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1、关于超声物理基础及图像基础1第一页，本课件共有67页2 掌握超声医学基础知识掌握超声医学基础知识一、重点理解原理、概念二、加强记忆规律、数据三、融会贯通联想、判断理解理解 记忆记忆 贯通贯通打好坚实基础 正确使用仪器规范检查操作 提高诊断水平第二页，本课件共有67页3 第一章第一章 物理基础物理基础 第一节第一节 超声显像物理基础超声显像物理基础 一、超声波基本物理量一、超声波基本物理量 （一）声源、介质 1、声源声源 我们把能发出声音的东西叫做声源我们把能发出声音的东西叫做声源。振动是产生声波的根源。在超声成像中，探头晶片发射时即产生超声，所以探头晶在超声成像中，探头晶片发射时即产生超声，所
2、以探头晶片就是声源。片就是声源。2、介质介质 声源和接收声音之间的空间充满了气体(空气)，或是液体，或是固体，即有种传播声音的媒介物即有种传播声音的媒介物介质介质。声波必须在介质中传播，在真空中声波是不能传播的。声波必须在介质中传播，在真空中声波是不能传播的。在在超超声声诊诊断断中中，人人体体脏脏器器、器器官官都都是是介介质质。介介质质的的声声学学特特性与成像的关系非常密切性与成像的关系非常密切。超超声声与与声声音音除除了了频频率率高高低低有有别别外外，它它们们在在本本质质上上是是一一致的，都是一种机械振动，并以确定的速度通过介质。致的，都是一种机械振动，并以确定的速度通过介质。第三页，本课件
3、共有67页4 （二）频谱图与超声波（二）频谱图与超声波1。谱图在很宽的频率范围内，机械波和振动都可以产生声音，这这种种频频率率范范围围叫叫做做声声学学频频谱谱。这个频谱从可听范围到构成物质振动状态的声子的范围（1012），在图1-1-1谱图中给出了声学频谱的图形解释。2。超声波 人们能听到的声音，大约是2020000Hz。高高于于20000H20000Hz的的声声音音叫叫做做“超音超音”，也就是通常所说的超声波，也就是通常所说的超声波图1-1-1声学频谱图第四页，本课件共有67页5 （三）超声波应用范围（三）超声波应用范围 在在20到到100KHz的的频频率率范范围围内内，很很多多动动物物都都
4、用用超超声声波波进进行行交流、导航及追捕它们的猎物。交流、导航及追捕它们的猎物。从从100 KHz（105Hz）到到1MHz（106Hz），超超声声波波最最重重要要的的应应 用用 就就 是是 声声 呐呐（声 音 导 航 及 测 距）。2.5 MHz到到5 MHz的的频频率率用用于于心心脏脏、腹腹部部及及软软组组织织成成像像。这 些 频 率 能 穿 透 组 织 可 到 达20-15cm的 深 度。5-10MHZ的的频频率率的的超超声声波波可可以以用用于于小小器器官官的的成成像像，例如：腮腺、甲状腺、颈部血管及眼睛显像，它只需要4-5cm的穿透深度。10-30MHz 用用于于皮皮肤肤及及血血管管内
5、内检检查查，可可以以获获得得高高分分辩辩力力的图像。的图像。40-100MHz 用用于于生生物物显显微微镜镜成成像像，对对眼眼活活组组织织表表面面下下的的显微诊断显微诊断。第五页，本课件共有67页6 （四）超声波的三个基本物理量（四）超声波的三个基本物理量 1、超声波的振态 超声波的振态在固体中有超声波的振态在固体中有纵波纵波 、横波横波 和和表面波表面波三种，而在液体和气三种，而在液体和气体中只有纵波振态，在体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波超声诊断中应用的是超声纵波。2、超声波的三个基本物理量 超声波有三个基本物理量，即波长波长（wave length,）,频率频率（f）和声速
6、声速(velocity,C),它们之间的关系为：C=f C=f 也就是也就是=C/f=C/f （1-1-1）频频率率 即即一一秒秒钟钟内内声声源源振振动动的的次次数数,以赫兹为单位，并常用1kHz、1MHz（1 Hz=1次/秒）。频率是周期的倒数，如振动周期为频率是周期的倒数，如振动周期为T T，则，则f=1/Tf=1/T。声声速速 声声波波在在某某种种介介质质中中的的传传播播速速度度，即一秒钟传播的距离，单位为米/秒（m/s）。它与介质的弹性（它与介质的弹性（K）和密度（）和密度（）有关）有关,而与超声的频率无关。而与超声的频率无关。声速在决定声阻抗以及回声测距精度上是重要声速在决定声阻抗以
7、及回声测距精度上是重要因素。因素。超声在人体软组织中平均速度为超声在人体软组织中平均速度为1540m/s,探测探测1cm深度目标所需时深度目标所需时间为间为 13.4s.第六页，本课件共有67页7 波长波长 压力波的波峰被特殊的距离所分开，这个距离叫波长压力波的波峰被特殊的距离所分开，这个距离叫波长（）。波长表示声波在介质中传播时，两个相邻的周期质点之间的长度。对纵波来说，对纵波来说，是两个相邻的稠密区（压缩区）中心点是两个相邻的稠密区（压缩区）中心点的波动距离的波动距离。振动的传播过程就是波动（wave motion）（a）传播声波的媒质（介质）的分子(b)波长为的平面连续压缩波的压力分布图
8、图1-1-21-1-2质点振动传播声波质点振动传播声波第七页，本课件共有67页8 (五五)声速、波长与介质的关系声速、波长与介质的关系 1、声速与介质的关系声速与介质的关系（1）.同一介质 不不同同频频率率的的探探头头在在同同一一介介质质中中传传播播时时声声速速基基本本相相同同。所所以以用用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。（2）.不同介质 同同一一频频率率的的超超声声波波在在不不同同介介质质中中传传播播的的声声速速是是不不同同的的，例如：1MHz超声波在0的水中为150Oms；在0的钢材中为6000ms；在人体软组织中平均声速为1540ms。如图1
9、-1-3所示：生物材料（组织）中的超声速，粗横条代表实验测得的速度范围。人人体体软软组组织织的的声声速速分分布布在在1500m/s1500m/s1680m/s1680m/s之之间间,利利用用超超声声方方法法对对软软组组织织测测距距存存在在一一定定的的误误差差。而骨组织的声速则高于2800m/s、肺组织的声速大约在1200m/s以下，了解人人体体不不同同组组织织声声速速的的分分布布对对判判断断由由超超声声测测量量引引起起的的误误差差是是很有帮助的很有帮助的。图1-1-3生物材料中的超声速横条代表实验测的的速度范围第八页，本课件共有67页9 2 2、波长与介质的关系、波长与介质的关系 （1）同一介
10、质 不不同同频频率率的的超超声声波波，在在同同一一介介质质内内传传播播时时其其波波长长与与频频率率成成反反比比。1MHz的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时，其 波 长 为1.5mm。3MHz的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时，其 波 长 为 0.5mm。5MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.3mm，所所以以频频率率越越高高的的超超声声波波在在同同一一脏脏器器组组织织中中传传播播其其波波长长愈愈短短。例如：例如：用高频率的探头检查肝脏其波长也愈短。用高频率的探头检查肝脏其波长也愈短。（2）不同介质 同一频率的超声波，在不同介质内传播，因传播声同
11、一频率的超声波，在不同介质内传播，因传播声速不同，则波长也不相同。速不同，则波长也不相同。频率为3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为05mm，而在空气中传播，其波长为0.114mm。所以用同一种探头检查人体不同的组织时用同一种探头检查人体不同的组织时，由于声速存在差异，所以波长也是不相同的波长也是不相同的。第九页，本课件共有67页10第十页，本课件共有67页11 人体组织的声像学特性，错误的是人体组织的声像学特性，错误的是 A.软组织、肌肉、骨组织声阻抗不同B.在肝组织中，3.5Mhz与5.0Mhz探头检查声速相同C.在软组织中频率高的超声波波长愈短D.正常肝组织与肝占位病灶组织密度
12、相同E.10Mhz超声波在虹膜中的声束大于巩膜中的声速超声测距是按超声测距是按 1540 m/s 平均速度设置电子尺的，下列测平均速度设置电子尺的，下列测量中哪项是错误的量中哪项是错误的 A.测量肝、胆、脾、胰误差很小B.测量脂肪组织大于真实值（偏大）C.测量胎儿股骨长径时小于真实值（偏小）D.测量颅骨钙化病灶测值偏小E.测量眼组织玻璃体、角膜、虹膜无偏差第十一页，本课件共有67页12 二、超声波的物理性能 （一）、超声波对组织作用的信息变化 超声波入射人体组织后，超声波的能量将发生衰减，其损失包括吸收和反射，如图1-1-4所示 图 1-1-4超声作用于人体组织的信息变化第十二页，本课件共有6
13、7页13 （二）超声波的反射是超声成像的基础（二）超声波的反射是超声成像的基础 1 1分界面上的反射分界面上的反射 在在两两种种不不同同介介质质的的分分界界面面传传播播时时就就可可能能发发生生反反射射和和折折射射。图 l-1-5表示一种简单的情况，所示其反射性能受到介质特性阻抗的影响。分分界界面面两两边边的的特特性性阻阻抗抗差差将将决决定定入入射射超超声声如如何何在在透射和反射之间分配。透射和反射之间分配。图 1-1-5 分界面上的反射 2 2、介质的特性阻抗、介质的特性阻抗 介质特性阻抗 Z 等于它的密度和超声在其中的速度 C 的乘积，即：Z=C (l-1-2)物质的密度一般是固体液体气体，
14、超声在介质中的速度是固体液体气体，故声阻抗值物质的密度一般是固体液体气体，超声在介质中的速度是固体液体气体，故声阻抗值一般也是固体液体气体。一般也是固体液体气体。人体软组织及实质性脏器的密度、声速和声阻抗与水相接近(因脏器内水的成份约占6070)。第十三页，本课件共有67页14 3,3,镜面反射镜面反射 如果特性阻抗相等，即 Z1Z时，称为均匀介质，则不产生反射，如如果果特特性性阻阻抗抗不不同同，一一部部分分超超声声波波被被反反射射。和和光光学学情情况况一一样样，反反射射角角等等于于入入射射角角。这这种种反反射射称称为为镜镜面面反反射射。其反射的能量占入射能量的比例，在入射方向垂直于分界面时是
15、最简单的情况。此时 图1-2-3 超声波的反射与透射式中Z1是入射边介质的特性阻抗，Z2是透射边介质的特性阻抗，反射程度取决于Z1和Z2的相对值。Qi为声波入射角,Qr为反射角,Qi=Qr,Qj为透射角。（1-2-2）(反射系数)R1=第十四页，本课件共有67页15 4.4.阻抗差异大的界面反射特性阻抗差异大的界面反射特性 从(l-1-3)或可知，当当Z Z1 1和和Z Z相相差差很很大大时时，无论Z1Z (固体 气体)或Z1Z(气体 固体)将会发发生生近近乎乎全全部部反反射射 而而 没没 有有 透透 射射。如 在 水 和 空 气 的 界 面 上，其 中：Z水1.492kgm2s(kgm-2s
16、-1)，Z气=0.00428(kg m-2s-1)，则反射回来的能量比为：此时入射超声能量中有99被反射，由此可见，超声从液体(或固体)向气体中传播几乎是不可能，反之从气体向液体(或固体)中传播也几乎不可能。为什么说超声在超声在人体诊断中对肺组织是困难的，就是因为肺组织中充满气体的缘故人体诊断中对肺组织是困难的，就是因为肺组织中充满气体的缘故。按同样的道理，在临床诊断时，在临床诊断时，要在探头与人体受检部位之间要在探头与人体受检部位之间涂上足够的超声耦合剂，以减少空气对声波传送的影响涂上足够的超声耦合剂，以减少空气对声波传送的影响。第十五页，本课件共有67页16 5 5、阻抗差异小的界面反射特
17、性、阻抗差异小的界面反射特性 如如果果Z Z1 1和和Z Z相相当当接接近近，则则反反射射很很少少。但但只只要要有有11的的声声阻阻抗抗差差，就就会会产产生生反反射射波，所以超声波对软组织分辨力很高波，所以超声波对软组织分辨力很高。软组织的特性阻抗彼此非常接近，垂直于肝一肾分界面的人射声波中反射回肝中的部分大约只占入射波能量的6。其余的94%透过界面送入肾。图1-1-7示出生物材料的特性阻抗。图中水平横条代表文献中报导的测量范围,软组织的特性阻抗都相当接近1.5106kgm-2s-1,因此它们的密度大致都在1000kg/m3左右,声速一般为1500m/s.但肺的密度及声速都低得多,而骨骼的相应
18、值侧高得多。界面反射是超声波诊断的基础。界面反射是超声波诊断的基础。图 1-1-7 生物材料的特性阻抗第十六页，本课件共有67页17 （三）、反（背）向散射是超声成像的重要信息来源反（背）向散射是超声成像的重要信息来源 1、散散射射 在在介介质质特特性性以以粗粗糙糙表表面面、小小障障碍碍物物或或一一组组小小障障碍碍物物形形式式出出现现时时(只只有有几几个个波波长长或或更更小小)，上上面面计计算算平平面面分分界界面面上上反反射射量量的的公公式式就就不不能能用用，这这时时将将有有一一部部分分能能量量被被散散射射(Scattering)，其程度决定于几何条件。如图1-1-8所示。每块面积把入射平面波
19、作为球面子波加以散射，各子波组合起来便形成再发射的超声分布。（a）孤立的小点不连续性所引起的球面散射(b)粗糙表面上的散射，散射场是各孤立球面子波的合成。(c)一组小的颗粒引起的不连续性散射，散射场为各子波合成。图 1-1-8 引起超声散射的三种情况第十七页，本课件共有67页18 2反反（背背）向向散散射射 在大小与超声波波长可比或比之更小的脏器或组织内部的微小结构上进行的超声波的散射对形成软组织的超声图像起了重要的促进作用，可以认为超超声声波波的的这这种种反反向向散散射射形形式式构构成成了了超超声声图图像像中中的的决决定定性性的的信信息息，是是超超声声成成像像法法研研究究内内部部结结构构的的
20、重要依据重要依据。标志反向散射的数量和定量参数称为反向散射系数b，定义为：b =（1-1-4）从组织中反向散射的能量(参考能量)(立体角)(距离)式中：参考能量等于脉冲的总能量。所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射。3红细胞散射红细胞散射 在研究红细胞运动规律时，反向散射（在研究红细胞运动规律时，反向散射（Back scattering）是极有用的超声信息）是极有用的超声信息。超声束内红细胞的数量越多，散射源也就越多，超声探头接收的反超声束内红细胞的数量越多，散射源也就越多，超声探头接收的反向散射信号的强度也就越大向散射信号的
21、强度也就越大。红细胞数目的多少与频移范围无关红细胞数目的多少与频移范围无关 。采用频谱多普勒技术研究红细胞（血流）运动规律时，其信号是来采用频谱多普勒技术研究红细胞（血流）运动规律时，其信号是来自红细胞背向散射自红细胞背向散射。第十八页，本课件共有67页19第十九页，本课件共有67页20 （四）超声波的折射四）超声波的折射 1 1折射系数折射系数 由于超声在分界两边的声速不同，其声速之比决定折射（Eeflection）程度。其间关系是：式中i为入射角，为j折射角，C1为入射边介质中超声声速，C2为透射边介质中超声声速。根据超声波束的折射原理，采用超声速较大或较小，而衰减系数又很小的材料作成超声
22、聚焦透镜（Focusing lens），使声束聚焦至焦平面处，集中超声能量，以有利于提高临床诊断效果。当当两两种种介介质质的的声声速速相相差差甚甚大大时时，由由于于折折射射引引起起被被测测目目标标的的变变形形，即即产产生生伪象伪象。（1-1-5）第二十页，本课件共有67页21 2 2全内反射全内反射 折射角的大小取决于两种媒质的声速比n=c1/c2，当c2c1时,则折射角ji，当入射角由0 逐渐增大到某一角度ik时,将有j=90,即折射波沿界面传播，如图1-1-9所示图 1-1-9 全内反射角临界示意图 而而当当入入射射角角超超过过ikik时时,入入射射声声能能将将全全部部反反射射到到媒媒质质
23、1 1中中,故故ikik称称为为”全全内内反反射射临临界界角角”。在在临临床床检检查查中中,应应使使探探头头放放置置正正确确的的角角度度,以以避避免免由由”全全内内反反射射”引超的图像伪差。引超的图像伪差。临界角引起全内反射第二十一页，本课件共有67页22 (五五)超声波的声场特性超声波的声场特性 1 1.声声场场分分布布:所所谓谓超超声声场场(Ultrasound(Ultrasound field),field),系系指指超超声声在在弹弹性性介介质质中中传传播播时时,介介质质中中充充满满超超声声波波能能量量的的空空间间区区域域,叫叫作作超超声声波波的的声场声场。由换能器发出超声之后,呈狭窄的
24、圆柱形分布,其直径与换能器压电晶体之大小相接近,有明显的方向性,故称为超声束(Ultra sonic beam).图 1-1-10 声速指向性 2、声束副瓣声束副瓣 近场区是一个复瓣区。形成许多大小不一的超声组成的“花瓣”，如图1-1-10所示。只有其中心区利于诊断。副瓣在超声扫描时将产生伪象。副瓣在超声扫描时将产生伪象。第二十二页，本课件共有67页23 （六）超声波的衰减特性（六）超声波的衰减特性 衰减的主要影响是逐步减弱由深处反射回声的振幅，使它们更难以检衰减的主要影响是逐步减弱由深处反射回声的振幅，使它们更难以检测测。在诊断中，要使用。在诊断中，要使用STC以补偿声能的衰减。以补偿声能的
25、衰减。1、引起超声强度衰减原因：（1）由于“内摩擦”，超声波机械能变为热能被组织“吸收”。（2）由于声束发散，散射及反射引起声束方向改变如图1-1-11所示 引起超声强度衰减的过程由于发散、散射或反射引起的波束方向改变，使得流经某一特定面积的超声波能量减小。图 1-1-11 超声能量的衰减过程第二十三页，本课件共有67页24 2 2、衰衰减的表达式减的表达式 声波的声强 I0与其传播距离 X的关系为：Ix IOe2x Ix为离声源距离 x点的超声声强，x为离声源之距离，以厘米表示，e为自然对数之底，等于2.71。式中 I0是 x0处的声强，为振幅衰减系数，是吸收和散射贡献的总和，即=a+s，它
26、几乎随频率而线性增加。声强或声压的衰减吸收以分贝(dB)作单位。分分贝贝是是个个对对数数单单位位，采采用用它它可可以以把把相相当当大大的的电电压压比比值值用用相相当当小小的的数数值值来来描描述述振振幅幅比比值值。6dB代表系数2，20dB代表系数1.0,-6dB代表数0.5，-20dB代表系数0.1。注意这些关系是很必要的。组织的衰减系数用 dBcm作单位，生物组织的衰减系数不只决定组织的厚度，而且也决定于超声的频率，生生物物组组织织的的衰衰减减系系数数与与频频率率成成正正比比，所以频频率率高高的的超超声声波波在在人人体体组组织织中中衰衰减减愈大，愈大，只适用浅部器官的检查只适用浅部器官的检查
27、。第二十四页，本课件共有67页25 超声在人体中传播特性，下列描述不对的是超声在人体中传播特性，下列描述不对的是 A.超声检查肺组织较困难是因为气与人体组织声阻抗差异大B.超声检查时要用耦合剂可减少气体干扰C.由于超声折射，检查胎儿有时会发生畸变D.因超声能量衰减，深部组织回声变弱E E.由于超声波的散射，结石后方产生“声影”第二十五页，本课件共有67页26 3、人体组织衰减程度一般规律、人体组织衰减程度一般规律 人体软组织对超声波的吸收不仅与媒质的物理特性有关，而且与其生理状态有关。从临床实验得知，正正常组织与病变组织对超声的反应不同，癌组织对超声常组织与病变组织对超声的反应不同，癌组织对超
28、声吸收较大，炎症组织次之。吸收较大，炎症组织次之。血液和眼前房液的吸收最小；血液和眼前房液的吸收最小；肌肉组织的吸收有所增加；纤维组织和软骨则能吸收大肌肉组织的吸收有所增加；纤维组织和软骨则能吸收大量能量；骨质的吸收更大。量能量；骨质的吸收更大。即：骨（或钙化）骨（或钙化）肌腱（或软骨）肌腱（或软骨）肝脏肝脏 脂肪脂肪 血血液液 尿液（或胆汁）尿液（或胆汁）液体内含蛋白成分的声衰越大，液体内含蛋白成分的声衰越大，组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大，组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大，第二十六页，本课件共有67页27人体不同组织的声衰减比较人体不同组织的声衰减比较第二十七页，本课件共有6
29、7页28 人体不同组织声衰减的程度不同，下面何项不妥：人体不同组织声衰减的程度不同，下面何项不妥：A.骨骼、钙化极高 B.肌腱、瘢痕声衰减高 C.肝脏、肌肉属中等 D.皮下脂肪组织属低衰减 E.肺组织（含气）衰减程度更低 第二十八页，本课件共有67页29以下对组织声衰减的描述不正确的是：以下对组织声衰减的描述不正确的是：A.骨衰减程度极高，其后方伴有声影B.肌腱、软骨、瘢痕、衰减程度偏高，不伴有声影C.肝、肾、肌肉、心脑组织中等衰减，不伴有声影D.皮下脂肪衰减程度较低，不伴有声影E.血液衰减甚低，不伴有声影实性肺瘤声像图特征错误的是：实性肺瘤声像图特征错误的是：A.边界回声可光滑、整齐或不规则
30、B.外形常呈圆形、椭圆形或不规则C.内部有回声D.后方回声均有衰减E.侧方声影可有可无 第二十九页，本课件共有67页30人体组织人体组织/体液回声强弱排列顺序，正确的是体液回声强弱排列顺序，正确的是：A.胰腺肝脏B.肝脏 肾皮质C.肾皮质 肾髓质D.肾窦 胰腺E.胆汁、尿液血液人体组织中，最易引起声衰减的是人体组织中，最易引起声衰减的是：A.皮肤、皮下脂肪B.肌肉C.肌腱D.肝、脾E.肺组织 第三十页，本课件共有67页31 （七）超声波的衍射（七）超声波的衍射 超超声声波波在在介介质质内内传传播播过过程程中中，如如遇遇声声阻阻不不同同的的障障碍碍物物时时，则则声声束束方方向向和和声声强强将将发
31、发生生改改变变，其变化的程度与障碍物之大小及声阻有关。若障碍物的直径大于 2。在该障碍物表面产生回声反射，在其边缘有少量绕射发生。若若障障碍碍物物直直径径等等于于或或小小于于 2 2时时，超超声声即即绕绕过过该该障障碍碍物物而而 继继 续续 前前 进进，反反 射射 则则 很很 少少。这这 种种 现现 象象 叫叫 做做 衍衍 射射(diffraction)。故故超超声声波波波波长长愈愈短短，能能发发现现的的障障碍碍物物愈愈小小，这种发现障碍物之能力，称之为显现力。这种发现障碍物之能力，称之为显现力。发生衍射现象时，在障碍物的后方有一块没有声振动的区域，称为“声影”区。散散射射和和衍衍射射的的重重
32、要要区区别别在在于于散散射射时时小小障障碍碍物物又又将将成成为为新新的的声声源源，并并向向四四周周发发射射超超声声波波；而而衍衍射射时时，超超声声波波仅绕过障碍物的边缘前进。仅绕过障碍物的边缘前进。第三十一页，本课件共有67页32 （八）超声波的干涉 当两个或两个以上的声源同时向周围传播，介质内有些质点因为两个声波的叠加，使振动幅度增加；有些质点则可以相互产生减弱作用。这种现象叫做声的干涉。如图1-1-12所示。图1-1-12 波的干涉a为幅度加倍，b为相互抵消，合成为零，c为部分加强，部分减弱。第三十二页，本课件共有67页33 三三,超声波的分辨力、穿透力超声波的分辨力、穿透力 分辨力分辨力
33、 能在荧光屏上被分别显示为两个点的最小间距的能力。依方向不同可分为轴轴（纵）向分辨力和侧侧（横）向分辨力。(1)(1)轴向分辨力轴向分辨力 轴向分辨力轴向分辨力是指声束穿过介质中能被分辨为是指声束穿过介质中能被分辨为前后两点的最小间距，前后两点的最小间距，它与超声它与超声波波的的频频率率成成正正比比。从单纯理论上计算所能测到物体的最小直径，叫做最大理论分辨力。在数值上为1/2。在实际的B型超声设备中，轴向分辨力可以达2mm以下。图1-2-10表示出不同频率的超声波的轴向分辨力。图1-2-13 轴向分辨率与频率的关系第三十三页，本课件共有67页34 (2)侧向分辨力侧向分辨力 侧向分辨力是指与声
34、束相垂直的面上，能侧向分辨力是指与声束相垂直的面上，能被分辨两点的最小间距。它被分辨两点的最小间距。它与超声束的宽窄带有关与超声束的宽窄带有关。声束越窄声束越窄（细），其侧向分辨力越好（细），其侧向分辨力越好。如图1-2-11所示：图1-2-14 声束宽窄与侧向分辨力的关系第三十四页，本课件共有67页35 (3)3)分辨力的测量分辨力的测量 通常采用生物模块来测量超声波的轴向和侧向分辨力，图1-1-16（A）为生物模块的照片。1-1-16（B）为实测的分辨力。图1-1-15（A）生物模块图1-1-15（B）为实测的分辨力图片第三十五页，本课件共有67页36 (4)4)、穿透力、穿透力 分辨力的
35、增加将以穿透力的损失为代价。所有的人体组织都表现出随频率增加超声衰减也增加。典型软组织衰减系数为0.5dB/mmMHZ.3MHz系统可达到最大穿透力为220mm（a）5MHz系统可达到最大穿透力为150mm（b）10MHz系统可达到最大穿透力为50mm（c）60MHz系统可达到最大穿透力为5mm（d）由于人体软组织对超声的吸收衰减系数不同，其波长对探查结构的容许尺寸的因素是有帮助的。应针对不同部位的诊断，应针对不同部位的诊断，可选择不同频率的超声探头可选择不同频率的超声探头。图1-1-16在理想成像情况下，穿透力相对频率的关系abcd第三十六页，本课件共有67页37 四四,超声生物效应超声生物
36、效应 一一定定强强度度的的超超声声在在生生物物体体中中传传播播时时，通通过过它它们们之之间间一一定定的的相相互互作作用用机机制制（热热机机制制、机机械械机机制制或或空空化化机机制）致使生物体系的功能和结构发生变化。制）致使生物体系的功能和结构发生变化。第三十七页，本课件共有67页38 (1)空化作用空化作用：所谓空化作用就是指在液体中产生强超声所谓空化作用就是指在液体中产生强超声时，会出现一种类似雾状的气泡时，会出现一种类似雾状的气泡，此种现象称超声空化作用。这种现象类似日常生活中所遇到的轮船推进器在产生推动力的同时会溅出气泡那样。这种空化作用使超声具有强烈的破坏作用。由于生物组织大多数属软组
37、织，因此，在超声作用下，其细微结构多少会发生形变。在较大强度超声的作用下，如超声治疗所用的1W/cm2以上的剂量，则生物组织会由于超声空化作用而产生不能复原的破则生物组织会由于超声空化作用而产生不能复原的破坏性形变，以至使细胞坏死和整个生物组织坏死坏性形变，以至使细胞坏死和整个生物组织坏死，这种强度剂量在超声治疗中，用以粉碎结石、血栓。在外科手术中，用更强的超声来作为非侵入性手术刀。但作为超声诊断，一般是禁止使用这种剂量的。第三十八页，本课件共有67页39 (2)热作用热作用：生物组织在超声机械能的作用下，由于沾滞吸收，生物组织在超声机械能的作用下，由于沾滞吸收，将一部分超声能转化为热能，使生
38、物组织的温度上升将一部分超声能转化为热能，使生物组织的温度上升。当超声辐射达到治疗剂量的强度时，热作用明显，并能使热量深入人体组织器官，甚至还会随着血液传导热能。在用超声进行治疗中得知，频率为800KHz、剂量为4w/cm2的超声照射20s后，会在组织器官0.23cm的深处产生热作用，而起到治疗效果。(HIFU)(3)化学作用化学作用:超声的空化作用和热作用与化学作用是有机联系的；化学作用是氧化和还原作用。在高剂量超声情况下，因超声在高剂量超声情况下，因超声的化学作用还会破坏有机结构的蛋白质的化学作用还会破坏有机结构的蛋白质.第三十九页，本课件共有67页40 (4)、超声诊断的安全因素、超声诊
39、断的安全因素 超声诊断仪的输出脉冲声强是关系到人身安全的问题，尤其是孕产妇、胎儿影响更甚，超声诊断仪的超声源已列入国家强制检定项目。美国的510（K）导侧对于超声诊断设备的超声辐射。针对人体不同部位作规定 声强的定义声强的定义 空间峰值时间平均超强Ispta：在声场中或某一指定平面上的时间平均声强的最大值。单位为w/cm2。空间峰值脉冲平均声强Isppa：在声场中或某一指定平面内的脉冲平均声强的最大值。单位为w/cm2。最大声强度Imax：在空间最大值处，具有最大时间平均声强的脉冲半周期内的时间平均声强。单位为w/cm2。真实声束声强Iob。第四十页，本课件共有67页41 (5)限定值限定值
40、表1-6-1为美国食品药品局（FDA）规定的超声强度限定值。限 名 定 称 Isppa W/cm2 Ispta w/cm2 Imax w/cm2 值 部位 心 脏 190 430 310 脉 管 190 720 310 眼 部 28 17 50 胎儿等 190 94 310第四十一页，本课件共有67页42 国际电工委员会国际电工委员会IEC115792也作出了规定：也作出了规定：Iob20mW/cm2；Ispta100 mw/cm2 如果超声诊断仪超出了这些规定值，必须公布其声输出的具如果超声诊断仪超出了这些规定值，必须公布其声输出的具体值体值。超声强度超出规定，。超声强度超出规定，将造成若干
41、生物效应，如：育龄妇女将造成若干生物效应，如：育龄妇女早熟排卵、受孕率下降，胎儿体重减轻、生产后儿童发育迟缓等早熟排卵、受孕率下降，胎儿体重减轻、生产后儿童发育迟缓等。(6)超声照射时间及波形方式超声照射时间及波形方式 通常脉冲超声采用了短脉宽度，其平均声强是低的，与通常脉冲超声采用了短脉宽度，其平均声强是低的，与连续波超声相比，脉冲波超声较为安全。连续波超声相比，脉冲波超声较为安全。超声照射时间对生物组织会产生一定的影响，脉冲波声源可以超声照射时间对生物组织会产生一定的影响，脉冲波声源可以照射的时间在照射的时间在30min内为好。在妊娠全过程期间使用超声诊断次数应内为好。在妊娠全过程期间使用
42、超声诊断次数应控制在控制在810次为好。次为好。第四十二页，本课件共有67页43第二节第二节 超声诊断图像基础超声诊断图像基础 一一、超声成像的一般规律、超声成像的一般规律 回声来源回声来源：来自大界面的反射和散射体的散射。：来自大界面的反射和散射体的散射。界面反射与声束角度：界面反射与声束角度：界面与声束角度对图像影响较大，界面与声束角度对图像影响较大，球形病灶常仅有前后壁回声，侧壁声常常消失球形病灶常仅有前后壁回声，侧壁声常常消失形成侧声形成侧声影。影。衰衰减减对对成成像像的的影影响响：物物体体衰衰减减特特征征主主要要表表现现在在后后方方的的回声。回声。囊囊性性物物体体的的声声像像图图特特
43、征征：内内部部为为无无回回声声区区；前前壁壁和和后后壁壁声声增强；侧壁回声消失；后方有回声增强和侧声影增强；侧壁回声消失；后方有回声增强和侧声影.多多重重反反射射：超超声声强强反反射射界界面面，在在界界面面后后出出现现一一系系列列的的间间隔隔均均匀匀的的依依次次减减弱弱的的影影像像，成成为为多多重重反反射射，这这是是声声束束在在探头与界面之间往返多次而形成。探头与界面之间往返多次而形成。第四十三页，本课件共有67页44二二,回声强度分级的条件回声强度分级的条件1,通常使用的分级术语通常使用的分级术语(1)高水平回声高水平回声也可统称为强回声或较强回声。有的强回声常伴有声影；有的强回声伴随的 声
44、影不明显(2)中等水平回声中等水平回声亦称等回声。(3)低水平回声低水平回声亦称弱回声。还存在 着接近无 回声的很弱的回声，或“极低水平的 回声”。(4)无回声无回声第四十四页，本课件共有67页45 2,2,回声强度的分级与描述回声强度的分级与描述第四十五页，本课件共有67页46囊肿和实性肿物的比较，以下描述何项不妥囊肿和实性肿物的比较，以下描述何项不妥：A.典型的囊肿和实性肿物声像图，是容易鉴别的 B.单凭外形、内部回声、有无后方回声增强或侧边声影来鉴别，均不可靠C.囊肿内均无回声、实性肿物内均有回声，故容易鉴别。D.部分小肿瘤如小肝癌，圆形、边界清晰、光滑，轻度后 方回声增强 E.有的恶性
45、淋巴瘤呈圆形，边界清晰，光整，内部无回声酷似囊肿 第四十六页，本课件共有67页47 胆道、泌尿系出血、感染时，胆汁、尿液回声强度变化规律是胆道、泌尿系出血、感染时，胆汁、尿液回声强度变化规律是 A.正常均匀性胆汁、尿液为无回声 B.混有血细胞的胆汁、尿液回声增多 C.混有凝血块的胆汁和尿液回声增多显著且不均匀 D.混有微气泡的胆汁、尿液回声增多显著 E.以上均正确 第四十七页，本课件共有67页48 3,人体组织，体液人体组织，体液回回声强度的一般规律声强度的一般规律(1)均质性液体（介质）均质性液体（介质）:如胆汁、尿液为无回 声。血液为很低回声。透明软骨、小儿肾锥 体，可以出现无回声或接近无
46、回声。(2)非均质性液体（介质非均质性液体（介质）:尿液中混有血液和 沉淀，囊肿合并出血或感染时回声增加。纤 维化、钙化的软骨（非均质性改变），则 由原来的无回声（或接近无回声）变成有回 声。不能认为不能认为“液体均是无回声的，固体均液体均是无回声的，固体均 是有回声的是有回声的”。第四十八页，本课件共有67页49以下人体组织、体液回声强度的描述，不正确的是以下人体组织、体液回声强度的描述，不正确的是A.骨骼和钙化的组织，回声显著增强B.软骨属于固体，但回声较弱甚至接近无回声C.均质性肝脏和脾脏呈低水平回声D.非均质性液体如囊肿内合并出血，回声可以增多、增强E.均质性液体如胆汁、尿液、通常为无
47、回声第四十九页，本课件共有67页50 三三、超超声声诊诊断断的的误误诊诊因因素素：点点状状反反射射声声源源的的横横向向变变形形（延延伸伸）：由于超声波束具有一定的宽度，所以在声束扫描检查时，点状反射源（目标靶）的回声波，在荧屏上呈现横向（声束移动方向）延伸，表现为横向失真。纵纵向向变变形形：换能器激励电脉冲具有一定的宽度，它将引起界面或目标靶的声反射波沿纵向变形，使没有厚度的界面也表现一定的厚度，在有强反射界面或增益太大时，增厚现象更明显，甚至可使二条相邻介面重叠一条。所以超声脉冲宽度是影响纵向变形和分辨率下降的一个重要原因。重重力力变变形形：受检者的体位姿势对回声图像有明显影响。在各种不同体
48、位姿势下都会表现出上、下的垂直延伸变形。这就是体位不同时的重力变形。反反射射和和折折射射引引起起的的变变形形：一个圆形体由线阵探头扫描，它可清楚的显示与声速较垂直的近段和远段，而与声束接近平行的两侧难于显示或不能显示，在回声图像中会将圆形体表现为两侧无显像区的似圆非圆的变形图像。由于声束的折射，对体内存在复杂的界面，会将其它方向的界面在声束直线方向上表现出来，出现假的界面，从而使回声图像变形。衰衰减减变变形形：当超声波不能到达部位，即使该部位存在一些强反射界面，也不可能在那里产生回声，其回声图像表现为黑影。（六六）超超声声伪伪像像包包括括：A型型超超声声；B型型超超声声；多多普普勒勒超超声声；
49、彩彩色色血血流流成成像像；三三维成像维成像第五十页，本课件共有67页51四四,临床常见的声像图伪像临床常见的声像图伪像 1.混响混响 混响，亦被通俗地称为“多次反射”。（1）外部混响）外部混响 声声波波在在探探头头表表面面与与平平整整界界面面之之间间如如此此来来回回反反射射，直直至至完完全全衰衰减减。这这种种混混响响声声像像图图表表现现为为特特征征性性的的等等距距离离排排列列的的多多条条回回声，其强度依次递减。声，其强度依次递减。经经肋肋间间和和腹腹壁壁扫扫查查时时，此此类类混混响响伪伪像像多多见见于于胸胸膜膜-肺肺表表面面（正常含气肺），腹壁肌（正常含气肺），腹壁肌-筋膜、腹直肌鞘膜的后方器
50、官筋膜、腹直肌鞘膜的后方器官 (2）内部混响）内部混响 振铃伪像振铃伪像 胃肠道内的含气性内容物、人体内的某些异物（如子宫内节育器、植入的人工瓣膜、眼球内金属异物）等，由于声波在成堆的微气泡中或在异由于声波在成堆的微气泡中或在异物中亦称物中亦称“靶靶”中多次来回反射，故称内部混响。中多次来回反射，故称内部混响。其声像图特点：彗星尾征。彗星尾的长短不一，其强度和大小取决于含气量的多少和异物的形状、大小、性质。第五十一页，本课件共有67页52 2,与声衰减有关的伪像与声衰减有关的伪像 声影和后方回声增强（透声性）声影和后方回声增强（透声性）（1）声影）声影 声声影影伪伪像像常常常常由由强强烈烈反反