医科大学精品课件：12-超声基础.ppt

1、超声医学基础 Ultrasonography, US 北京医院-超声医学科 戴维德,超声物理基础 （Physics of ultrasound） 超声成像技术（Techniques of ultrasound） 超声诊断基础（Basis of ultrasonic diagnosis） 超声检查的主要应用（Application of ultrasonic examination） 超声检查的优点和局限性（Virtue and limitation of ultrasound）,主要内容,第一节 超声物理基础 Physics of ultrasound,超声波 （Ultrasound wave

2、） 声波：2020,000Hz，正常人能听到的声音频率 超声波：大于20,000Hz 160MHz： 超声医学影像诊断频率,超声波的产生和接收 produce and receive of ultrasound,压电材料(piezoelectric material)： 自然界存在一些自发极化或人工极化的物质,其内部具有重合的正负电荷，如石英、电气石；硫酸锂、钛酸钡,逆压电效应(electrostriction effect),压电材料自身带有正负电荷,电场作用下压电材料发生伸缩，产生超声波,正压电效应(piezoelectric effect),压电材料自身带有正负电荷,外力作用下压电材料表

3、面出现正负电荷,超声探头（transducer)（换能器）（probe),探头是用压电材料制成的压电晶片，能够产生和接收超声波。完成电能 （electricalenergy)和机械能(mechanical energy)的互相转变。,电能 （逆压电效应）,机械能 （正压电效应）,换能器 （探头）,产生、接收 超声波,人体组织的声学特性 Acoustic features of human body,介质：传播声音的媒介，如气体、液体、 固体 人体内：组织、器官 界面(boundary)：两种介质(medium) 的接触面（interface) 大界面：界面尺寸大于超声波长 小界面：界面尺寸小于

4、超声波长,超声波在人体组织内的传播 Propagation of ultrasound through tissues,超声波的声场特性声束指向性（方向性）(ultrasonic beam directivity),超声波的良好指向性，有利于较小的目标产生有规律的反射信号,定义：由于组织对超声波的吸收造成声能的减小 不同组织，吸收系数不同，衰减程度不同 相同组织，入射深度越大，衰减越大 相同组织，入射超声频率越高，衰减越大 超声波在人体组织中衰减的一般规律：骨组织肝组织脂肪血液纯液体,超声波的衰减 attenuation of ultrasound,超声波的衰减 attenuation of

5、ultrasound,（一）反射、折射和散射 reflection/refraction/scattering,入射 反 射 散射,折射,反射：二维超声（two-dimensional US) 成像基础,散射： 背向散射（back scattering) Doppler US成像基础。,超声波在人体组织内的传播 （Propagation of ultrasound through tissues）,超声波反射强度(声强，acoustic intensity )： 反射系数 R = (Z2 - Z1 )2/(Z2+Z1)2 声阻抗（acoustic impedance, Z) Z= c (介质密

6、度和传播速度之积) 相邻组织的声阻抗相差1/1000，即有回声反射,（二）多普勒效应（ Doppler effect）,1842年，奥地利物理学家Christian Johan Doppler 发现 多普勒频移（Doppler shift)：由于相对运动而导致接收频率与发射频率之间具有差异 多普勒效应（Doppler effect) 利用多普勒效应可研究组织和血液运动的状态（性质、速度、方向、及其随时间的变化规律等）,（二）多普勒效应（ Doppler effect）,第二节 超声成像技术 Techniques of ultrasonography,波幅,深度,A型超声（示波法）：不同声阻抗介

7、质具有不同的反射波幅,一、超声波反射（reflection）原理成像,一、超声波反射（reflection）原理成像,B型超声（2D)：界面反射回声波幅（强弱）用灰度表示 显示二维切面图，直观，符合解剖断面图,一、超声波反射（reflection）原理成像,位置,时间,M型超声（M型超声心动图 ultrasonocardiogram UCG） 时间位置曲线图，了解运动目标 （如二尖瓣）随时间变化所处的位置,一、超声波反射（reflection）原理成像,三维声像图（three-dimensional ultrasonogram，3D) ： 1、二维图像计算机重建（静态） 2、实时三维（即时、动

8、态）,时间,频谱多普勒（Spectral Doppler） 脉冲波多普勒（pulsed wave Doppler, PW）： Y轴：速度；X轴：时间 血流信息：方向、性质、速度、血流量、阻力指数、搏动指数、压力阶差等血流动力学参数定量指标。,二、超声波背向散射多普勒频移（Doppler shift）原理成像,彩色多普勒血流显像 (color Doppler flow imaging， CDFI ) 用一种运动目标显示器，计算血细胞移动方向、速度和分散情况 用颜色和亮度显示血流方向和速度，并叠加于B型声像图上，得到血流的空间分布和流速信息,二、超声波背向散射多普勒频移（Doppler shift

9、）原理成像,第三节 超声诊断基础 Basis of ultrasonic diagnosis,超声诊断基础 Basis of ultrasonic diagnosis,将声学原理与电子技术、新材料及计算机数字技术的最新成就相结合 以人体解剖学、病理学等形态学为基础 以显示人体内部活体器官及组织结构的断面图像、观察病理解剖形态学改变和/或功能改变（心脏舒缩、胆囊和胃排空功能等） 与临床医学相结合的诊断方法和检测手段,声像图的分析与诊断 Analysis and diagnosis of ultra sonogram,(一）声像图断面及其方位 横断面 头侧 纵断面 足侧 斜断面 前方 冠状面 后方

10、 长轴 深层 短轴 浅层 左侧 右侧,头侧,足侧,头侧,足侧,前方或浅层,后方或深层,右侧,左侧,前方或浅层,后方或深层,前,右,左,后,(一）声像图断面及其方位,头侧,头侧,足侧,足侧,右侧,左侧,右侧,右侧或浅层,左侧或深层,左侧,前,后,(一）声像图断面及其方位,（二）声像图的描述,声像图回声( echo)强弱的分级： 强回声（strong echo)：结石、气体、骨骼 高回声（hyper echo , high level echo)： 膈肌、皮肤、肾窦 等回声(iso-echo, medium echo): 均质性实质脏器如正常肝、脾 低回声 （hypo echo, low leve

11、l echo )：正常肾皮质 弱回声 (poor echo)：正常淋巴结皮质、肾锥体 无回声（ free-echo , anecho) ：均质性液体如尿液、正常胆汁,无回声,弱回声,低回声,等回声,高回声,强回声,（二）声像图的描述,位置 大小 形态 边缘轮廓 内部结构特征 后壁和后方回声 周围回声和比邻关系 位置和活动度 量化分析,（三）囊性肿物和实质性肿物的典型声像图特征,第四节 超声检查的主要应用 Application of Ultrasonography,（一）超声解剖学和病变形态学研究 显示器官或病变的形态及组织学改变： 定位、定量诊断、相对定性,正常肾脏,肾盂扩张,（一）超声解剖

12、学和病变形态学研究,正常胆囊,胆囊增大，急性胆囊炎,（二）功能性诊断 心脏收缩、舒张功能 胆囊收缩功能 膀胱排尿功能 血管内皮舒张功能,（三） 介入性超声 Interventionnal Ultrasound,（三）介入性超声,在超声显像基础上为进一步满足临床诊断和治疗的需要发展起来的一门技术 在实时超声引导下，完成各种穿刺活检和抽吸、插管、注药、射频、微波等治疗 可以避免某些外科手术，而能达到与外科手术相媲美的效果,1、超声引导下经皮经肝 肝脏病灶穿刺活检（biopsy）,肝癌射频治疗前， 肝内病变：低回声,肝癌射频治疗中， 肝内病变：高回声,2、超声引导下肝癌射频消融（radiofrequ

13、ency ablation, RFA）治疗,3、超声引导下经皮经肝胆囊穿刺置管引流,（四）超声造影（ultrasonic contrast）,血池造影剂：在血液中产生背向散射（ back scattering ），而背向散射回声强度高，能使血流显示清楚，通过分析病变组织和正常组织血流灌注的差异，从而达到对某些疾病进行诊断与鉴别诊断的目的。 第一代：利声显（Levovist）：99.9半乳糖和0.1棕榈酸 第二代 声诺维 （Sonovue）：六氟化硫（SF6） 特点：直径小（小于红细胞）、稳定、可通过肺循环； 静脉注射、无毒、可随意清除；能增加血流的信噪比。,造影前,造影后,造影前,造影后,第五

14、节 超声检查的优点和局限性 Virtue and limitation of Ultrasonography,优 点,无创、无放射损伤 多方位探查：定位和测量 实时动态显示 结果及时、可反复检查 设备轻便、易操作、床旁,局 限 性,骨骼、含气肺、胃肠道显示差 表现声阻抗差变化，定性诊断需综合判定 显示局部断面，整体的空间位置和构型很难全面显示 如病变过小或声阻抗差小，难以显示 机器和操作者依赖性,超声医学常用词汇,Ultrasound (US) Ultrasonography transducer probe reflection refraction scattering two-dimen

15、sional US three-dimensional US Doppler US acoustic intensity acoustic impedance Doppler shift Doppler effect,strong echo hyper echo high level echo iso-echo medium echo hypo echo low level echo poor echo free-echo anecho Ultrasonocardiogram spectral Doppler pulsed wave Doppler color Doppler flow ima

16、ging,cystic mass solid mass Interventionnal Ultrasound biopsy radiofrequency ablation ultrasonic contrast,思考题： 1、超声波是如何产生和接收的？ 2、超声成像的方式有几种？ 3、声像图回声的分级有几种？ 4、囊性肿物和实性肿物的声像图鉴别要点。 参考书 1、 袁光华、张武、简文豪、姜玉新. 超声诊断基础与临床检查规范. 北京：科学技术文献出版社，2005. 2、周永昌、郭万学. 超声医学（第四版）. 北京：科学技术文献出版社，2003.,祝同学们学习进步！ E-mail：dai.weide TEL: 13811801025,谢 谢 ！,