超聲檢查基礎

1、1、什么是超聲波，它與一般聲波有什么不同？超聲是聲波的一種。但其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz）, 人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機 械振動，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率 髙，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，IT而腹部超聲成象所用的頻 率范圍在25MHz之間,常用為3s3. 5MHz （每秒振動1次為1Hz, lMHz=10eHz,即每秒振動100 萬次，可聞波的頻率在16-20, 000HZ Z間）。2、什么是超聲的頻率、聲速和波?超聲

2、和一切波動一樣，具有頻率（f）、聲速（c）、和波長（入）三個物理量， 三者之間的關系口J用下列公式表示：c二f 入。頻率（f）:單位時間內(nèi)質(zhì)點振動的次數(shù)，一般以每秒振動次數(shù)表示，以Hz為單 位，每秒振動工次為lHzo聲速（c）:單位時間波動傳播的距離，常用單位為m/s。人體軟組織平均聲速 為：1540m/s,或近似于是1500m/so波長（入八 波動傳播過程中相鄰的兩個期中，對應點的距離或相鄰的兩個波峰 或波谷間的距離，常用單位為0101。波長、聲速頻率三個參數(shù)是超聲診斷屮最常用的物理量。在人體軟組織中傳播時，超聲頻率與波t的關系如下表所示。表1 1常用超聲的頻率與波長頻率(MHz) 0.81

3、.252.53.05.07.510.015.0波 |5 (m m)1.881.200.60. 50. 30.20. 150. 13、超聲的發(fā)生和接收的原理是什么？超聲的發(fā)生是利用逆壓電效應的原理，I佃超聲的接收是利用正壓效應的原理。超 聲診斷儀的探頭里安裝著具有壓電效應性質(zhì)的晶體片，由主機發(fā)生高頻交電場， 電場方向與晶體壓電軸方法一致，壓電晶片沿一定方向發(fā)生壓縮和拉伸，當交變 屯流在20, 000Hz以上時即產(chǎn)生超聲，這種現(xiàn)象為逆壓電交應，當有回聲時，作用致電品體片上，則品體片上，則品體片產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)為正壓電效應(圖 1-1、圖 1-2) o且圖1 1正壓電效應a. 晶休未受外力時，兩側(cè)不

4、帶電荷b. 晶體受丿卡.力；c.晶體受拉力。TT.ITT圖1-2逆壓電效應&晶體兩側(cè)加電場吋，長度伸展c. 晶體兩側(cè)加與相反的電場吋，長度壓壓縮。超聲在介質(zhì)屮傳播的過程屮，遇到不同聲阻抗的界而，反射M來的聲能到達壓電 晶片。根據(jù)正壓電效應的原理，回聲的機械能變?yōu)殡娔?，主機再將其轉(zhuǎn)變的電信 號經(jīng)過處理，放大在熒光屏上顯示出來。當電信號顯示為振幅高低不同的波型時 即為A型超聲診斷法，顯示為點狀回聲掃描吋即為M型超聲診斷法。顯示輝度不 同的點狀冋聲進而組成圖象時即為B型超聲診斷法。顯示超聲的多普勒(Doppler)效應所產(chǎn)生的差頻時即為D型超聲診斷法；以上也分別為超聲示波、 超聲點狀回聲掃描、超聲顯

5、象和超聲頻移等診斷法。4、什么是超聲換能器?換能器是將一種物理能量變?yōu)榱硪环N物理能量的器件。凡能將其它物理能量轉(zhuǎn)變 為超聲能量的器件均為換能器。超聲診斷儀的探頭里安裝著具冇壓電效應性質(zhì)的 晶體片。能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷?，又能將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。完成物理能量的轉(zhuǎn)變。所以，又將探頭為換能器。醫(yī)用超聲診斷儀探頭冇多種形式，但英基本結構一致。 還可根據(jù)需要制成使用功能不同，超聲頻率不一的各種各樣的探頭。5、什么是聲阻抗，人體止常組織的聲阻值是多少？聲阻抗是表示介質(zhì)聲學特性的一個重要物理量。聲阻抗（Z）等于介質(zhì)的密度（P） 和聲速（C）的乘積，聲Z二PXC,當P的單位是g/cm3吋，聲阻抗的單位是瑞利。 人體

6、止常組織的聲阻抗見下表。表1-2人體正常組織的聲阻抗組織器官密度 g/cm3Sm/ 聲速聲阻抗（X 105 瑞 利）大 腦1.03815401. 588小腦1.03014701.514|脂肪0. 95514761.410|軟組織1.01615001.590肌肉1.07415681.648肝臟1.05015701.648腎臟1560顱骨1.65833605. 570胎體1.02315051.579羊水1. 01314741.463 |血液1.05515701.656眼晶體1. 13616501.874|肺及腸腔氣 體0. 001293320.0004286、什么是超聲的束射性?當聲源的直徑茯大丁

7、傳播介質(zhì)內(nèi)的波長時，超聲的能量高度集屮，成束狀前傳達 室播，這就是超聲波的束射性。從聲源發(fā)出的超聲波最近的一段聲束兒乎平行, 這段區(qū)域為近場區(qū)。遠離此區(qū)后，聲朿向前稍有擴散，為遠場區(qū)。擴散的聲朿與 平行聲束間形成的夾角叫做擴散角（8），如圖1-3。Si3rf 聲源 w：圖1-3超聲場擴散角示意圖從上圖可以看出，半擴散角愈小，束射性愈好，則方向性愈強，探測效果愈好, 從公式屮可以看出，探頭的半徑r愈大，則半擴散角就愈小。7. 什么是超聲反射與折射？當聲波從一種介質(zhì)向另一種傳播吋，如果兩者的聲阻抗不同，就會在其分界面上 產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象，使一部分能量返冋第一種介質(zhì)。另一部分能量，穿過界面 進入第

8、二種介質(zhì)，繼續(xù)向前傳播。當兩種不同介質(zhì)的聲阻抗差達到此為止0.1% 時，便能產(chǎn)生超聲反射。如果界面的盡寸大于聲束的直徑為大界面，這時其反射規(guī)律遵循兒何學的反射定 律，即；反射角（B）等于入射角（。）。顯然，當超聲的入射角大于0。吋， 曲于反射角等于入射角，反射的聲束就不能被一探頭全部接收。當入射角接近 0時，反射的聲束就可全部為同一探頭所接收，所以，在超聲診斷中，應注意 手法，不斷地轉(zhuǎn)動或側(cè)動探頭，使入射聲束方向與被探測臟器的表而垂直，以期 得到盡可能多的冋聲。（圖1 4）8、什么是超聲的繞射和散射？繞射。聲波在傳播過程中，如遇到直徑小于超聲半個波長的障礙時，其聲波會繞 過障礙物而繼續(xù)傳播為繞

9、射。如障礙物直徑比波長的1/2小，則繞射現(xiàn)彖更為明 顯。所以，診斷用的超聲波儀器，常規(guī)要求對探測的對象加以選探，以使波長較 被探測對象小很多，使繞身現(xiàn)象不顯著或很小發(fā)生，從而提高分辨分。散射。如果界面的尺寸小于聲束的直徑，為小界面。入射超聲遇到小界面時，發(fā) 生散射現(xiàn)象（圖1-5）圖1-5超聲傳播圖示a發(fā)射；b繞射；c散射9、什么是超聲的吸收和衰減？超聲在介質(zhì)的傳播過程中，將隨著傳播距離的增加而減小，這種現(xiàn)象為超聲的衰 退減。衰減的原因主要有兩個方面：超聲在其傳播過程中由于反射和散射，使其一部分 聲能偏離其探測方向，而造成探測方向上聲能的減小。另一方而是介質(zhì)的吸收作 用，將一部分聲能轉(zhuǎn)化成另一種

10、能量（往往是熱能），而使聲強減小。衰減為反 射、散射及吸收等效應的總和。由于介質(zhì)對超聲能量的這種吸收和衰減作用，同樣的組織在不同的距離上所得到 的回聲強度就不同，這一點在分析不同濃度界血回聲強度上，應加以注意。衰減的強弱通常用衰減系數(shù)來表示，其單位dB/cm,即經(jīng)過lcm距離超聲能量減 小的分貝數(shù)。不同的介質(zhì)不不同的衰減系數(shù)。不同頻率的超聲波，介質(zhì)對它的衰 減也不相同。一般認為：人體軟組織的衰減系數(shù)與頻率成正比。所以頻率低的超 聲波其穿透力要強一些，反之，其穿透力弱些。10、什么是超聲的分辨力？超聲的分辨力是指超聲診斷儀能夠區(qū)分兩個相鄰界而的能力。分為軸向、側(cè)向和 橫向三種分辨力。（1）軸向分

11、辨力。是指在超聲束軸線上，能分辨兩點（兩個病灶）間的最小縱 深距離。這與脈沖寬度有關（脈沖寬度二脈沖時間X超聲聲速）。只有當兩上障 礙物（或病灶）相躡大于脈沖寬度的1/2時，超聲才能分別產(chǎn)生兩個回聲?？谇?用陶瓷制成的壓電晶片脈沖寬度大約為1 H s向分辨力為1mm左右。（2）側(cè)向分辨力。是指垂直于超聲束軸線平面上與線陣探頭軸方向一致的軸線 上，能分辨相鄰兩點（兩個病灶）間的最小距離。側(cè)向分辨力與超聲束直徑有關, 只冇當超聲束直徑小丁兩點距離時，才能把這兩點顯示出來。否則形成一個回聲。 在近場處的超聲束與換能器直徑大相同，遠場的超聲束寬度隨著擴散角擴大而增 大。因此，其側(cè)向分辨力也隨著傳播加大

12、下降。如采用電子聚焦，則側(cè)向分辨力 口J大大得到改進。(3) 橫向分辨力。為與側(cè)向分辨力在一平面上，是相互垂方向軸線上的分辨力。 可用焦聲透鏡獲得改善。11、何謂超聲儀的靈敏度？靈敏度是指在某一具體條件下能夠探測出界面聲阻抗改變甚小的界面也能發(fā)牛 反射,靈敏度低需要界要的聲阻抗差較大進才能有冋聲。靈敏度與許多因素有關, 就儀而言，“輸出”越大，放大器的“增益也越大，“抑制越小，則靈敏度越高, 反Z則靈墩度就低。在探測過程中，應根據(jù)臟器的不同和病灶的聲學性質(zhì)不同， 不斷地調(diào)整靈敏度，才能取得理想的切而圖，冇利于不同病變的鑒別。12、什么是A型、B型和M型超聲診斷儀？(1) A型超聲譙儀是用幅度調(diào)

13、制型進行診斷的和屮方法，由于幅度(amplitude) 一詞的英文單詞第一個字母為A,故A型超聲診斷。以回聲振幅的高低和波數(shù)的 流密顯示。縱坐標代表回聲信號的強弱，橫坐橫代表回聲的時間(距離)。常用 A型越聲診斷儀測量組織界而距離，臟器大小，鑒別病變的聲學性質(zhì)，結果比較 準確。(2) B型超聲診斷是輝度調(diào)制型，因brightness modulation詞組的第一個字 母為B,故B型超聲診斷。以點狀回聲的亮度強弱顯示病變?；芈晱妱t亮，回聲 弱則暗。當探頭聲束按次序移動時，示波屏上的點狀回市與Z同步移動。由于掃 描形成與聲束方向一致的切而回聲圖，故屈丁二維圖彖，具冇真實性強、直觀性 好、容易掌握

14、和診斷方便等優(yōu)點。按成象的速度，可分為慢速成彖法和快速成彖 法。慢速成象只能顯示臟器靜態(tài)解剖圖象，圖象清晰、逼真、掃描與檢查的空間 范圍較人至甚小?？焖俪上竽茱@示臟器的活動狀態(tài)，也為實時顯象診斷法，但所 顯示的面積較小。(3) M型超聲診斷儀是一種單軸測量距離隨著時間變化的曲線，用于心臟檢查 為單聲束超聲心動圖。它把心臟各層結構的反射信號以點狀冋聲顯示在屏幕上。 當心臟跳動吋，這些點狀回聲作上下移動。此時，在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上加入一 對代表時間的慢掃描鋸齒波，使這列點狀冋聲沿水平方向緩慢掃描，顯示心臟各 層的運動回波曲線。圖象垂直方向代表人體深度，水平方向代表時間。由于探頭 位置同定，心臟有規(guī)

15、律地收縮和舒張，心臟各層組織和探頭間的距離便發(fā)生節(jié)律 改改變。因而，反冋的超聲信號也同樣發(fā)生改變。隨著水平方向的慢掃描，便把 心臟各層組織的回聲顯示成運動的曲線，即為M型超聲心動圖。在新式的超聲診斷儀中，一臺儀器往往可雙重顯示或多重顯示，即在同一屏幕上 能分別顯示B型、M型、A型和D型的多種組合，可提供更可靠的診斷信號。13、什么是深度（時間），增益補償（T、G、C或S、T、C） ?超聲在人體傳播時，由于吸收和衰減，使近距離的回聲強，遠距離的回聲弱。1MHz 的超聲信號在人體內(nèi)傳播1cm,衰減ldBo為了適應診斷的需要，能得到深淺部位相同質(zhì)量的圖象，必須抑制某處的強冋聲、 增強某處的弱回聲、設

16、置時間、增益控制電路，也為時間、增益補償電路（T、G、 C） O時間，T、G、C系統(tǒng)，從總的衰減角度考慮，以時間（即深度）函數(shù)予以補償， 使條件相同的病變于不同的深度處獲得甚為相近的圖彖表現(xiàn)，進行對比，尚可將 深部的低回聲提升，使之顯示。但使用了 T、G、C系統(tǒng)而失去了對組織衰減的提 升，使之顯示。所以，有一部分學者主張使用非T、G、C系統(tǒng)。然而，使用T、 G、C系統(tǒng)者占多數(shù)。有的儀器具有兩種功能兼?zhèn)涞南到y(tǒng)裝置。14、何謂聚焦式聲束？常采用哪兒種聚焦方式？非聚集式聲束其側(cè)（橫）向分辨力等于基大于聲源的直徑。因而其空間的噪聲增 大，而其組成圖形的點狀回聲粗糙，使細小結構不易辯認。為了提高圖象的清

17、晰 度，并聲束進行聚集，B型成象系統(tǒng)中多使用聚集式聲束，現(xiàn)代儀器采用了多種 聚焦方式，一般彩以下幾種。（1）機械聚集。利用光學上同樣的原理，使用聲透鏡凹而品片制成聚集探頭以 達到聚集聲束的方法（圖1-6）圖1-6機械聚集探頭示意圖上圖為凹面晶片制成的探頭；下圖為平面型晶片加聲透鏡制成的探頭。（2）短軸聚集。對于多晶片的線陣探頭，把晶片的縱軸方向叫做短軸，而把晶 片排列的方向為長軸。在短軸方向上，往往采用凹面晶片聚集或聲透鏡聚集方式, 使得切面變薄，防止信息的重疊。（圖1-7）（3）長軸電子聚集。通常應用電子聚集方式，即接收電子相控延遲，組成球面 型聚集（即相控陣電了聚集）與非球同聚集，前者僅有

18、一個焦點，后者可在全部 深度范圍內(nèi)均具冇接聲束的聚集效果，大大捉出儀器的側(cè)向分辨力。（4）動態(tài)聚集電子聚集雖然可以使焦點附近區(qū)域的波束變細，但非聚集區(qū)的波 朿依然很多寬。為此，在電路屮采用了動態(tài)聚集的方法，使波束在處深度范圍都 得以聚集。取得焦點越多成象速度慢。15、超聲成象屮常見哪些偽差？ 超聲成象屮的各種偽差冇以下幾種。(1) 速差(全反射)聲影。由丁超聲從聲速較低的介質(zhì)進入聲速較大介質(zhì)，在 入射角超過臨界角時，在圖象上岀現(xiàn)聲影。應與結石、骨骼產(chǎn)生的聲影相區(qū)別。 速差聲影多發(fā)牛在組織或臟器的兩側(cè)邊緣部位，如膽囊或囊腫的兩側(cè)邊緣處，羊 水中胎頭的兩側(cè)緣處，鞘膜積睪丸兩側(cè)邊緣處等。(2) 多次

19、反射造成的假界面。超聲經(jīng)過衰減甚小的區(qū)域而遇到一個較平的界耐 用，可在這個界而上將超聲反回探頭，并出現(xiàn)多次反復。在圖象上則表現(xiàn)為臟器 的前壁下方的條狀多層平行回聲。如探測充盈尿液的膀胱時，膀胱前壁呈現(xiàn)多層 模糊不清的結構。(3) 聲束旁瓣造成的假界面。聲束主瓣系沿探頭面的屮心軸分布，在這個屮心 軸線的兩側(cè)尚有數(shù)對能量較弱的旁瓣，具分布方向與中心軸線間形成一銳角。旁 瓣遇到界面亦產(chǎn)生反射回聲。因其傳播途徑較主瓣長，能量又小，故對同一界面 產(chǎn)生在主瓣回聲圖形的兩側(cè)具冇光亮度其淡的淺拱形側(cè)出現(xiàn)“紗狀披肩“圖形。(4) 薄層氣體干擾的偽差。胃底或十二指腸部的薄層氣體，除其多次反射造成 假界面外，其聲影

20、可使下方組織不顯示。例如十二指腸內(nèi)薄層氣體可掩蓋其下方 的肝及朕腺頭部。在膀胱后方腸道內(nèi)，薄層氣體作為一個強反射界面，產(chǎn)生膀胱 區(qū)的多次反射。聲彖圖上膀胱的深部岀現(xiàn)另一個無回聲區(qū)，可被誤為“囊腫” 存在。(5) 低衰減區(qū)的偽差。含液區(qū)域或臟器，例如膽囊，因其后緣增強效應，而使 膽囊下方的腎皮質(zhì)及反射超過肝組織，可影響對其識別。同樣，正好在膽囊下方 的肝癌結節(jié)亦可因為后緣增強效應的掩蓋而被忽略。(6) 高衰減區(qū)的偽差。上腹部橫斷而上鐮狀韌帶以及延仲至圓韌帶部位英衰減 較多，下方組織的冋聲正常大為減少，胰腺可被掩蓋顯示不清，皮膚上的疤痕， 皮下結節(jié)及肌層的疤痕組織亦有類似的表現(xiàn)。(7) 聲束剖面?zhèn)?/p>

21、差。同一結構因聲束剖面的大小在圖象上呈不同的顯示，在聚 集區(qū)中圖象呈現(xiàn)細而清晰，在聚集區(qū)以外則變粗模糊。例如膀胱后壁如處于非聚 集區(qū)，其圖彖上稍冇不平，并非一定為后壁內(nèi)膜的不光滑。(8) 增益調(diào)節(jié)偽井。增益過低，可使低冋聲的界面顯示不清，亦可使實質(zhì)性結 構表現(xiàn)為無回聲暗區(qū)。如增益過高，噪聲增人，可掩蓋微小的病變反射區(qū)，亦可 使淺表的小囊腫誤認為實質(zhì)性腫塊。(9) 其他。例如空間定位偽差、圖形的聲速失真和圖形切面厚度中的信息16、什么是多普勒效應?當聲源與聲接收器Z間冇相對運動時，接收器所接收到的聲波的頻率就會發(fā)生改 變，這種物理現(xiàn)象為多普勒效應。根據(jù)上述情況作以下的解釋（圖1-8），設蘆源發(fā)出

22、聲波的的頻率為f,當聲源 與聲接收器相對靜止吋，rtrT聲波以速度c向前傳播，聲接收器在單位吋間里所 收到波的個數(shù)也正好是f個，即收到的聲波頻率仍是f。當聲接收器以某一速度 向著聲源運動時，情況就不完全一樣。設在單位時間里聲接收器運動到了如圖所 示位置，則在這段時間里，聲接收器所收到的波的個數(shù)比靜止狀態(tài)時要多。換句 話說，聲接收器收到（感覺到的）頻率增高了，當反向運動時，聲接收器收到的 聲波的頻率要降低。相對運動的速度愈高，則收到的聲波頻率改變愈人。醫(yī)學上 利用這種超聲多普勒效應，來測定人體器官的運動狀態(tài)，如心臟、血管和胎心等 的活動。圖1-8多普勒效應示意圖17、為什么在顯示吋會遺漏有價值的回聲信號?（1）聲影的遮蓋；（2）探測方法不當，聲束偏離了垂直入射；（3）不適當?shù)卣{(diào)節(jié)掃查及靈敏度控制鈕。18、如何保護超聲顯象儀？ 超聲顯象儀屬精密電子儀器，為