定不变 - 不产生多普勒效应
> 界面位置有移动时 - 出现多普勒效应
> 界面朝向探头 - 频率增高
> 界面背离探头 - 频率减低
介 质 的 声 阻 抗
> 声波传递介质中某点的声压和该点速度的比值称为声阻抗。Z=ρ C ， Z是声阻抗，ρ是组织密度，C是声速。
> 两种不同声阻抗物体的接触面称界面，界面两端介质声阻抗差大于0.1%时，可产生反射。
超声成像的基本原理
> 人体结构十分复杂，各种器官、组织之间产生不同的声阻抗差，可形成良好的界面，声像图上可显示出完整的周边回声，从而显示出器官的轮廓，判断器官的形态、大小和病变。
小 结
> 现代超声诊断仪正是利用大界面反射原理，可清楚地显示体表和内部器官形态和轮廓，还可利用无数小界面的后散射原理，清晰显示人体复杂且细微结构。由于双重作用的原理方可得到大量的体内信息，从而对疾病进行诊断。
超 声 设 备
> A型(超声示波法)(amplitude mode)：属 一维是将人体的界面反射回声信号显示为 垂直的波形。
> B型(超声显像法)(brightness mode):属二维是将回声的信号以光点的形式显示出来，由于采用连续方式扫描可显示二维解剖实时切面图象。
> M型(超声光点扫描法)(motion mode)。
> D型超声(Doppler)：脉冲和连续Doppler
A型(超声示波法)
> 属一维超声，横坐标代表检查的距离，纵坐标代表回声的强度。是50年代刚开始超声检查时使用的，目前已经被淘汰
B型(超声显像法)
> 是将回声的信号以光点的形式显示出来，为辉度调制型，采用连续方式扫描 ......
天津医科大学总医院
超声科
尹彦玲
超 声 检 查
> 超声成像基本原理
> 超声图象的特点
> 超声检查新技术
> 超声诊断的临床应用
> 介绍腹部疾病的超声诊断
超声成像的基础知识
> 超 声定义：机械振动频率在20000Hz/S以上，人耳所听不到的声波。
> 超声检查是利用声波的物理特性与人体的器官组织声学特性相互作用后产生的信息，将其接收、放大、信息处理后形成图形。简称USG(ultrasonography) 。
超 声 的 发 展
> 40年代 - 超声检查
> 50年代 - A超检查
> 70年代 - B超检查
> 80年代 - 彩色多普勒
> 90年代 - 彩色多普勒、(二次谐波成像)、(超高频探头)、(介入超声)
> 2000年以后三、四维超声、超声造影陆续问世，使超声技术出现一个崭新阶段.
超 声 诊 断 仪
分两大部分：
主机(1个)
探头(多个)
超 声 波 的 产 生
探头内有数个压电晶体片组成，它具有二种可逆的能量转变效应:
1、逆压电效应：在交变电场的作用下使压电晶体片厚度交替改变产生声振动，即由电能转变为声能，成为超声的发生器。
2、正压电效应：由声波的压力变化使压电晶体片两端的电极随声波的压缩与弛张发生正负电位交替变化，即由声能转变为电能，成为回声的接收器。
超 声 的 物 理 特 性
> 由声源发生的声振动在介质中传播 ，具有频率、波长和声速这三个物理参数。
c = f ×λ
其关系为：
> 频率低 波长长 穿透力强 分辨力差
> 频率高 波长短 穿透力弱 分辨力强
介质在声波传播时的特点
> 介质的声速特点：
固体 > 液体 > 气体
(solid) (liquid) (gas)
例：肝脏 1570 m/s
生理盐水 1540 m/s
气体 350 m/s
骨、软骨 4500 m/s
> 介质速度的高低遵循下列公式C =(K/ρ)的开平方
超声波的束射性
(指向性)
> 超声波是直线传播，具有良好的束射性。
> 超声束的扩散：L= r 2/λ L是远场区开始点距声源的距离，r是声源的半径，λ是波长。Sinθ=1.22λ/D，θ是扩散角，λ是波长，D是声源的直径。
超 声 的 物 理 特 性
> 超声的反射
> 超声的折射
> 超声的散射
> 超声的衰减
> 多普勒效应
超声的反射(声束垂直界面)
> 当入射声波垂直于界面，入射角等于0，其反射回声垂直返回探头，在监视器上出现回波。
> 部分声能在界面后方继续传播产生透射。
意 义
> 反射和透射产生的各层回波给诊断带来了人体内部各层组织信息,从而进行超声诊断
> 空气与人体软组织特性声阻抗差较大,造成反射强烈(出现亮点或光团),而透声波能量减少(空气后方的组织很难显示)
超声的折射
(声束不垂直于断面)
> 当入射角不垂直界面，反射角等于入射角进行反射，并可产生折射。反射的声能不被探头所吸收，故监视器上无回波。其折射角的大小取决于入射角及两种介质的声束。
意 义
> 折射的声能不被探头所吸收,故监视器上无回波
> 囊肿的侧方声影.肾上下极的侧边声影都是折射造成的结果
超 声 的 散 射
> 入射波在传播时，遇到不同界面(如红细胞)远远小于声波波长时，声能会象四面八方传播声波，这种现象称为散射。朝向探头方向的散射波-背向散射(后散射)。
超 声 的 散 射
> 根据背向散射积分可计算背向散射积分指数，以背向散射积分心动周期变化幅度和跨壁背向散射积分梯度为依据来评价人体组织器官声学特性和功能状态。
意 义
> 人体组织内的微小结构在声场中发生散射,形成脏器内部图象的另一个声学基础,声像图背景中的大量像素都是来自散射.
> 多普勒就是利用血液中的红细胞在声场中有较强的散射,从而获得人体血流的多普勒频移信号
超声的衰减
> 超声在介质传播过程中，声能随着传播距离的增加而减弱的现象称为衰减。
> 衰减受声波的反射、散射和吸收三大因素的影响，也是这三种声能耗费的总和。
蛋白质 -- 衰减最大
水 -- 衰减最小
多普勒效应
(Doppler effect)
> 当声源与接受器之间出现相对运动时，接受的频率与声源发射的频率间有一定差异，这种频率的改变称为频移，此种现象称为多普勒现象。
> 界面位置固定不变 - 不产生多普勒效应
> 界面位置有移动时 - 出现多普勒效应
> 界面朝向探头 - 频率增高
> 界面背离探头 - 频率减低
介 质 的 声 阻 抗
> 声波传递介质中某点的声压和该点速度的比值称为声阻抗。Z=ρ C ， Z是声阻抗，ρ是组织密度，C是声速。
> 两种不同声阻抗物体的接触面称界面，界面两端介质声阻抗差大于0.1%时，可产生反射。
超声成像的基本原理
> 人体结构十分复杂，各种器官、组织之间产生不同的声阻抗差，可形成良好的界面，声像图上可显示出完整的周边回声，从而显示出器官的轮廓，判断器官的形态、大小和病变。
小 结
> 现代超声诊断仪正是利用大界面反射原理，可清楚地显示体表和内部器官形态和轮廓，还可利用无数小界面的后散射原理，清晰显示人体复杂且细微结构。由于双重作用的原理方可得到大量的体内信息，从而对疾病进行诊断。
超 声 设 备
> A型(超声示波法)(amplitude mode)：属 一维是将人体的界面反射回声信号显示为 垂直的波形。
> B型(超声显像法)(brightness mode):属二维是将回声的信号以光点的形式显示出来，由于采用连续方式扫描可显示二维解剖实时切面图象。
> M型(超声光点扫描法)(motion mode)。
> D型超声(Doppler)：脉冲和连续Doppler
A型(超声示波法)
> 属一维超声，横坐标代表检查的距离，纵坐标代表回声的强度。是50年代刚开始超声检查时使用的，目前已经被淘汰
B型(超声显像法)
> 是将回声的信号以光点的形式显示出来，为辉度调制型，采用连续方式扫描 ......
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