超声诊断的基础和原理
超声诊断知识点总结
超声诊断知识点总结一、基本原理超声诊断的基本原理是利用超声波在人体组织中的传播和回声反射特性来获取图像信息，从而对疾病进行诊断。
超声波是一种机械波，其频率高于人类听觉的上限20kHz，通常超声波的频率为1-10MHz。
当超声波通过人体组织时，不同组织对超声波的传播速度和回声反射情况有所不同，通过接收和分析回声信号，就可以得到不同组织的形态和结构信息。
二、技术特点1. 非侵入性：超声诊断不需要使用放射性物质或手术切割，因此对患者没有副作用和伤害，非常安全。
2. 实时性：超声图像可以实时显示，医生可以通过移动探头来观察不同角度和深度的组织结构，对病变进行准确评估。
3. 易操作性：超声诊断设备操作简单，不需要特殊的条件和环境，医生可以根据需要自行进行检查。
4. 多方位：超声探头小巧灵活，可以进行多种探测方式，如经腔超声、经皮超声、经食管超声等。
三、常见应用1. 心脏超声：用于检查心脏的大小、形态、功能和瓣膜疾病等。
2. 腹部超声：可用于检查腹部脏器、血管和淋巴结等。
3. 产前超声：用于监测胎儿的生长和发育情况，检查胎儿畸形和异常情况。
4. 乳腺超声：用于检查乳房肿块、囊肿、乳腺炎等情况。
5. 甲状腺超声：用于检查甲状腺结节、肿大和功能异常等。
四、优缺点1. 优点：非侵入性、安全、无辐射、实时显示、易操作。
2. 缺点：受体质条件和技术水平限制，不适用于骨质组织的检查，对深部组织和空气或气体的检测有限。
五、发展趋势1. 高清晰度：超声成像技术不断改进，图像清晰度和分辨率不断提高。
2. 多模式：超声成像设备逐渐实现多模式成像，如彩色多普勒超声、三维超声等。
3. 便携化：超声诊断设备体积不断缩小，已经开始逐渐向便携化方向发展，可以在不同地点和环境进行诊断。
4. 智能化：超声诊断设备开始引入人工智能技术，可以对图像自动分析和辅助诊断。
总之，超声诊断作为一种常见的诊断方法，在临床医学中具有重要的地位。
随着科技的发展和应用，相信超声诊断技术会不断改进和完善，为医生提供更好的诊断工具，为患者提供更安全、快捷、准确的诊断服务。
超声诊断 PPT课件
超声与生物组织间的相互作用
热机制 机械机制 空化效应
LATER
（一）两个基本概念 ◆ 声特性阻抗
介质的密度(ρ)与声速(c)的乘积，不 同组织的声特性阻抗不一样。
◆ 界面
两种具有不同声阻抗的介质的接 触面。
大界面：界面尺寸大于超声波长 小界面：界面尺寸小于超声波长
反射与折射
◆
声束遇到大界面时，就会产生折射与反射
界面的反射信号是声像图的主要组成部 分
衍射和散射
超声遇到小界面时，发生衍射和散射 。 人体中的散射源是血液中的红细胞和脏器内 部的细微结构。
衍射和散射示意图
4.吸收衰减特性
超声波在介质内的传播过程中，随 着传播距离的增大，声波的能量逐 渐减少，这一现象称为超声波衰减。 声波衰减与介质对声波的吸收、散 射以及声束扩散等原因有关，其中 吸收是衰减的主要因素。
头 ） —— 发 出 超 声 和接收超声回波。
超声诊断仪基本原理
超声的发生通过逆压电效应发生声能
示波屏 产生图像
由主机 处理放大 换能器
（探头）
人体 组织
利用正压电效应接收超声转为电能
超声的传播
1.传播速度 （c）
由传播介质决定，不同人体组织器官的声速不同， 平均声速为1540米/秒，其中空气最小（350米 /秒），骨骼最大（3850米/秒）。
2.超声频率 （f）
由探头中压电材料决定，在2.2～10兆赫兹范围。
3.超声波长 （λ）
超声波长与声速和频率满足关系式：c = f ·λ
超声声束的空间分布
1.声束 在一个有限的立体角内传播的超声 。
2.声轴
声束的中线。
3.近程区
靠近探头区域，声束等宽
超声诊断的基础和原理
超声诊断的基础和原理计算机技术、电子技术高速发展背景下，超声成像技术取得了一定成果，由于其具有经济实用，快速，诊断效率高等优点，现已广泛应用于临床。
那么超声诊断基础与原理是什么呢，下面对超声诊断知识开展科普。
1.超声诊断原理是什么？超声诊断原理可总结为“脉冲-回波”原理，即利用超声探头发射出脉冲超声后，在组织器官界面生成反射、散射信号，在脉冲期间由探头接收回波信号，并利用特定仪器计算声束轴线各界面反射深度及回声强度，开展灰阶编码操作，生成超声信息线，收集多条信息线即可生成灰阶图像。
总结如下：①超声波为成像载体：超声波是指振动频率＞20000Hz的机械波，存在直线传播性，且具有反射、散射、折射、绕射、衰减等特性。
②发射超声波：高频交变电场作用下，超声探头内压电晶体可出现振动，而振动频率＞20000Hz即可生成超声波，探头发射超声波后，可以脉冲方式向人体内发射[1]。
③传播超声波：超声具有束射性，及进入人体后遇到不同器官、组织可发生反射、散射，出现回博信号，而回声强度与界面声阻抗差有关。
④接收超声波：回声信号作用于超声探头中压电晶体后，可在表面生成微弱电信号，而探头接收回声信号后，可转为电信号。
⑤处理信号及成像：收集电信号经超声仪放大、处理后，依据信号强弱进行编码，可在显示器内生成二维图像。
⑥分析声像图：基于临床资料观察声像图，有利于诊断疾病。
2.超声诊断基础是什么？2.1超声诊断仪目前临床应用超声诊断仪类型众多，构成基本类似，主要由控制电路、信号处理电路、换能器、图像处理器、发射或接收电路、图像输出器、电源等构成。
其中控制电路可生成各类时序信号，能够协调电路工作，还可监测系统运行情况；信号处理电路可对发射信号（如有序发射各类信号）与接收信号（如放大、降噪处理等）进行处理；换能器即人们常说的探头，可进行电/声转换，发现电脉冲驱动生成声波后向特定诊断位置进行发射，而人体反射回波又可经换能器作用转为电信号；图像处理器可依据成像算法重构人体图像；发射或接收电路能够控制换能器工作方案，动态聚集各类技术，以完成电路控制；图像输出器具有显示、打印、存储、记录、传输图文作用；电源可为超声诊断器械提供电能。
超声诊断的基础和原理
多无症状，体检发现；大血管瘤可有继 发症状，继发于肿块内出血，压迫或罕见的 破裂所致的腹腔内出血。
★声像图表现
好发部位：肝边缘、临近血管处 病变形态：类圆形、不规则形 病变边界：境界清晰、边缘裂开征（血管出入） 病变回声：高回声（筛网状结构）
→
2、低回声型
回声低于正常肝实质，如肾髓质，小肝癌。 组织成分单一均匀，声学界面少，回声少。
3. 等回声型
与肝实质回声相等，如肝脏、子宫。组 织成分稍多，声学界面多，回声多。
4、高回ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型
回声高于肝实质但不伴声影,如肾窦、肝血管 瘤。组织成分杂乱，声学界面多，回声多。
高回声型
5、强回声型
三维超声
声束在互相垂直的3个方向进行扫描， 电脑技术合成组织的立体三维图像
胎儿三维超声
胎儿三维超声 唇裂
超声造影－革命性进步
可以反映组织的微循环灌注过程 反映病理形态学改变－－病理生理过程迈进
人体组织的声学分型
无回声、低回声、等回声、高回声、强回声
1、无回声型 均匀的液性物质，如尿液、胆汁、血液等。这些 物质内部不存在声学界面，不产生回声。
低回声、混合回声
病变血流：血流信号少见，部分见静脉血流 特殊表现：低回声型者内强回声分隔；
靠近腹壁较大肿块受压变形
边缘裂开征
高回声 筛网样结构
血流信号少
肝巨大血管瘤
★原发性肝细胞肝癌
病因：病毒性肝炎和肝硬化、化学致癌物质、 肝血吸虫病
临床：肝区痛，腹胀、腹痛、食欲减退、体 重减轻、血AFP ↑
M型超声和B型超声
超声诊断仪基本原理及其结构
超声诊断仪基本原理及其结构超声诊断仪是一种利用超声波通过人体组织的原理来进行诊断的医疗设备。
它能够实时获取人体各个部位的图像，从而帮助医生诊断病情。
超声诊断仪的基本原理是利用超声波在不同组织中传播的速度差异来成像，其结构主要由传感器、信号处理器和显示器等部分组成。
超声诊断仪的基本原理是利用超声波在人体组织中的传播和反射特性来成像。
超声波是一种频率高于人耳可听频率的声波，它的频率通常在1-20MHz之间。
超声波在人体组织中传播的速度与组织的密度有关，不同组织的声阻抗差异会导致超声波的反射、折射和散射等现象，从而形成各个组织的超声图像。
超声诊断仪的主要结构包括传感器、信号处理器和显示器等部分。
传感器是超声波发射和接收的装置，它通常由多个谐振器组成。
当传感器通过声窗与人体接触时，谐振器会发射超声波，然后接收反射回来的超声波。
传感器将接收到的超声波信号转化为电信号后，传送给信号处理器。
信号处理器是超声诊断仪的核心部分，它对传感器接收到的超声波信号进行放大、滤波和数字化处理，然后将处理后的信号发送给显示器。
信号处理器能够根据信号的幅度、频率和相位等信息，计算出超声波在不同组织中传播的速度和方向等参数，从而生成超声图像。
显示器是超声诊断仪的输出设备，它能够实时显示出超声波在不同组织中传播的图像。
显示器通常是高分辨率的液晶显示屏，能够清晰显示出人体各个部位的超声图像。
医生可以通过观察超声图像来判断病情，并进行相应的诊断和治疗。
除了传感器、信号处理器和显示器，超声诊断仪还包括其他一些辅助设备，如超声波发生器、图像存储器和报告输出器等。
超声波发生器负责产生超声波，并将其送入传感器。
图像存储器用于存储超声图像，以便医生随时查看和比对。
报告输出器能够将超声图像和相关报告打印出来，方便医生记录和交流。
总结起来，超声诊断仪是一种利用超声波在人体组织中传播和反射的原理来成像的医疗设备。
其基本原理是利用超声波在不同组织中传播的速度差异来成像，其结构主要包括传感器、信号处理器和显示器等组成部分。
超声诊断原理及诊断基础
超声组织定征的临床应用
超声组织定征是指探讨组织声学特性与超声表 现 之 间 相 互 关 系 的 基 础 与 临 床 研 究. 研 究 方 法 有: 1). 声 速: 主 要 用 作 实 验 研 究. 2). 声 衰 减: 实 用 阶 段. 3). 声 散 射: 研 究 应 用 阶 段. 4). 超 声 估 计 组 织 弹 性: 临 床 研 究. 5). 回 声 强 度: 临 床 研 究 应 用 阶 段. 6). 声 学 参 数 测 量 与 组 织 成 分 对 照: 实 验 研 究.
7). 体 腔 内 照 影 剂: 微 泡 照 影 剂 在 心 肌 血 流 灌 注 显 像 方 面 取 得 突 破.
8). 超 声 引 导 穿 刺. 9). 术 中 超 声.
• 超声治疗 • 超 声 医 学 工 程.
心脏基础知识
心脏的内部结构及血流
• 正 常 心 脏 有 四 个 腔 室, 即 右 心 房 和 右 心 室(RA & RV), 左 心 房 和 左 心 室(LA & LV). 房 室 之 间 有 房 室 口 相 通. 房 与 房 之 间 及 室 与 室 之 间 分 别 有 房 间 隔 和 室 间 隔 相 隔.
• 它 显 示 的 信 号 不 受 探 测 角 度 影 响, 可 显 示 平 均 速 度 为 零 的 灌 注 区, 显 示 的 信 号 动 态 范 围 广, 能 显 示 低 流 量, 低 流 速 的 血 流. 不 受 混 叠 现 象 的 影 响.
彩色多普勒能量图的临床应用
• 肿 瘤 血 管 的 检 测. • 实 质 性 脏 器 血 流 灌 注 的 检 测, 可 了 解 有 无 梗 死 所 致 的
• 脉冲多普勒的最大不足是因脉冲重复频率的 影 响 而 使 所 测 血 流 速 度 受 到 限 制.
超声诊断的基本原理
超声诊断的基本原理超声诊断是一种常用的医学影像学技术，通过超声波在人体组织内的传播和回波来获取影像信息，从而实现对病变的检测和诊断。
其基本原理主要包括超声波的产生、传播、回波接收和图像显示等几个方面。
超声波的产生是超声诊断的第一步。
超声波是一种高频声波，其频率通常在1-15MHz范围内。
超声波可以通过超声波探头的压电晶体产生，晶体受到电压刺激时，会发生振动从而产生超声波。
不同频率的超声波可用于不同深度组织的成像，高频超声波适用于浅层组织的成像，而低频超声波适用于深层组织的成像。
超声波在人体组织内的传播路径决定了成像的清晰度和分辨率。
超声波在组织内传播时，会发生声束的透镜效应，从而形成聚焦和聚散的效果。
这种声束的聚焦效应可以使得超声波在特定深度形成清晰的成像平面，提高成像的分辨率和清晰度。
接着，超声波在组织内与组织结构相互作用后，会产生回波信号。
当超声波遇到不同声阻抗的组织界面时，会发生部分反射和折射，形成回波信号。
这些回波信号会被超声探头接收并传输给超声仪器进行信号处理，最终生成图像。
组织的密度和结构不同，会导致超声波在不同组织之间反射和传播的差异，从而形成不同的回波信号。
超声图像的显示是超声诊断的重要环节。
通过对回波信号的处理和分析，超声仪器可以将信号转换为灰度图像并显示出来。
通过超声图像的观察和分析，医生可以判断组织的结构、形态和病变情况，从而做出准确的诊断和治疗方案。
总的来说，超声诊断的基本原理是利用超声波在人体组织内的传播和回波来获取影像信息。
通过超声波的产生、传播、回波接收和图像显示等过程，可以实现对人体内部结构和病变的全面检测和准确诊断。
超声诊断具有无创、安全、方便等优点，已成为临床医学中不可或缺的重要手段。
超声诊断的基础和原理
超声诊断的基础和原理超声是物体的机械振动波，它的频率高于20000赫兹。
而超声诊断则是以超声为基础，将超声检测技术应用于人体，通过超声诊断仪器检测生理或组织结构的数据和形态，从而侦测人体疾病一种诊断方法。
超声诊断频率一般为1-40兆赫兹，常用频率为2.2-10兆赫兹。
本文即就超声诊断的基础和原理进行相关介绍。
一、声源、声束、声场、分辨力1.1声源声源是指能产生超声的物体，一般组成成分为压电物质。
其中，超声的放射是逆压电效应，即电能转变为机械能，而接收的过程则与放射相反。
1.2声束声束是指自声源放射出的超声波，它的传播区域通常在小立体角中。
实际操作中，可使用声束聚焦的方法将声束变细，从而使最终成像更加清晰。
1.3声场声场可分为近场和远场两种。
近场是指声束宽度均匀，但声强不均匀的声场，而远场是指声束扩散，声强均匀的声场。
1.4分辨力分辨力可分为基本分辨力与图像分辨力两种。
前者是指在测量结果中，辨别同一声束线上两个细微之处间差异的能力，根据实际测量的方向关系可继续划分为轴向、侧向与横向分辨力。
后者是指组成最终成像的分辨力，可继续划分为细微分辨力与对比度分辨力，其中，细微分辨力针对的是图像上呈现散射点的大小，对比度分辨力则是指呈现不同回声信号间细小差异的能力。
二、人体组织的声学参数1.1密度(ρ)人体内不同组织的密度是声阻抗的重要构成之一，单位是g/cm3。
需要注意的是，实际密度测定需要在活体组织血供正常时进行，否则会导致测量值缺乏真实意义。
1.2声速(c)声速是指声波在介质中的传播速度，单位是m/s或mm/us。
人体内不同组织中的声速存在差异，通常情况下，由于组成成分及含量的差别，不同组织的声速可按逐渐降低的次序呈以下排布：固体物含量高、纤维组织含量高、含水量高、体液、含气脏器中的气体。
1.3声特性阻抗(Z)声特性阻抗是密度与声速的乘积，单位是g/( cm3·s)。
该参数可简称为声阻抗，在仪器生成的图像中，不同回声的形态变化主要是受声阻抗差异的影响。
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苏州大学附属第一医院 杨俊华
超声声的应用 超声诊断与解剖学、生理学、病理学、 临床医学及比较影像学的关系
超声诊断的特点和优点
有多种显示方法，如A型、B型、M型、多普勒等； 无放射性损伤，为无创性检查技术； 具有灰阶的切面图像，层次清楚，接近于解剖真实结构； 能作动态的实时显示； 无需任何造影剂即可显示管腔结构（充液）； 有很好的分辨力，对小病灶有良好的显示能力； 能取得各种方位的切面图像，准确定位和测量病灶大小； 可检测心脏、血流量、胆囊等脏器的功能； 能及时取得结果，并可反复多次进行动态随访观察，对危 重病人可在床边检查。 缺点：由于超声的特性，不能透过气体、骨组织，有衰减 和图像伪差现象。
声场
近场与远场：声束各处宽度不等。在邻近探头的一段距 离内，束宽几乎相等，称为近场区（near field），近场 区为一复瓣区（由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成）， 此区内声强高低起伏；远方为远场区（far field），声束 开始扩散，远场区内声强分布均匀。 近场区和远场区者有严格的物理定义，它随探头工作频 率及探头发射时的有效面积而变化。
聚焦 （convergence）
声束的聚焦（convergence）：平 面型声源无论在近场区或在远场区 中声束束宽均嫌过大，使图像质量 下降。声束聚焦技术可使聚焦区超 声束变细，减少远场声束扩散，改 善图像的横向和/或侧向分辨力。 单片型探头一般在其表面加置声 透镜聚焦； 多阵元型探头需两种聚焦方法： 加置半圆柱形声透镜使声束在探头 的短轴方向聚焦（横向分辩力） ； 使用多阵元的相控发射及相控接收 使声束在探头的长轴方向聚焦 （侧向分辩力） 。
分辨力（resolution power）
⑶横向分辨力（transverse resolution）：指在与声束轴线垂 直的平面上，在探头短轴方向的 分辨力（厚度分辨力）。超声切 面图像，是一个较厚的断面信息 的叠加图像。横向分辨力是探头 在横向方向上声束的宽度。它与 探头的曲面聚焦及距换能器的距 离有关。横向分辨力越好，图像 上反映组织的切面情况越真实。
分辨力（resolution power）
⑴轴向分辨力（axial resolution）：指沿声 束轴线方向的分辨力。轴向分辨力的优劣 影响靶标在浅深方向的精细度。此分辨力 高低与发射脉冲宽度（即持续时间）有关。 通常用3～3.5MHz探头时，轴向分辨力在 1mm左右。 ⑵侧向分辨力（lateral resolution）：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，数量越多，侧向分 辨力越好，在声束聚焦区， 3～3.5MHz 探头的侧向分辨力应在1.5～2mm左右。
超声诊断发展史略
上世纪40年代初，A型超声开始应用于颅脑等显像； 49年，B型超声开始应用于腹部及四肢的显像； 54年，M型超声应用于心脏疾病的诊断； 57年，多普勒开始应用于心脏房、室间隔缺损诊断； 60年代中期至70年代初，实时超声成像应用于临床； 80年初，彩色多普勒应用于临床诊断； 90年代，三维超声成像进入临床研究阶段；DTI等。 2003年，实时动态三维超声仪已正式进入临床应用。
声源（sound source）
声源：能发生超声的物体称为声源（sound source）。 超声声源来自安置在超声探头内的超声换能器 （transducer）。 超声换能器通常采用压电陶瓷、压电有机材料或混合 压电材料组成。加以电脉冲后即转发声脉冲。
声束和声轴
声束（sound beam）：是指 从声源发出的声波，一般它 在一个较小的立体角内传播。 声束的中心轴线名声轴 （sound axis），它代表超声 在声源发生后其传播的主方 向。 如沿声轴作切面，则获得声 束平面图。 声束两侧边缘间的距离名束 宽。
分辨力 （resolution power）
诊断超声的物理特性
诊断超声的物理特性
定义
超声：为物体的机械振动波，属于声波的一种， 其振动频率超过人耳听觉上限阈值（20kHz） 者。 超声诊断：应用较高频率（1～40MHz，常用 为2.2～10MHz间）超声作信息载体，从人体内 部获得某几种声学参数的信息后，形成图形 （声像图、血流流道图）、曲线（A型振幅曲 线、M型心动曲线、流速频谱曲线）或其他数 据，用以分析和诊断临床疾病。
近场与远场
D：声源直径；θ：扩散角 近场区的长度（l）与声源的面积（r2）成正比，而与超声的波长（λ）成 反比。 即：lmm＝ r2(mm2)/λmm， 或lmm＝ r2(mm2) · f(MHz)/C(mm/s) 其中C ≒1.5×106mm/s 远场区声束扩散程度的大小亦与声源的半径及超声波长有关，用θ代表半 扩散角时，则：Sinθ ＝1.22 λ/D，或Sinθ ＝0.61 λ/r 显然， θ愈小，声束扩散愈小。 超声波指向性优劣的指标是近场长度和扩散角。
分辨力（resolution power）
2、图像分辨力：是指构成整幅图像的目标分辨力。 ⑴细微分辨力：用以显示散射点的大小。细微分辨力与接 收放大器通道数成正比。而与靶标的距离成反比。故采 用128独立通道的发射——接收放大器，获得-20dB的细 小光点的细微声像图。 ⑵对比分辨力：用以显示回声信号间的微小差别。一般为40～-60dB间，在采用数字扫描变换技术（DSC）后，可 获得优越的对比分辨力。
分辨力（resolution power）
1、基本分辨力：指根据单一声 束线上所测出的分辨两个细小 目标的能力。正确分辨力的测 定系两个被测小靶标移动至回 声波形与波形间在振幅高度的 50%处（-6dB）能分离时，此 时两小点间距为确切分辨力。 ⑴轴向分辨力；⑵侧向分辨力； ⑶横向分辨力。 （注：上图两波型间振幅大于 50%；下图两波型间振幅小于 50%）