医学超声影像学总论1(影像系)
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第一章
医学超声影像学总论
教学目的
掌握超声基本概念、超声物理特性、 常用声学参数、人体对超声的作用。了 解超声发展史、超声效应和图像伪差、 超声相关常识和仪器及医学超声新技术
第一节 概 述
医学超声影像学，以超声医学工程学的最新成就和
人体解剖学、病理学等形态学为基础，与临床医学密 切结合，可实时、无创获得活体器官、组织的断层解 剖图像，达到诊断疾病的目的 医学超声还可进行超声理疗等治疗。介入超声及高 强度聚焦超声的问世，使医学超声可对肿瘤等疾病进
一、医学超声的物理特性
（一）超声波定义
声源振动频率 〉2万赫兹（Hz） 的机械波为超声波
超声诊断所用声源振动频率一般 为：1-10兆赫（MHz），常用为：2.55.0 MHz
（二）超声波的主要物理量
1、波长（λ） 在波的传播方向 上，质点完成一次振动的距离，单位 是mm
2、周期(T) 质点完成一次振动的 时间
● 20世纪80年代王新房等研制、应用 双氧水心腔内造影
●超声治疗学也发展迅速，现 在已有了超声外科（超声止血 刀）、超声理疗、超声美容等
●20世纪末21世纪初我国重庆医 科大学及附属第二医院王智彪等在世 界上首次研制了“高强度聚焦超声 （HIFU ）治疗肿瘤系统”（海扶刀）， 成功应用于临床
第二节 医学超声诊断基础和原理
界面 两种声阻抗不同物体接触在 一起时，形成一个界面。接触面大小 称为界面尺寸。尺寸小于波长时名小 界面，反之称为大界面
大界面对入射超声产生反射 现象，使入射超声能量的较大 部分返回至声源。入射角与反 射角相等
（三）折射 组织、脏器声速不同， 声束经过其大界面时，前进方向改变 称为折射
（四）绕射 又名衍射。声束绕过 物体后，又以原来的方向偏斜传播
必须结合临床
超声影像医学主要是对组织 器官进行解剖学和功能学检诊。 目前也开展了对组织的超声性状 研究。检诊结果一定要结合临床， 综合分析判断
注重系统学习和实习 系统学习包括课堂授课和 结合临床的示教；实习是在老 师指导下学以致用，进行实际 操作，提高检诊水平
二、医学超声影像学发展简史
● 起源于20世纪40年代 ● 90年代末，心脏和内脏器官的三维超 声成像（3D）、动态三维超声成像（4D）、 彩色多普勒能量图（CDE）、多普勒组织成像 技术（DTI）、腔内超声、超声造影、介入超 声和超声组织定征等技术出现
（三）声阻抗（Z） 各种回 声图像主要由声阻抗差别造成。 系密度与声速的乘积，单位为 g/cm2.s
三、人体组织对入射超声的作用
（一）散射 小界面对入射超声产 生散射现象，使入射超声的部分能量 向各个空间方向分散辐射。返回至声 源的能量甚低。散射来自脏器内的细 小结构，临床意义十分重要
（二）反射 超声波入射到 比自身波长大的大界面时，入 射声波的较大部分能量被该界 面阻挡而返回，这种现象称之 为反射
行介入或直接治疗，并行实时声像图监控及随访
Leabharlann Baidu
医学超声的主要功用
超声波是机械振动波，超声图像可反 映介质中声学参数的差异，对人体组织 有良好的分辨能力，有利于识别组织的 细微变化。主要功用有：
形态学检测 功能学检测 组织特性检测 介入超声检测 医学超声治疗
一、学习的要求、方法
打好理论基础 超声影像医学发展很快，涉 及到多学科。如解剖、病理、生 理、组织胚胎、电子学等等。有 扎实的理论基础十分重要
3）横向分辨力 指在与声 束轴线垂直的平面上在探头短 轴方向的分辨力（有称厚度分 辨力）
（2）图像分辨力 指构成整 幅图像的目标分辨力。有细微 分辨力和对比分辨力
二、人体组织的声学参数
（一）密度（ρ ） 组织、脏 器的声学密度，单位为g/cm3
（二）声速（C） 单位为m/s。一 般固体物含量高者声速最高，含纤维 组织（主要成分为胶原纤维）高者， 声速较高，含水量较高的软组织声速 较低，液体声速更低，含气脏器中的 气体声速最低
（五）衰减 系声波轴向振动与介 质之间摩擦致能量消耗的结果，它与 超声探头频率及声波运行距离有关。 在正常及病理情况下，组织的衰减会 发生变化
（六）多普勒效应 当一定频率的 超声波由声源发射并在介质中传播时， 如遇到与声源作相对运动的界面，则 其反射的超声波频率随界面运动的情 况而发生改变，称之为多普勒效应 （Doppler effect）
（四）声源、声束、声场与分辨力 1. 声源 能产生超声的物体称为
声源，通常采用压电陶瓷、压电有机 材料或混合压电材料组成。声源由超 声换能器发出
2. 声束 从声源发出的声波， 一般在一个较小的立体角内传播。其中 心轴线称为声轴，为声束传播的主方向。 声束两侧边缘间的距离称为束宽
3. 近场与远场 超声束各 处宽度不等。在临近探头的一 段距离内，束宽几乎相等，称 为近场。远方为远场
● 90年代末，心脏和内脏器官的 三维超声成像（3D）、动态三维超声 成像（4D）、彩色多普勒能量图 （CDE）、多普勒组织成像技术 （DTI）、腔内超声、超声造影、介入 超声和超声组织定征等技术出现
● 1958年我国上海第六人民医院首先 报道，用脉冲式A型超声探伤仪，探测肝、 胃、葡萄胎、子宫颈及乳腺癌，分析其回 声图像
4. 分辨力分基本分辨力和图像分辨力 （1）基本分辨力：
1）轴向分辨力 沿声束轴线方向的分 辨力。其优劣影响靶标在深浅方向的精细 度。分辨力佳则在轴向的图像点细小、清 晰。通常用3-3.5MHz探头时，轴向分辨力 在1mm左右
2）侧向分辨力 指在与声 束轴线垂直的平面上在探头长 轴方向的分辨力。声束越细， 侧向分辨力越好
3、频率（f） 单位时间 内质点完成一个振动过程的次 数，单位是赫兹（Hz）
4、声速（c） 单位时间内声波在 介质中的传播距离, 单位是m/s，人体 软组织平均声速为1540m/s。
c = f . λ 并与介质的弹性（E） 和密度（ρ ）相关
（三）超声波的方向性 直线传播。可获定向传播 的超声波束 在相同声源直径的条件下， 频率越高，波长越短，束射性 或方向性越强
医学超声影像学总论
教学目的
掌握超声基本概念、超声物理特性、 常用声学参数、人体对超声的作用。了 解超声发展史、超声效应和图像伪差、 超声相关常识和仪器及医学超声新技术
第一节 概 述
医学超声影像学，以超声医学工程学的最新成就和
人体解剖学、病理学等形态学为基础，与临床医学密 切结合，可实时、无创获得活体器官、组织的断层解 剖图像，达到诊断疾病的目的 医学超声还可进行超声理疗等治疗。介入超声及高 强度聚焦超声的问世，使医学超声可对肿瘤等疾病进
一、医学超声的物理特性
（一）超声波定义
声源振动频率 〉2万赫兹（Hz） 的机械波为超声波
超声诊断所用声源振动频率一般 为：1-10兆赫（MHz），常用为：2.55.0 MHz
（二）超声波的主要物理量
1、波长（λ） 在波的传播方向 上，质点完成一次振动的距离，单位 是mm
2、周期(T) 质点完成一次振动的 时间
● 20世纪80年代王新房等研制、应用 双氧水心腔内造影
●超声治疗学也发展迅速，现 在已有了超声外科（超声止血 刀）、超声理疗、超声美容等
●20世纪末21世纪初我国重庆医 科大学及附属第二医院王智彪等在世 界上首次研制了“高强度聚焦超声 （HIFU ）治疗肿瘤系统”（海扶刀）， 成功应用于临床
第二节 医学超声诊断基础和原理
界面 两种声阻抗不同物体接触在 一起时，形成一个界面。接触面大小 称为界面尺寸。尺寸小于波长时名小 界面，反之称为大界面
大界面对入射超声产生反射 现象，使入射超声能量的较大 部分返回至声源。入射角与反 射角相等
（三）折射 组织、脏器声速不同， 声束经过其大界面时，前进方向改变 称为折射
（四）绕射 又名衍射。声束绕过 物体后，又以原来的方向偏斜传播
必须结合临床
超声影像医学主要是对组织 器官进行解剖学和功能学检诊。 目前也开展了对组织的超声性状 研究。检诊结果一定要结合临床， 综合分析判断
注重系统学习和实习 系统学习包括课堂授课和 结合临床的示教；实习是在老 师指导下学以致用，进行实际 操作，提高检诊水平
二、医学超声影像学发展简史
● 起源于20世纪40年代 ● 90年代末，心脏和内脏器官的三维超 声成像（3D）、动态三维超声成像（4D）、 彩色多普勒能量图（CDE）、多普勒组织成像 技术（DTI）、腔内超声、超声造影、介入超 声和超声组织定征等技术出现
（三）声阻抗（Z） 各种回 声图像主要由声阻抗差别造成。 系密度与声速的乘积，单位为 g/cm2.s
三、人体组织对入射超声的作用
（一）散射 小界面对入射超声产 生散射现象，使入射超声的部分能量 向各个空间方向分散辐射。返回至声 源的能量甚低。散射来自脏器内的细 小结构，临床意义十分重要
（二）反射 超声波入射到 比自身波长大的大界面时，入 射声波的较大部分能量被该界 面阻挡而返回，这种现象称之 为反射
行介入或直接治疗，并行实时声像图监控及随访
Leabharlann Baidu
医学超声的主要功用
超声波是机械振动波，超声图像可反 映介质中声学参数的差异，对人体组织 有良好的分辨能力，有利于识别组织的 细微变化。主要功用有：
形态学检测 功能学检测 组织特性检测 介入超声检测 医学超声治疗
一、学习的要求、方法
打好理论基础 超声影像医学发展很快，涉 及到多学科。如解剖、病理、生 理、组织胚胎、电子学等等。有 扎实的理论基础十分重要
3）横向分辨力 指在与声 束轴线垂直的平面上在探头短 轴方向的分辨力（有称厚度分 辨力）
（2）图像分辨力 指构成整 幅图像的目标分辨力。有细微 分辨力和对比分辨力
二、人体组织的声学参数
（一）密度（ρ ） 组织、脏 器的声学密度，单位为g/cm3
（二）声速（C） 单位为m/s。一 般固体物含量高者声速最高，含纤维 组织（主要成分为胶原纤维）高者， 声速较高，含水量较高的软组织声速 较低，液体声速更低，含气脏器中的 气体声速最低
（五）衰减 系声波轴向振动与介 质之间摩擦致能量消耗的结果，它与 超声探头频率及声波运行距离有关。 在正常及病理情况下，组织的衰减会 发生变化
（六）多普勒效应 当一定频率的 超声波由声源发射并在介质中传播时， 如遇到与声源作相对运动的界面，则 其反射的超声波频率随界面运动的情 况而发生改变，称之为多普勒效应 （Doppler effect）
（四）声源、声束、声场与分辨力 1. 声源 能产生超声的物体称为
声源，通常采用压电陶瓷、压电有机 材料或混合压电材料组成。声源由超 声换能器发出
2. 声束 从声源发出的声波， 一般在一个较小的立体角内传播。其中 心轴线称为声轴，为声束传播的主方向。 声束两侧边缘间的距离称为束宽
3. 近场与远场 超声束各 处宽度不等。在临近探头的一 段距离内，束宽几乎相等，称 为近场。远方为远场
● 90年代末，心脏和内脏器官的 三维超声成像（3D）、动态三维超声 成像（4D）、彩色多普勒能量图 （CDE）、多普勒组织成像技术 （DTI）、腔内超声、超声造影、介入 超声和超声组织定征等技术出现
● 1958年我国上海第六人民医院首先 报道，用脉冲式A型超声探伤仪，探测肝、 胃、葡萄胎、子宫颈及乳腺癌，分析其回 声图像
4. 分辨力分基本分辨力和图像分辨力 （1）基本分辨力：
1）轴向分辨力 沿声束轴线方向的分 辨力。其优劣影响靶标在深浅方向的精细 度。分辨力佳则在轴向的图像点细小、清 晰。通常用3-3.5MHz探头时，轴向分辨力 在1mm左右
2）侧向分辨力 指在与声 束轴线垂直的平面上在探头长 轴方向的分辨力。声束越细， 侧向分辨力越好
3、频率（f） 单位时间 内质点完成一个振动过程的次 数，单位是赫兹（Hz）
4、声速（c） 单位时间内声波在 介质中的传播距离, 单位是m/s，人体 软组织平均声速为1540m/s。
c = f . λ 并与介质的弹性（E） 和密度（ρ ）相关
（三）超声波的方向性 直线传播。可获定向传播 的超声波束 在相同声源直径的条件下， 频率越高，波长越短，束射性 或方向性越强