第四章 超声成像

• CDFI能实时显血流速度只能粗略估计。
• 因此，通常的方法是先用CDFI进行全面观察，发现异常 后，再用PWD和CWD对重点部位进行取样，以便更准确 测量血流方向、速度及其他各种参数。
二、超声检查新技术
• 1．组织多普勒成像 是应用多普勒效应原理定量检测心肌 局部运动的技术，检测结果以频谱形式显示。
• 2．B型超声 为二维超声。其采用多声束对检查平 面快速顺序扫查（扇形扫查或线阵扫查等），并 将每条声束的回声依其深度和强弱重新组成检查 平面的二维图像。B型超声是用亮度反映回声的 强弱，属于灰度调制型显示（图a、b）。由于成 像速度快，故重复扫描可在极短时间内获得多幅 图像，当超过24帧／秒时，便能显示脏器的活动 状态，即为实时成像。B型超声由于能够清晰显 示脏器形态、解剖层次、动态变化和毗邻关系以 及血管和其他管形结构的分布，因此是目前临床 上应用最为广泛的超声检查方法，而在心脏检查 时，M型和D型超声亦需与B型超声结合应用才能 更好地发挥作用。
• （一）压电效应 某些天然或人工合成的晶体具有特殊性 质，即其两端在外在拉力或压力作用下，两端表面产生相 反电荷；反之，若在两端施加交变电场，晶体就出现与交 变电场频率相同的机械振动。这种压力（机械能）与电能 相互转换的现象称为压电效应。超声成像所用的探头就是 利用这种压电效应，由电能转换为机械能产生超声波进入 体内，并接受人体返回的声波进而转变为电信号。
(a)二维灰阶超声图，胆囊腔（GB）为无回声暗区， 胆囊结石（s）为强回声伴后方声影； b二维灰阶超声图，肝组织（RL，肝右叶）为中等 回声，是细颗粒状中等灰度；
c． d同一例，c心脏二维灰阶超声图， d为c图中虚线部位的M型超声图；
e． f．同一例，e心脏四个房室腔的二维灰阶超声图， f为e图断面的彩色多普勒血流显像；
g． h同一例，g胎儿矢状面二维灰阶超声图， h胎儿的三维超声的立体显示
• 3．M型（motion mode）超声 为单声束B 型扫描中取样获得活动界面回声，再以慢 扫描方法将活动界面展示，则反射光点在 显示屏上自左向右移动显示，而获得“距 离¨时间”曲线。M型超声亦属于灰度调制 型显示，主要用于检查心脏和动脉等搏动 器官。
• 2．主机和相应处理软件 负责控制超声诊断 仪的运转，包括超声波的发射、接收、信 息采集和处理以及图像显示和记录等。
• 3．图像显示和记录系统 用于实时显示图像 和资料保存。由显示屏、黑白和彩色视频 打印机 照相机和各种录像装置构成。
第二节 超声检查技术
一、普通超声检查
• 普通超声检查通常包括二维超声检查和多 普勒超声检查。检查前要做好准各工作， 如腹部检查应在空腹时进行，盆腔检查则 需适度充盈膀胱。检查一般采取仰卧位， 并根据需要加行侧卧、俯卧 半卧和站立位 检查。检查时，需在皮肤表面涂匀耦合剂 ，探头紧贴皮肤进行扫查。
• 4．声学造影检查 是将内含有微小气泡的对 比剂经血管注入，以使心血管和靶器官显 示的技术。其能为疾病诊断和鉴别诊断提 供重要依据。
• 5．实时三维超声成像 能够实时三维显示脏 器的空间位置、心脏瓣膜的开放及心内缺 损口的大小等，有利于疾病的检出和诊断 。
第三节 超声临床应用
• 超声检查由于操作简便易行、重复性强、无创伤 、无痛苦、无电离辐射等优点且通常不需对比剂 就能获得身体多部位组织结构的高清晰度断面图 像，并能实时反映活动脏器的运动情况以及心血 管的血流动力学状况和脏器的血流灌注等，因此 已广泛用于内、外、妇产和儿科及一些小器官如 眼、甲状腺等疾病的检查和诊断，成为许多组织 器官的首选或主要影像学检查方法。多种腔内超 声检查还有助于疾病的早期发现，而术中超声则 对于明确病变部位和范围很有帮助，有利于手术 的实施。介入超声的发展，更进一步扩大了超声 的应用领域，提高了临床的诊断和治疗水平。
– ④低回声，如肾皮质等组织的回声，图像上为较低灰度；
– ⑤弱回声，如正常肾锥体和淋巴结的回声，图像上的灰度要更低；
– ⑥无回声，如肝肾囊肿、胆囊和膀胱内为均匀液体，不产生回声， 图像上为无回声暗区，并有后方回声增强。
（二）超声成像的基本原理
• 1．A型超声 属一维超声。其成像基本原理 为单声束在传播途径中遇到不同声阻抗的 各个界面时产生一系列回声，这些回声以 波的形式显示出来，并以波幅的变化来反 映回声的强弱，为幅度调制型显示。A型超 声用于测量界面的距离、脏器的径线以及 反映病变的物理特征等，但由于定位、定 性均欠准确，故目前临床上已很少应用。
• 2．彩色多普勒能量图 该技术是利用血管内红细胞等运动 散射体的频移信号强度或能量为成像参数，进行二维彩色 成像的方法。与CDFI不同，色彩的亮度不再代表血流速 度，而是与产生频移信号的红细胞数有关。该技术常与声 学造影技术合用，以观察脏器的血流灌注情况。
• 3．腔内超声检查 包括经食管超声心动图、血管内超声、 经直肠超声和经阴道超声等，用以检查相应和毗邻脏器的 病变。
• 5．多普勒效应 当超声波声源与介质界面发生相对运动时 ，介质接受的频率与声源发射的频率产生差异（频移）， 这种现象称为多普勒效应（Doppler effect）。如界面朝 向探头运动，频率增高；若背离探头运动，频率减低；界 面运动越快，则频移的数值越大，反之亦然。超声波的多 普勒效应已广泛用于心血管血流动力学检测。
• 在频谱型多普勒，流动血流的频移信号是 以频谱的方式进行显示，即朝向探头和背 向探头流动血流的频移信号分别显示在频 谱图基线的上方和下方。频谱图的横轴和 纵轴分别代表时间和频移的大小。频谱型 多普勒检查时，频移值的范围通常为1～ l0KHz，该频率的声波在人耳听觉阈之内， 故当其转换为音频信号并由扬声器播放时 ，亦可大致提供血流方面的信息。
第四章 超声成像
• 超声（ultrasound）是指每秒振动频率超过2万赫兹即超 过人耳听觉范围的声波。超声成像（ultrasonOgraphy， USG）就是利用超声波的物理特性与人体组织器官的声 学特性相互作用后所产生的信息，经处理形成图像，并藉 此进行疾病诊断的检查技术。
• 超声成像在过去的三十年内有了长足的发展。从早期A型 一维超声成像，发展到实时二维和三维超声成像；由黑白 灰阶超声成像发展到彩色血流显像。谐波成像、组织多普 勒成像等新型成像技术和腔内超声、器官声学造影等新型 检查技术的开展以至介入超声的应用，进一步扩大了超声 成像的应用领域，使得超声成像在疾病的诊断和治疗中发 挥愈来愈重要的作用，已成为医学影像学的重要支柱。
• 2. 束射性或指向性 超声波与一般声波不同。由于其频率 很高、波长很短，而像在介质内呈直线传播，具有良好的 束射性或指向性，这是超声检查对人体特定器官结构进行 探测的基础。声束在远场区有一定的扩散，为此超声成像 多采用聚焦式声束，以提高成像质量。
• 3. 反射、折射和散射 当超声波由一种介质向另一种介质 传播时，由于两种介质的声阻抗不同，在其分界面上，部 分声束返回第一种介质称为反射，而部分声束进人第二种 介质称为折射或透射。反射波的强弱与两种介质的声阻抗 差成正比，如声波遇到组织与空气或骨质的界面，由于它 们的声阻抗差很大而发生全反射。
• 6. 人体组织的声学特性 人体内组织包括病理组织的结构复 杂，声学特性有很大差异。如在二维灰阶超声图上，不同组 织呈不同的回声，而表现为不同的灰度：
– ①强回声，如骨骼、结石和钙化组织的回声，图像上明亮，后方常 伴有声影；
– ②高回声，如肾窦等组织的回声，图像上较明亮；
– ③中等回声，如正常肝、脾等组织的回声，图像上呈细颗粒状中等 灰度；
• 超声波在介质内传播时，若遇到远小于声波波长且声阻抗 不同的微小粒子（如红细胞），则微小粒子将形成新的波 源，并向各方向发射声波，称为散射。超声检查，根据散 射情况可评估人体组织器官的声学特性和功能状态。
• 4．衰减与吸收 超声波在介质传播时，声波随传播距离增
加而减小，这种现象称为衰减。超声波的衰减原因除反射 和散射外，还与介质的吸收有关。吸收是指由于介质的粘 滞性、导热性和弛豫性所造成的声能损失。不同组织对超 声波吸收的程度不同，主要与组织中蛋白质和水含量有关 ，并且受到超声波频率的影响。
• 彩色多普勒血流显像（CDFI）是利用多普勒效应 原理，获得二维超声切面内多点的频移信号，以 彩色方式进行显示，并叠加在相匹配的二维灰阶 图像上。CDFI上，应用红、蓝、绿三色显示血流 的频移信号，其中朝向探头的正向血流通常以红 色表示，背离探头的负向血流则以蓝色表示，而 湍流的方向复杂多变，为五彩镶嵌样色彩。血流 速度越快则色彩越明亮，速度越慢则色彩越暗淡 。因此，CDFI能够直观血流的分布、速度和方向 。
• 4．D型超声 是利用超声波的多普勒效应原 理，来探测心脏血管内血流方向、速度和 状态的方法。根据显示方式，分为
• 频谱型多普勒和彩色多普勒血流显像（ color Doppler flow lmaging，CDFI）， 其中频谱型多普勒又分为脉冲波多普勒（ pulsed wave Doppler，PWD）和连续波 多普勒（continuous wave Doppler， CWD）。
然而，由于超声波的物理特性，使其应用也
存在一定的限度，如难以进行骨骼肺和肠道的检 查。超声图像上，一些病灶的回声缺乏特异性， 仅据图像表现难以做出准确诊断。此外，超声图 像上显示的范围较小，整体性观察还不如CT和 MRI图像。因此，在临床上，有选择地应用各种 超声检查方法及联合应用其他成像技术检查，对 于疾病的检出、诊断和鉴别诊断是十分重要的。
内容
• 第一节 超声成像的基本原理和设备 • 第二节 超声检查技术 • 第三节 超声临床应用
第一节 超声成像的基本原理和设备
• 一、超声成像的基本原理 • 二、超声成像设备
一、超声成像的基本原理
（一）超声成像的物理基础
• 超声波是波长短、频率高的机械波。医学上所用超声波频 率一般为1.0～30.0MHz，而以2.5～12.0MHz最常用。 超声成像与超声波的一些物理性质及人体组织结构的声学 特性有关，分述如下：