超声造影之基本原理篇分析
超声造影原理及临床应用简介
超声造影原理及临床应用简介1968年，Gramiak首次用生理盐水与靛青绿混合震荡液，经心导管注射，实现了右心腔显影，开创了超声造影(contrast-enhanced ultrasound imaging)的先河。
随着造影剂的不断发展、超声仪器分辨率的提高以及新型成像技术的应用，超声造影的应用范围日益扩展。
(一) 超声造影原理：超声波遇见散射体(小于入射声波的界面)会发生散射，其散射的强弱与散射体的大小。
形状及与周边组织的声阻抗差别相关。
血液内尽管含有红细胞、白细胞、血小板等有形物质，但其声阻抗差很小，散射很微弱，所以在普通超声仪上无法显示。
如果人为地在血液中加入声阻抗与血液截然不同的介质(微气泡)，则血液内的散射增强，出现云雾状的回声，这就是超声造影的基本原理。
组织声学造影正是利用这一原理，静脉注入超声造影剂(含微气泡的溶液)，造影剂随血流灌注进入器官、组织，使器官、组织显影或显影增强，从而为临床诊断提供重要依据。
(二) 超声造影剂的分类：第一代造影剂：包裹空气的微泡。
微泡大小及变形性与红细胞相似，经静脉注射后可自由通过肺循环。
第二代造影剂：微泡造影剂内包裹的气体与第一代声学造影剂不同，主要为高分子量、低血液溶解度的氟碳类或氟硫类气体。
该类微泡造影剂在血液中的稳定性明显高于含空气微泡造影剂，其声学造影效果优于第一代声学造影剂。
第三代造影剂：特殊用途的微泡造影剂。
主要是通过对微泡外壳的改建，将特异性配体连接到微泡造影剂表面，通过血液循环使之到达感兴趣的组织或器官，选择性地与相应受体结合，从而达到应用微泡靶向诊断与治疗作用。
可用于血栓、炎症、肿瘤的诊断，以及基因或药物的靶向传输等。
超声分子成像是超声造影成像技术一个新的研究热点。
(三) 超声造影方法：超声造影剂给药途径：（1）静脉内注射：适用于右心、左心、心肌以及肝、肾等全身血池超声造影。
（2）主动脉内或心腔内注射：使用于通过左心导管或心脏外科手术中直接注射。
超声造影之基本原理篇课件-
系列技术
Sequoia512
• CCI: Coherent Contrast Imaging相干造影显
象技术
• CHI: Coded Harmonic Imaging编码谐波显象
谐波信号接受示意图
1.5MHZ
3.0MHZ
超声造影原理
采用微气泡注入血流提高声压反射系数 (Ra);
空气与血浆间Ra为99、95%,红细胞与 血浆间Ra仅1.3%;
常用谐波造影成像技术
目前 国内
• PI: Pulse Inversion脉冲反相谐波技术
常用
HDI5000
• PPI: Power Pulse Inversion－能量脉冲反相谐
波技术
iu22
• CnTI: Contrast Tuned Imaging对比造影成像
技术
Esaote
• CPS: Contrast Pulse Sequencing:对比脉冲
200-2000kPa时,微气泡破裂,气体溢出,产生宽频 高能信号,呈现受激声波发射,这一反应可用于触 发显像与失相关显像。
微泡得共振
液体中得造影剂微泡在超声场内吸收及 散射能量得同时,还以自身得固有频率 作膨胀与收缩振动。
声场频率与微泡固有频率一致时,微泡 膜振幅能量最大,产生得散射截面大于 其散射体几何截面得1000倍,BS信号强 度明显增强。
其中 ro 为微泡半径,ρ为气体密度,D为声 压,Cs 为饱与度。
在低声压得作用下,微泡具有很好得谐振 特性,即振而不破,同时产生较强得谐波信 号。
Contrast Pulse Sequencing 相干脉冲系列技术
在相干成像得基础上,采用连续发射一 组脉冲,提取来自微泡非线性二次谐波 (second harmonic)用于成像,特点就是 提高了信噪比,造影效果好 。
超声成像基本原理
超声成像基本原理
超声成像是利用超声波在物体内部传播、反射和散射的原理来形成图像的一种医学影像技术。
其基本原理是利用超声发生器产生的高频声波经由探头传入人体组织，并在组织内部发生反射和散射，然后由探头接收到反射和散射回波。
通过衡量回波的时间和强度等信息，计算机可以重建出组织的内部结构和形态。
超声波在组织内的传播速度和密度变化会导致声波在组织内的传播路径发生弯曲和折射。
当超声波遇到组织间界面时，部分能量会被反射回来，有一部分能量继续传播至下一个界面。
探头接收到的回波信号经过放大和电信号转换后，被传送至计算机进行处理。
计算机对回波信号进行时序分析，通过测量发射和接收的时间差，可以得到超声波从发射至接收的时间。
结合探头发射时的频率和声速的已知值，计算机可以计算出声波在组织内的传播路径长度。
进一步结合回波信号的强度信息，计算机可以将这些回波点按照位置和亮度加权，形成生物组织的轮廓和纹理图像。
超声成像具有无创、实时、可重复、无辐射等优点，广泛应用于医学领域，如检查妊娠、肝脏、心脏、肾脏、乳房等。
然而，超声成像的分辨率受制于超声波的频率和信号噪声，对于深部组织的成像效果较差。
因此，不同类型的超声成像仪在应用上有一定的局限性。
造影微泡共振原理
造影微泡共振原理
造影微泡共振原理主要是基于超声波的共振效应，具体来说，它涉及以下几个步骤：
1. 超声波的产生：超声波设备产生超声波，这些声波在人体组织中传播。
2. 微泡的共振：当超声波的频率与微泡的自然频率相匹配时，微泡会发生共振，即微泡会随着声波的振动而振动。
3. 增强超声波吸收：在共振状态下，微泡会产生强烈的振动，这会大大增强超声波在微泡周围的吸收。
4. 提高成像效果：由于微泡的共振，超声波的吸收增强，使得超声波的成像效果得到显著的提升。
这种共振原理使得造影微泡可以大大提高超声成像的对比度和分辨率，为医生提供更清晰的图像，以便进行更准确的诊断。
医学影像学的超声波成像原理
医学影像学的超声波成像原理医学影像学的超声波成像原理是一种非侵入性的医学诊断技术，通过利用超声波的特性来获取人体内部结构的图像信息。
超声波成像原理基于声波在介质中传播的特性，通过声波在组织中的反射和散射来形成图像。
一、超声波成像的基本原理超声波成像是通过超声波在组织中的传播和反射来获得图像信息的一种技术。
超声波是一种机械波，其频率远高于人耳能够听到的声音，一般在1-20 MHz之间。
超声波由超声发射器产生，通过组织的传播介质传播后，受到组织内部结构的反射和散射，再经过超声接收器接收和处理，最终形成二维或三维的图像。
二、超声波传播的特性超声波在组织中的传播具有以下特性：1. 各种物质的密度差异会导致超声波的反射和散射，从而形成图像。
2. 不同组织的声阻抗不同，声阻抗是指声波在两种介质之间传播时的阻力和导纳差异。
声波遇到界面时，部分能量会被反射，部分能量会被穿透和继续传播。
3. 声速不同会导致超声波在组织中的传播速度也不同，从而形成声速不连续的边界，对图像产生影响。
三、超声波成像的过程超声波成像主要包括发射、传播、接收和图像处理四个过程：1. 发射：超声发射器产生超声波，并通过体表向人体内部传播。
2. 传播：超声波在组织中的传播过程中，受到组织的反射和散射。
3. 接收：超声接收器接收反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号。
4. 图像处理：通过电子装置将接收到的信号进行放大、滤波、时域和频域分析等处理，最终形成人体内部结构的图像。
四、超声波成像技术的应用超声波成像技术在医学领域有着广泛的应用，包括但不限于以下方面：1. 产科：用于妊娠检查，检测胎儿的发育情况、胎位等。
2. 肿瘤学：通过超声波成像，可以检测和观察肿瘤的形态、大小、位置等信息。
3. 心脏病学：超声心动图是诊断心脏疾病的重要工具，能够观察心脏的结构和功能。
4. 血管学：超声波可用于检测血管狭窄、动脉粥样硬化等疾病。
5. 泌尿系统：超声波可用于检测肾脏、膀胱、前列腺等器官的病变。
超声造影原理
超声造影原理超声造影是一种利用超声波对人体进行成像的技术，它在临床诊断中有着广泛的应用。
超声造影的原理是利用超声波在不同组织和器官中的传播速度不同，从而形成对人体内部结构的成像。
下面将详细介绍超声造影的原理及其应用。
首先，超声波是一种机械波，其频率高于人耳能够听到的声音，通常超过20kHz。
超声波在人体组织中的传播速度取决于组织的密度和弹性。
密度越大、弹性越高的组织，超声波的传播速度越快。
因此，超声波在不同组织和器官中的传播速度不同，这为超声造影提供了成像的基础。
其次，超声造影的原理是利用超声波在不同组织和器官中的传播速度差异，通过对超声波信号的接收和处理，形成对人体内部结构的成像。
在超声造影过程中，首先会向患者注射一种超声造影剂，这种造影剂可以在超声波的作用下产生回声信号。
当超声波通过不同组织和器官时，不同组织和器官中的超声造影剂会产生不同的回声信号，这些回声信号经过超声探头接收后，经过处理形成图像。
另外，超声造影的原理还包括超声波的衍射和反射。
当超声波遇到人体组织时，会发生衍射和反射现象。
衍射是指超声波在穿过组织时发生的波束扩散现象，而反射是指超声波在不同组织和器官中的传播速度不同，从而产生反射回声信号。
通过对衍射和反射的分析，可以形成对人体内部结构的成像。
最后，超声造影在临床诊断中有着广泛的应用。
它可以用于检测心脏、肝脏、肾脏、乳腺、甲状腺等器官的病变，对于一些肿瘤、囊肿、结石等病变有着较高的诊断准确性。
此外，超声造影还可以用于引导介入手术和治疗，提高手术的安全性和成功率。
总之，超声造影是一种利用超声波对人体进行成像的技术，其原理是利用超声波在不同组织和器官中的传播速度差异，通过对超声波信号的接收和处理，形成对人体内部结构的成像。
它在临床诊断中有着广泛的应用，对于一些疾病的诊断和治疗具有重要意义。
希望本文对超声造影的原理及其应用有所帮助，谢谢阅读！。
超声造影诊断的原理和应用
超声造影诊断的原理和应用1. 超声造影诊断的原理超声造影是一种利用超声波在体内组织或器官中注入强声学异物，以改善超声图像对比度的技术。
其原理基于超声波在组织中的传播和衰减特性。
1.1 超声波的传播超声波在人体组织中传播是通过介质的振动传递声能完成的。
超声波在组织中传播的速度主要取决于组织的密度和弹性特性。
在不同组织之间传播时，超声波会发生反射、散射和折射。
1.2 强声学异物的注入超声造影剂常利用气体、液体或固体微泡来改善超声图像的对比度。
这些微泡能够在超声波的作用下振动，从而增加衰减和散射，提高信号的强度和分辨率。
1.3 声学信号的捕捉超声机会通过探头向体内发送超声波，同时接收反射回来的信号。
这些信号经过放大和滤波处理后，可以生成超声图像。
在超声造影中，注入的强声学异物会引起超声波的回声信号变化，进而形成明显的对比。
2. 超声造影诊断的应用超声造影在医学诊断中有广泛的应用，能够提供更准确、清晰的图像，帮助医生进行更可靠的诊断。
2.1 肝脏病变诊断超声造影可用于检测肝脏病变，如肝包块、肝囊肿、肝动脉瘤等。
通过注入超声造影剂，可以清晰地观察到血流动态，对肿瘤、结节的性质进行评估。
2.2 心脏病诊断超声造影在心脏病的诊断中发挥重要作用。
可以观察心脏的运动状态、心腔大小以及心脏瓣膜的功能。
在心脏手术前，超声造影也能够帮助医生评估手术风险。
2.3 乳腺病变诊断乳腺病变是女性常见的疾病，超声造影能够提供乳腺组织的高分辨率图像，帮助鉴别良恶性肿瘤，对乳腺病变的早期筛查非常有价值。
2.4 肾脏病变诊断超声造影在肾脏病变的诊断中也有重要的应用。
可以观察肾脏的大小、形态，并评估肾脏病变的性质。
在肾脏肿瘤的诊断中，超声造影还可以提供更多的信息。
3. 超声造影的优势和局限3.1 优势•安全性高：超声波无辐射，无离子辐射，对人体无损伤。
•无痛无创：不需要穿刺或剖腹手术，患者接受检查舒适。
•实时性好：可以观察到动态变化，有助于诊断和治疗。
超声造影技术的原理和应用
超声造影技术的原理和应用随着医学技术的不断进步，医学诊断工具也在不断改进。
超声造影技术是一种常用的医学诊断工具，被广泛应用于医学领域。
本文将介绍超声造影技术的原理和应用。
一、超声造影技术的原理超声造影技术利用了声波在不同介质中传播速度差异的原理。
它能够通过特殊的造影剂，使人体内的器官或组织成像更加清晰，从而更好地诊断疾病。
具体来说，超声造影技术是通过体液或者静脉注射含有空气或气体微小泡的造影剂，通过声波和造影剂之间的反射信号，来了解人体内部器官和组织的形状和位置。
声波在人体内传播的速度是固定的，但在不同的组织类型和器官之间传播的速度是不同的。
所以当声波传播时，声波在不同介质之间产生反射。
如果声波到达某个特定区域时，这个区域中存在着特定介质，则会反射一种特殊的声波信号。
而这种反射的信号就可以用来构建组织成像。
因此，超声造影技术是采用超声波来绘制组织内部的影像，其原理是利用声波与人体组织的界面反射来形成影像。
而超声造影剂，是一种能够增加声波反射信号的特殊介质，它是由小型的气体或微细颗粒组成。
超声波在与悬浮在生理盐水中的微小气泡接触时，可产生回声。
由于超声波与产生回声的气泡大小一致，因此造影剂能够帮助医生准确地探测到内部器官和组织的位置。
二、超声造影技术的应用1、心脏超声造影心脏超声是超声技术中的一种，其使用过程中通常需要将涂有超声造影剂的物质注射入人体内部的心脏中，然后通过声波的检测来获得相关的影像。
应用超声造影技术，使得心脏的诊断和治疗更加精确和有效。
2、肝脏、胆管和胰腺等器官的成像超声造影技术可以诱导超声波在体内的机体组织内反向传播。
这种技术在诊断肝脏、胆管和胰腺等器官疾病时得到了广泛的应用。
因为这些器官结构很复杂，一般情况下，必须使用超声造影剂来帮助医生获得它们的准确图像。
3、乳腺癌的诊断超声造影技术可以应用在乳腺癌的诊断上。
在采用超声造影技术时，医生通常需要先给患者注入超声造影剂，然后利用这种设计使得将病变和微小结节清晰地显示出来。
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微泡的非线性特征
当超声场的声压达足够高时(50200kPa)，微泡内的线性共振变为 非线性共振，导致包膜膨胀与收缩 幅度的不相等，产生几倍于基波f0 的谐波。
Wilson SR, Burns PN, Muradali D,et al. Harmonic hepatic US with microbubble contrast agent: initial experience showing improved characterization of hemangioma, hepatocellular carcinoma, and metastasis 1.Radiology,2000,215:153-161.
微泡的生存时间
微泡的生存时间(longevity)
T=r2o.ρ/2D.Cs
其中 ro 为微泡半径，ρ为气体密度，D为 声压，Cs 为饱和度。 在低声压的作用下，微泡具有很好的谐 振特性，即振而不破，同时产生较强的 谐波信号。
Contrast Pulse Sequencing 相干脉冲系列技术
在相干成像的基础上，采用连续发射一 组脉冲，提取来自微泡非线性二次谐波 （second harmonic）用于成像，特点 是提高了信噪比，造影效果好 。 仪器：Sequoia512，Sequoia Paragon 等
Contrast Tuned Imaging 对比造影成像技术
百胜集团（Esaote Group）推出的CnTi 技术， 低声压实时超声造影成像技术，采用独有的 纯净波发射激励、宽动态范围和数字滤波技 术，从而可获得纯正的造影剂二次谐波实时 图像。 CnTi 技术的独特优势之一是声压可调 （0.02≤MI≤1.7）。即使直接声压（DP）在 40Kpa，MI 在0.06 以下低声压作用于微泡时， 也能通过宽动态范围放大获得理想的低噪声、 完全实时的谐波图像。 仪器：百胜Au8等
极低的直接声压DP（或极低的MI），能够有 效地保存脏器内的微泡，而不被击破，有利 于完成长时间各个切面的造影扫描。 例如，心脏多个切面多个节段心肌灌注的评 价； 肝脏多切面，不同时相、多个肿瘤的动态血 流灌注成像等。 有报道，利用这一技术，可以发现HCC 瘤内 和瘤周广泛“树状”血管影像，揭示了多普 勒超声未能发现的肿瘤血管。Wilson 等在检 查肝转移瘤时，还见到了细小血管在转移瘤 周围绕，部分不规则分支进入病灶中央的表 现。
利用造影剂微泡在声场作用下产生的非线性 效应，可明显提高检出血流信号的信噪比。 匹配谐波成像技术可更有效地接收造影剂谐 波信号。 克服了传统B型和彩色或能量多普勒超声的局 限性，并且能够实时显示实质组织的微血管 结构，显示动态的病变增强类型。
目前最常用的两种技术
CPS: Contrast Pulse Sequencing:对比 脉冲系列技术--------西门子 CnTI: Contrast Tuned Imaging对比造 影成像技术-----------百胜
谐波成像技术 自然组织谐波 造影谐波成像
基波成像（线性成像）
谐波成像（非线性成像）
声波在组织中传播
遇到规则界面，声波会发生反射和折射， 即线性传播； 遇到非规则界面，可发生波形畸变，谐 波成分增多，声衰减系数增大，即非线 性传播。
基波与谐波频率与能量
超声波传播的非线性效应
传统超声信号处理中非线性信号往往被 忽略。 超声造影剂具有较强的非线性信号特点， 探头发射声波，声波通过造影剂产生非 线性传播，波形畸变，谐波成分明显增 多，相比之下其他组织谐波成分甚少。 基波与谐波冲击造影剂微泡产生的散射 谐波强信号，但接收时，直接取2f0的谐 波信号。
2f0
f0
谐波成像
谐波造影成像技术
从组织除去或分离出线性超声信号(数 字减影),并利用微泡产生的非线性回波, 可更有效的接收造影剂谐波信号，提高 对微血流的敏感性,实时观察肿瘤实质 内微血管的血流灌注的全过程。
常用谐波造影成像技术
• PI: Pulse Inversion脉冲反相谐波技术 HDI5000
二次谐波成像技术
微气泡产生的背向散射信号中不仅含有与发 射频率相同的基波f0，还含有谐波成分nf0(其 中两倍于基波频率的谐波2f0称为二次谐波)。 在接受回波时人为抑制基波，重点接收2f0信 号，从而使背向散射信号的信/噪比值大大增 加。 利用超声造影剂的特性，以某一频率f0发射， 而以2f0频率接收由造影剂产生的二次谐波信 号，即二次谐波成像技术（2nd harmonic imaging）。
目前 国内 常用
• PPI: Power Pulse Inversion－能量脉冲反相谐 波技术 iu22 • CnTI: Contrast Tuned Imaging对比造影成像 技术 Esaote • CPS: Contrast Pulse Sequencing:对比脉冲 系列技术 Sequoia512 • CCI: Coherent Contrast Imaging相干造影显 象技术 • CHI: Coded Harmonic Imaging编码谐波显象
超声造影
基本原理篇
超声造影
是指将与机体组织声学特性不同的 物质----超声造影剂（Ultrasound Contrast Agent，UCA）注入体内，使 血液内出现明显不同的界面（即血液内 出现云雾状回声反射）来清楚地区分待 查目标与周围环境的差别，增强血流及 组织回声对比的一种超声检查方法。
超声造影基本原理
谐波信号接受示意图
1.5MHZ 3.0MHZ
超声造影原理
采用微气泡注入血流提高声压反射系数 (Ra)； 空气与血浆间Ra为99.95%，红细胞与 血浆间Ra仅1.3%； 即：空气的Ra较红细胞大75-77倍，它 们强烈的增强超声的背向散射。
背向散射信号
背向散射(Backscatter,BS)：超声波在 组织中传播遇到小于波长的界面产生散 射，朝向探头(与入射波呈180°)的散 射。 以气体成分的造影剂所产生的BS信号强 度最强。
微泡对超声波的反应
取决于入射声压的大小
<小于50kPa时微气泡对称性地压缩和膨胀，呈现 线性背向散射，信号强度随着入射声压的增加而 呈线性递增，这一反应主要用于基波显像; 50-200kPa时，微气泡非对称性地压缩和膨胀， 呈现非线性背向散射，产生共振和谐波，微气泡 的共振频率取决于入射声压、微气泡直径和外壳 弹性，这一反应可用于谐波显像; 200-2000kPa时，微气泡破裂，气体溢出，产生 宽频高能信号，呈现受激声波发射，这一反应可 用于触发显像和失相关显像。