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超全的超声诊断学课件
超声诊断学
第一章绪论
超声诊断学(UltrasonicDiagnosis):包括超声显像、普通X线诊断学、X线电子计算机体层成像(CT)、核素成像、磁共振成像(MRI)等,是以电子学与医学工程学的最新成就和解剖学、病理学等形态学为基础,并与临床医学密切结合的一门比较成熟的医学影像学科,(既可非侵入性地获得活性器官和组织的精细大体断层解剖图像和观察大体病理形态学改变,亦可使用介入性超声或腔内超声探头深入体内获得超声图像,从而使一些疾病得到早期诊断。
超声诊断学的主要内容:1、脏器病变的形态学诊断和器官的超声大体解剖学研究;
2、功能性检测;
3、介入性超声(Interventionalultrasound)的研究;
4、器官声学造影检查;
超声诊断学的特点:
1、超声波对人体软组织有良好的分辩能力,有利于识别生物组织的微小病变。
2、超声图像显示活体组织可不用染色处理,即可获得所需图像,有利于检测活体组织。
3、超声信息的显示有许多方法,根据不同需要选择使用,可获得多方面的信息,达到广泛应用。
超声诊断学的优点:
1、无放射性损伤,为无创性检查技术;
2、取得的信息量丰富,具有灰阶的切面图像,层次清楚,接近解剖真实结构;
3、对活动界面能作动态的实时显示,便于观察;
4、能发挥管腔造影功能,无需任何造影剂即可显示管腔结构;
5、对小病灶有良好的显示能力;
6、能取得各种方位的切面图像,并能根据图像显示结构和特点,准确定位病灶和测量其大小;
7、能准确判定各种先天性心血管畸形的病变性质和部位;
8、可检测心脏收缩与舒张功能、血流量、胆囊收缩和胃排空功能;
9、能及时取得结果,并可反复多次进行动态随访观察,对危重病人可床边检查;
10、检查费用低廉,容易普及。(优势:无创,精确,方便)
超声诊断发展简史:探索试验阶段:1942年(连续穿透式)
临床实用阶段:50年代(脉冲反射式)A型、B型、M型、D型
开拓性前进阶段:60年代
飞跃发展阶段:70年代产生两个飞跃,灰阶成像和实时成像
现代超声的里程碑—软组织灰阶成像(第一次革命)
80年代数字扫描变换(DSC)、数字图像处理(DSP)等;彩色多普勒血流显像(CDFI)研究成功。反映功能的基础。(第二次革命)
90年代心脏和内脏器官的三维超声成像、彩色多普勒能量图(CDE)、多普勒组织成像(DTI技术)、血管内超声、实时超声造影技术、介入性超声和超声组织定征等均有显着的新进展。
气泡造影剂的分布状态及灌注全过程(第三次革命)
超声诊断总的发展趋势是:在显示空间上从单维空间探测发展到二维超声显示—三维空间的立体超声图像。
实时(real—time):使静态―――动态图像,其扫描速度超过24帧。
第二章超声诊断的基础和原理
1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[20000赫(Hz)或20千赫(kHz)]者。<20Hz:次声波
20--20000Hz:可闻波
>20000Hz:超声波(ultrasound)
诊断用超声频率范围为2MHZ—10MHz,1MHz=106Hz
2、声波(defintion):物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中传播,且引起人耳感觉的波动。
3、振源:声带,鼓面。介质:空气,人体组织接收:鼓膜,换能器
4、超声诊断:应用较高频率超声作为信息载体,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,用于分析临床疾病。在声像图等引导下,可作各种穿刺、取活检、造影或作治疗(介入性超声),亦属于广义的超声诊断范畴。
二、声源、声束、声场与分辨力
声源(soundsource):能发生超声的物体,又名超声换能器(transducer)—探头。
声束(soundbeam):是指从声源发出的声波。
声束的聚焦(convergence):平面型声源无论在近场区还是在远场区中的束宽过大,为提高图像质量,在探头表面加置声透镜聚焦。
声场:超声场是在介质中有声波能量存在的范围,其强弱用声压和声强来表示。
不同的超声源和传播条件形成不同的能量分布。
近场:在邻近探头的一段距离内,束宽几乎相等,称为近场区,此区内声压和声强起伏变化大,是超声诊断中的死区。
近场的长度与声源的尺寸、频率和介质有关。
远场:在远离探头的一段距离内,声束开始扩散,远场区内声场分布均匀。
分辨力(resolutionpower):分为两大类
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。
1)轴向分辨力(axialresolution):指沿着声束轴位方向上不同深度超声仪可以区分的两个目标的最小距离。通常用3-探头,分辨力在1mm。探头的频率越高,分辨力越高,但穿透力越低。
2)侧向分辨力(lateralresolution):指在与声束轴位方向垂直的平面上,在探头长轴方向的分辨力,即是可区分两个点目标的最小距离,取决于声束的宽窄,声束越窄,分辨力越高。
3)横向分辨力(transverseresolution):指在与声束轴位方向垂直的平面上,在探头短轴方向的分辨力。横向分辨力越好,图像上反映组织的切面情况越真实。
2、图像分辨力:是指构成整幅图像的目标分辨力。
1)细微分辨力:用于显示散射点的大小。
2)对比分辨力:用于显示回声信号间的微小差别。
3、多普勒超声分辨力:是指多普勒超声系统测定流向、流速及与之有关方面的分辨力。
1)多普勒侧向分辨力:与基本分辩力相同。
2)多普勒流速分布分辨力
3)多普勒流向分辨力
4)多普勒最低流速分辨力
4、彩色多普勒分辨力:1)空间分辨力2)时间分辨力
三、人体组织的声学参数:密度(ρ)声速(c)
波长:声波在完成一次完全振动的时间内所传播的距离。
声特性阻抗(Z):表示介质传播超声波的能力。介质中某点的声压P与质点振动速度V之间的比位该点的声阻抗Z,Z=ρ*C(kg/m2s)
界面(boundary):两种声阻抗不同的物体接触在一起时,形成的界面。
四、人体组织对入射超声的作用
散射(scattering):小界面对入射超声产生
反射(reflection)
折射(refraction)
全反射totalreflection)绕射(diffraction)
会聚(convergence)发散(divergence)
衰减(attenuation)
多普勒效应(Dopplereffect):
反射与散射的区别:大介面
回声强
有方向性及角度依赖
显示脏器轮廓外形和内部粗大的管道结构
吸收衰减原因:介质的粘滞性、导热性、温度等,超声波机械能变为热能被组织吸收(absorption)
声束发散,能量的散射及反射,使声能损耗,衰减(attenation)
会聚和发散:声束在经越圆形低声速区后,可致声束会聚。(高速区—发散)
超声特性:多普勒效应(血流中的红细胞时多普勒超声检测血流的基础。)
声强(acousticintensity):空间峰值时间平均声强(SPTAI),在生物效应中最重要,<100mW/cm2
EDA510(k)超声诊断声强使用数据
名称声强使用极限值(SPTAImW/cm2)
心脏430
周围血管720
眼球17
胎儿及其他94
超声诊断的安全因素:在人体组织中对超声敏感者有中枢神经系统、视神经、视网膜、生殖腺、早孕期胚芽及3个月内早孕、孕期胎儿颅脑、胎心等。
对这些脏器的超声检查,每一受检切面上其固定持续观查时间不应超过1分钟。
超声的生物效应:高能量的超声波作用于生物组织,由于机械、热、空化等效应导致生物组织特性的改变称超声生物效应。
机械、热效应—用于细胞按摩,理疗—5w/cm2
空化效应——用于碎石、治疗肿瘤50W/cm2
一、脉冲回声式(pulsedechomode)
基本工作原理:发射短脉冲超声—接收放大—数字扫描转换技术(使各种任何扫查型式的超声图转换成通用的电视制扫描模式)—显示图形。
A型(Amplitudemodulation):振幅调制型
B型(Brightnessmodulation):辉度调制型
M型(time-motionmode):活动显示型
差频回声式:D型(Dopplermode)
差频示波型
彩色多普勒型(ColorDopplerflowImaging)
三、时距测速式:不用多普勒原理,而直接用短脉冲超声测定一群红细胞在单位时间内所流动的距离,从而算出流速。
四、非线性血流成像:超声造影
M型超声基本原理:将回波强度加到显示器的控制极上作辉度调制,代表深度的时基线加到垂直偏转板上,而在水平偏转板上加一慢变化的时间扫描电压,使深度的时基线以慢速沿X方向移动,故静止目标的显示像是一条水平亮迹,摆动着的单M型显像为一正弦曲线。
M型超声诊断仪:将沿声束方向各反射点位移随时间变化而显示,是一种以光点亮度来表示反射声信号强弱的仪器。
将立体图象以投影图或***图表现在平面上的显示方式,可从各个角度来观察该立体目标。
1、三维表面成像2、三维透明成像3、三维多平面成像4、三维血管成像
频谱多普勒:多普勒超声脉冲波进入人体后,将产生一系列复杂的频移信号,这些信号被接收器接收并处理之后,还必须经过适当的频率分析和显示,方能转变为有用的血流信息。
1、多普勒频谱分析:利用数学的方法对多普勒信号的频率、振幅及其随时间而变化的过程进行实时分析的一种技术。
2、多普勒频谱显示:多普勒信号经过频谱分析之后,通过两种方式加以输出,一种是音频输出,另一种是图象输出。
3、多普勒音频输出:多普勒的发射和接收频率均为超声,但其频移的数值常为1--20干赫,恰为可闻声。故频移信号被放大后输入扬声器中,成为音频信号。
4、多普勒图像输出:频谱显示是多普勒频移信号图象输出的主要方式。
(一)连续多普勒(CW):探头用双晶片,一个连续发射脉冲波,另一个连续接收并转换成电信号和放大,经过基本电路的处理,即可在显示器上得到多普勒频移随时间变化的图谱。
(二)脉冲多普勒(PW):其超声脉冲波的发射与接收均以一个探头进行,它是在一选择性的时间延迟后,才开始接受回声信号。
彩色多普勒血流显像:由脉冲多普勒系统、自相关器和彩色编码及显示器等主要部分组成,它在频率分析和显示技术方面作了重大改进。
彩色编码显示:彩色编码就是用不同的颜色来表示声信号的幅度的一种显示方式,所显示的彩色并不反映目标真实的颜色,是伪彩色。
彩超的概念
狭义上指彩色多普勒血流显像(CDFI)
广义上包括:彩色多普勒速度图(CDV)彩色多普勒能量图(CDE)
彩色多谱勒能量速度图(CCD)彩色多普勒组织成像(CDTI)
经颅彩色多普勒血流显像(TCD)彩阶B超(CSBU)
彩超和伪彩的区别:伪彩—灰阶到彩色变换,对二维灰阶图像进行彩色编码处理,用于彩色增强,可以提高图像的分辨力,丰富影像层次,增加实感,提高B型超声对病理组织变化的可视度。
彩超主要对血流,伪彩主要对灰阶图像。
超声新技术:自然组织谐波成像(Nativetissueharmonicimaing,NTHI)
多普勒组织成像:(Dopplertissueimaing,DTI)
三维超声成像
超声造影:可以增强图像的显现力。
原理:声波在组织中非线性转播时产生多倍于发射频率(基波)的信号。
应用:增强心肌和心内膜显示
增强细微病变的显示力
增强心腔内声学造影剂回声
增强彩色多普勒信号
帮助鉴别肝内血管,了解肝内细小血管病变
组织多谱勒超声
多普勒组织速度图(DTV):是对室壁运动的速度快慢及方向进行彩色编码。将朝向探头方向运动的速度信息编码成暖色。运动速度由低到高依次被编码成红色、橙色和白色;背离探头运动的心肌被编码成冷色,运动速度由低到高依次被编码成蓝色、浅蓝色和白色。无色表示无心肌运动。
多普勒组织能量图(DTE):是对心肌组织反射回来的多普勒信号强度(振幅)的显示。以多普勒信号振幅的平方值表示能量。频率曲线,将曲线下的面积进行彩色编码,形成二维彩色心肌组织运动的图像,即能量图。多普勒信号强度与心肌内反射体的数量有关,而与多普勒的频移值大小无关。因此,能量显示方式不受心肌运动的速度和角度的限制
DTI能量图:主要用于识别心肌多普勒信号的强度和范围,在心肌造影超声心动图检查时,根据能量信号的强弱,有助于观察心肌造影剂的分布,从而了解心肌的灌注状态。
多普勒组织M型(DopplertissueM-mode):是把心肌的运动方向和速度用彩色M型的形式表现出来,其彩色编码的原理与彩色二维DTI相同,它利用M型描记的高帧率提高心肌运动速度的时间分辨率,把心动周期不同阶段心肌运动的方向、速度和持续时间表示出来。
多普勒组织脉冲型:是把心肌的运动方向和速度用脉冲形式表现出来,把心动周期不同位置和不同阶段心肌运动的方向、速度和持续时间表示出来。并可进行定量分析。对心室局部和整体功能进行评价。
超声声学造影:是经静脉注射超声造影剂进入人体,其主要优势在于能清晰显示组织的微循环血流灌注。基于此特点,超声诊断医生根据良恶性肿瘤血流灌注的差异对肿瘤的良恶性做出更准确的鉴别诊断,同时也极大地提高了早期肿瘤以及恶性肿瘤卫星病灶的检出率。它的应用是目前国际最先进的医学影像技术之一,是超声成像的一次革命性进步。它具有实时动态观察、分辩率高、无创、无X线辐射、重复性好等其他影像医学成像技术无法比拟的独特优势。
作为目前最先进的超声成像技术,超声造影被誉为无创性微循环血管造影。
它能提供比普通超声及彩色多普勒超声更丰富、更明确的诊断信息肿瘤定性诊断。
肿瘤血流灌注的差异是良恶性肿瘤临床鉴别诊断的一个极其重要的生物学特征。
超声造影能清晰显示肿瘤的微循环血流灌注特性,因此能对肿瘤良恶性做出明确的定性诊断。并可用于肿瘤介入治疗后残余活性部分的判断以及外科治疗后的随访。
微小病灶的发现:由于达到了对肿瘤微循环显影的水平,超声造影能清晰显示微小肿瘤或其他微小占位。大量研究表明其显示率甚至优于增强CT,这对早期发现癌瘤有特别重要的临床意义,尤其是肝硬化或者有恶性肿瘤病史的患者。
外周血管病变的诊断:超声造影能清晰显示血管狭窄、闭塞以及血管畸形等病变。
外伤的快速诊断:由于超声造影能清晰显示微循环的灌注,因此对于外伤引起的创伤性出血,能清晰显示出出血部位和范围。基于同样原理,超声造影亦能对手术后脏器切口处的愈合情况进行监测。
心脏功能的准确评估:因造影剂能增强整个心腔的显影,故此心内膜边缘会描绘得更加清晰,这些正是评价左心功能以及室壁节段运动功能的重要前提,同时造影剂也可以进入冠状动脉微循环。
超声造影的适应症:腹腔实质性脏器、小器官(甲状腺、乳腺)以及腹膜后肿瘤的定性诊断以及早期发现。如肝脏肿瘤术前检查可以判断卫星病灶的数目、位置,避免“抓大放小”,提高治疗效果。
血管狭窄、闭塞或血管畸形等的明确诊断,以及血栓子良恶性的判断。
外伤性疾病的明确诊断,腹部闭合性床上怀疑肝脾非完全性破裂时行超声造影可通过观察肝脾实质内是否有造影剂异常灌注、聚集进行判断。
引导和监测肝脏等实质脏器的微创介入治疗,有助于选择合适的介入治疗窗,避免直接穿刺损伤肝包膜下肿瘤而造成难以控制的出血;肾脏囊肿介入治疗前行超声造影检查可疑明确判断囊性暗区与集合系二者之间的关系。
心脏二维图像不理想、缺血性心脏病的诊断以及心脏占位病变如肿瘤、血栓等的检测。
声像图伪差(artifact)概念:是指超声显示的断层图像与其相应解剖断面之间存在的差异。表现为声像图中回声信息特殊的增添、减少或失真。
超声伪像的重要性:避免伪像可能引起的误诊或漏诊;
利用某些特征性的伪像帮助诊断,提高对特殊病变或结构的认别能力。
常见的十种:
一、混响效应:(reverberationefffect)声束扫查体内平滑大界面时产生,是多次反射的一种。
多见于膀胱前壁及胆囊底、大囊肿前壁。
可被误认为壁的增厚、分泌物、或肿瘤。
二、振铃效应(声尾):(ringingeffect):声束传播途中,声能在平薄界面与薄层气体之间的来回多次反射,逐渐衰减而使振幅下降所致的图像伪差。
彗星尾征:超声遇到金属节育器、胃肠内气体、胆囊气体等,表现为致密回声及后方多条平行的条状回声或彗星尾状反射波的征象。
三、镜面像效应:(mirroreffect):表面光滑的强反射大界面因超声反射而产生镜面(虚像)的伪差,如在横膈膜的上方即肺的部位可显示类似在肝内病灶的回声图像,这时称°膈肌效应伪差±。
四、侧壁失落效应:(lateralwallechodrop-out):即边缘回声失落。当界面与声束间角度很小或接***行时,反射的声波常不能返回而被接收,造成图象中回声消失。
五、后壁回声增强效应:(posterialwallenhancementeffect)在囊性组织或病变,后壁回声增强。
六、声影(acousticshadow)
七、侧方声影:(posterio-lateralshadowingduetorefraction):脏器或肿块后方两侧出现暗带,亦称假声影,这是由于声波穿过圆球形脏器或病灶时,入射声束其两侧边缘发生折射或全反射,而后方两侧部无回声透感过,产生暗带。
八、旁瓣效应:(sidelobeeffect)旁瓣与主瓣同时检测物体,两者回声相互重叠所形成的伪差。因旁瓣传播途径较主瓣长、能量又小,故可对同一界面产生在主瓣回声图形的两侧具有淡的浅拱形延长线。
九、部分容积效应:邻近的两个目标并列于超声束下,在声像图上可出现两者相互重叠的图像伪差。
十、折射重影效应:(duplicatedimagingeffectduetorefraction)声束经过梭形或圆形,低声速区时,产生折射现象。由于折射致使实物与图像间产生了空间位置的伪差。由于双侧的内向折射,显示两个同样的图像,并列一起,如同两个真实的结构。
思考题
1、超声诊断学的主要内容和优点
2、超声反射与散射的鉴别
3、超声显像的回声来源超声鉴别物理性质的依据是
4、超声诊断仪的类型和特点
5、彩超的概念伪彩与彩超的区别
第三章腹部超声检查的方法学
检查前准备:1、病人准备2、检查者的准备
一、超声诊断仪器的类别:常规B型超声诊断仪(通常称黑白超声仪)
彩色多普勒血流显像仪(colordopplerflowimaging,CDFI)
二、探头的种类与功能:电子扫描式和机械扫描式线阵型
凸阵型电子相控阵
机械扇型(摆动式和旋转式)穿刺式探头
腔内探头:(经直肠、经***、经食道探头)术中探头
换能器的分类
一、:有A超、M超和B超,
B超探头包括:线阵、凸阵、相控阵、环阵等。
:有连续波和脉冲波多普勒探头。
二、根据控制扫查方式::线阵型、相控阵型、凸阵型及环阵式探头。
:摆动式、旋转式探头。
三、根据晶片::A超、M超及摆动式机械探头。
:线阵型、凸阵型、相控阵型和环形阵型等。
几种常用探头的应用特点
摆动式机械扇扫探头:构成:由一块晶片组成;
原理:微型电机驱动晶片,作来扇形回摆动;
优点:成本低,容易修复;
缺点:噪声大,磨损严重。
旋转式机械扇扫探头:构成:由多块晶片组成;
原理:微型电机驱动晶片,作360度旋转;
优点:噪声小,磨损较轻;
缺点:成本高,修复较难。
线阵型探头:构成:由6-8个阵元沿一直线排列组合;每个阵元分割成若干窄条振子。
原理:阵元组依一定顺序工作,用电子开关轮番地接通,形成线性扫描。
评估:近场视野大,易受肋骨、气体影响。
凸阵型探头:构成:阵元的窄条振子被均匀分布在凸形圆弧上;
原理:同线阵,只是其波束是作扇形扫描;
评估:能避开胸骨和肋骨遮挡,无噪音,可替代机械扇扫探头。
相控阵探头:构成:与线阵类似,仅阵元数少些,故结构紧凑。
原理:通过适当调整、控制各单元激励信号的相延(或时延),以实现声速偏转。
评估:优点与凸阵相似,但旁瓣较明显。
环形相控阵探头:构成:由一系列同心的圆环形晶元体组成。
原理:适当调整、控制圆环形晶元体的激励信号和接收信号的相延(或时延),使声束聚焦的焦距作连续或步进式移动。
评估:全程横向分辨力高。
掌握四个环节:
1、熟悉仪器的性能,正确地调节各个按钮,发挥其功能;
2、掌握一些基本操作手法和程序,以获得某些理想的,规范化的图像;
3、全面地、正确地描述、记录和分析图像,确立诊断依据;
4、临床思维,综合分析提示诊断结论。
一、探测方式与途径:1、直接探测法
2、间接探测法