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超声诊断原理及图像分析原则
第一节
超声诊断物理基础
超声的传播
➢超声的定义：超声为一种高频振动的机械 波，其频率超过人耳能听到的声波频率的 上限。
➢人耳可以听到的声波频率：20～20000Hz （20KHz）
➢超声的频率：>20000Hz（20KHz） ➢常用的诊断用超声频率：2.5～10MHz
超声的速度（c）
➢各种探头与其形成的声像图
3、回声辉度调制 4、回声放大及前处理
5、数字扫描转换器（DSC） 6、显示和记录
常见的超声效应与图像伪差
➢混响效应
声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探头表面 之后，又与探头的平滑面再次反射，又第二次进入体内， 形成多次反射。混响效应多见膀胱前壁及胆囊底，大囊
肿前壁。
（通常规定SPTAI<100mw/cm2 ）
第二节 超声成像原理
超声成像包括以下步骤
1. 单轴声束的声照射入人体 2. 声束的扫查 3. 人体组织对入射超声的反应－回声 4. 回声的放大与前处理 5. 数字扫描转换器（DSC） 6. 显示和纪录
1、声照射
指电脉冲经探头压电晶体产生超声脉冲沿
声轴向前发射。
2、声束的扫查
➢线扫
指声束在人体体表进行直线式移动，相邻各条 声束间等距又平行；获得一幅矩形声像图
➢扇扫
指声束在人体体表并不位移，而作角度变换， 相邻各条声束间等长又偏角相等；获得一幅扇 形声像图
➢弧扫
指声束对准体内某一深度处的目标，而沿体表 不同自然曲度作弧形位移；获得一幅一断较长 的纵切图或者整个腹部的横切全图
➢侧壁失落效应
大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角较大时， 回声转向他侧不复回探头，则产生回声失落现象。囊 肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜，超声可显示其 前后壁，但侧壁不能显示。
➢后壁增强效应
声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增加其衰减， 为使声像图显示深浅均匀，仪器上加入深度增益补偿 （DGC）调节系统。后壁增强效应是指在常规调节的 DGC系统下所发生的图像显示效应。
➢ 超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介质中其声 速也会发生改变。
➢ 一般说，固体物含量多，声速高；含水多，声速低；含气脏 器中的气体，声速最低。
➢ 根据超声的传播速度，把人体组织分为三类：
1，软组织 2，骨与软骨 3，含气脏器
在不同的组织中的传播速度
超声的波长（ λ ）
λ=c/f
在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系 成反比
射声束与反射声束在法线的两侧；3，入射角与反射角相等
反射系数：R＝（Z2－Z1）/（Z2＋Z1）
3、折射： 入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不 同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生 声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦 比值与界面两侧的声速比值相等
sina/sinb=c1/c2
4、全反射：如第二介质中的声速大于第一介质， 则折射角大于入射角。入射角增大至某一角度 时，可使折射角等于900，即折射声束与界面 平行。此时的入射角名：临界角。入射角大于 临界角时，折射声束完全返回至第一介质，称 为全反射。
5、衰减
（衰减为反射、散射及吸收的总和） 衰减与选用的频率及传播的深度成正比
6、多普勒效应（DOPPLER）
超声在探测移动目标时，其回声频率发生变化利用 多普勒效应可检测血管内有无血流，及血流方向和 血流速度
正频移
负频移
入射超声对人体组织的作用
➢生物效应和安全剂量
空间峰值时间平均声强（SPTAI）
腔内探头
术中探头
声场
➢ 声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其 周围的空间范围
➢ 近场：靠近探头的部分，声束比较平行 ➢ 远场：远离探头的部分，声束开始扩散 ➢ 声束：超声所经过的空间 ➢ 束宽：声束横断面的直径 ➢ 声轴：代表声束主方向的中心轴线
近场
远场
声轴
人体组织的声学参数
➢密度 ➢声速 ➢声阻抗（Z）
➢声影
指在常规DGC正补偿调节后，在组织内病灶后方所演示的 回声低弱后接近无回声平直条状区。声影系声路中具较强 衰减体。 高反射体（如气体）或高吸收系数物体（如骨 骼、结石、疤痕）下方具有声影。
第三节
声像图分类
➢A型（Amplitude modulation）
➢B型（Brightness modulation） ➢M型（பைடு நூலகம்ime-motion mode） ➢彩色多普勒（Color Doppler）
传递介质中某点的声压和该点的速度比值
Z＝ ρ c （ ρ：密度 c :声速 ） ➢界面
不同声阻抗组织之间形成的接触面 大界面：>波长 小界面：<波长
➢指向性：当声源直径大于在人体中传播 的波长时，此时声束具有指向性
➢可以用声源直径（D）与波长（ λ ）比 值衡量
D/ λ <10,指向性差； D/ λ＝20，指向性好
➢ 能量多普勒（Power Doppler）
➢频谱多普勒（Spectral Doppler） ➢三维超声（3D US）
➢以帧频分
实时图、准实时图及静止图
人体组织对入射超声的作用
➢人体组织对入射超声可产生多种物理现 象，表现为声像图的各种特征
1、散射：
遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的能量 向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性
➢ 提示了脏器内部细小结 构的回声信息，是超声 成像研究内部结构的重 要依据
2、反射：
入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵 守Snell定律：1，入射和反射回声在同一平面上；2，入
超声波的发射与接收
➢ 声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将 电能转换成声能～逆压电效应
➢ 声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲 （电能）～正压电效应
换能器（其主要材 料为压电晶体）
声波的发射
声波的接收
各种探头（换能器）
3.5MHz凸阵探头 7.5MHz线阵探头 3.5MHz扇形探头
穿刺探头
➢振铃效应
声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层， 且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在 胃肠道及肺部。
➢镜像效应
声束遇到深部的平滑界面时，反射回声如测及 离镜面较近靶标后按入射途径反射折返回探头。 此时在声像图所显示者，为镜面深部与此靶标 距离相等形态相似的声像图。连同声束扫查时 所显示该靶标的实际图形一并显示。常见于横 膈附近。