超声诊断学物理基础详述(powerpoint 70页)

超超 声声 诊诊 断断 学学 陈陈 晓晓 梅梅超声诊断学物理基础超声诊断学物理基础讲述主要内容提示讲述主要内容提示前言前言 超声诊断的概念超声诊断的概念 超声波的物理特性超声波的物理特性 超声诊断的基本原理超声诊断的基本原理 人体组织的声学分型人体组织的声学分型 超声诊断的基本方法超声诊断的基本方法 超声诊断的临床运用价值超声诊断的临床运用价值 一一 、 前前 言言超声医学的组成：超声医学的组成： 超声诊断学超声诊断学 超声治疗学超声治疗学 超声工程技术超声工程技术超声诊断学超声诊断学 利用超声诊断仪对人体器官疾利用超声诊断仪对人体器官疾病进行诊断的一门学科病进行诊断的一门学科超声治疗学超声治疗学 利用超声诊断仪对人体器官疾利用超声诊断仪对人体器官疾病进行治疗的一门学科病进行治疗的一门学科超声工程技术超声工程技术 就是对医用超声设备的研制和就是对医用超声设备的研制和超声生物医学基础的研究的一门学科超声生物医学基础的研究的一门学科起源和发展起源和发展 在国外在国外 1942 1942年奥地利的年奥地利的 KT DussikKT Dussik医生使医生使用用A A型超声装置用穿透法探测颅脑型超声装置用穿透法探测颅脑称为称为示波诊断法示波诊断法( (A A型超声诊断法型超声诊断法) ) 19521952年美国年美国 D H HowryD H Howry和和BlissBliss两位两位医生开始研究用超声显像法对人体疾病进医生开始研究用超声显像法对人体疾病进行诊断行诊断称为超声显像诊断法亦称称为超声显像诊断法亦称( (B B型超型超声诊断法声诊断法) )在国内在国内 始于始于19581958年年, ,上海市第六人民医院安适等上海市第六人民医院安适等人将超声诊断运用于临床人将超声诊断运用于临床, ,并成立了中国第一个并成立了中国第一个超声研究组超声研究组中国超声医学工程学会中国超声医学工程学会的前身的前身八十年代以后八十年代以后, ,超声诊断得到了迅速的超声诊断得到了迅速的发展。发展。 超声诊断超声诊断 X X射线射线 CT CT 同位素核扫描同位素核扫描 核磁共振核磁共振MRIMRI并称为当并称为当代代五大影像诊断五大影像诊断技术。它们之间各有优点技术。它们之间各有优点, ,又互为又互为补充补充, ,大大地提高了临床医学的诊断水平大大地提高了临床医学的诊断水平二、超声诊断的概念二、超声诊断的概念超声诊断超声诊断 ( (Ultrasonic examination)Ultrasonic examination) 是指运用超声波的反射原理是指运用超声波的反射原理, ,对人体软对人体软组织的组织的物理特性、形态结构及功能状态物理特性、形态结构及功能状态作出作出判断的一种判断的一种非创性检查非创性检查方法方法三、超声波的物理特性三、超声波的物理特性 概述概述 超声波同声波一样具有相同的物理特性。超声波同声波一样具有相同的物理特性。 闻声波：闻声波：人耳所能感觉到最低频率的声波。人耳所能感觉到最低频率的声波。 16200001620000HzHz 超声波超声波 ：超过人耳听觉上限的声波。大于超过人耳听觉上限的声波。大于 2000020000HzHz 诊断用超声波常大于诊断用超声波常大于2.02.0MHzMHz 1 1：穿透性和方向性：穿透性和方向性 超声波具有一定的穿透性穿透性,因而它能够达到人体组织一定的深度。而且发射的超声波是呈束状的,因而它具有明显的方向性方向性。 Cf f 穿透力穿透力 分辨力分辨力 f 穿透力穿透力 分辨力分辨力 2 2：反射、折射和散射的特性：反射、折射和散射的特性 超声波从一种介质传至另一介质的分界超声波从一种介质传至另一介质的分界面时面时, ,若若界面的长度大于声束波长（大界面）界面的长度大于声束波长（大界面）就会在就会在界面界面上产生上产生反射和折射反射和折射, ,反射的强弱与反射的强弱与介质的声阻抗差及入射角有关。介质的声阻抗差及入射角有关。 界面反射的强度由反射系数界面反射的强度由反射系数R决定决定lR=(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2l 声阻抗差声阻抗差 反射反射 l 声阻抗差声阻抗差 反射反射 l两种介质的声阻抗差相差两种介质的声阻抗差相差0.1%，就会产，就会产生明显的反射回声生明显的反射回声当入射角等于当入射角等于0时（即垂直入射）时（即垂直入射） 回声反射强回声反射强当入射角不等于当入射角不等于0时时 回声反射减弱甚至消失回声反射减弱甚至消失当入射角不等于当入射角不等于0时时 则会发生则会发生折射折射 当超声波在传播过程中遇见不规则的小界当超声波在传播过程中遇见不规则的小界面界面小于波长时面界面小于波长时 , 就会发生声波出现就会发生声波出现不规则的反射、折射和绕射不规则的反射、折射和绕射,我们把这种不规则我们把这种不规则的反射、折射和绕射称为的反射、折射和绕射称为散射散射。1RBC 2脏器的微小结构脏器的微小结构等等 3：吸收和衰减的特性：吸收和衰减的特性 超声波在各种介质的传播过程中,由于声能的吸收吸收、以及超声波的反射、 折射等多种因素,使超声波的能量逐渐被消耗而发生衰减衰减。声能衰减后声能衰减后,反射就减弱反射就减弱。从而对深部的组织深部的组织脏器进行超声检查就比较困难脏器进行超声检查就比较困难。4：多普勒效应：多普勒效应 Doppler effect 当声源与接受器之间出现相对运动时,接收到的频率与声源发射的频率间 就有一定的差异,这种频率的改变称为频移频移,发生的这种现象称为多普勒效应多普勒效应。 （心壁、血管壁、心瓣膜的活动及血液的心壁、血管壁、心瓣膜的活动及血液的流动等均具有多普勒效应）流动等均具有多普勒效应）四、超声诊断的基本原理四、超声诊断的基本原理显示屏显示屏探探 头头（换能器）（换能器）操作平台操作平台操作平台操作平台主主主主 机机机机探头换能器探头换能器主要由压电晶片压电晶片构成 压电晶片压电晶片有天然的和人工合成的 以石英石英为代表 以锆钛酸铅锆钛酸铅为代表 压电晶片压电晶片 物理特性物理特性 压电效应压电效应 可逆可逆 正压电效应正压电效应 逆压电效应逆压电效应概概 念念逆压电效应：逆压电效应： 当电能作用在压电晶片的两端,就会使压电晶片发生压缩或拉伸压缩或拉伸,从而使压电晶片的厚度厚度发生改变,这种交变电场交变电场的影响而发生逆压电效应。从而将电能电能转变为声能声能,即转变为超声波超声波。 逆压电效应逆压电效应 电能电能 声能超声波声能超声波正压电效应正压电效应： 当声能作用在压电晶片的两端,就会使压电晶片两端的正负电荷发生交替性改变, 从而发生正压电效应。 将反射回来的超声波超声波转变为电讯号电讯号。 正压电效应正压电效应 超声波超声波 电讯号电讯号超声诊断原理示意图超声诊断原理示意图 电电 能能 超超 声声 波波主机主机 探头换能器探头换能器 人体组织人体组织 电讯号电讯号 超超 声声 波波 电讯号电讯号加在主机上经过逐级加在主机上经过逐级放大放大,最后最后成像成像于主机的显示屏上于主机的显示屏上五、人体组织的声学分型五、人体组织的声学分型 1：无反射型无回声型：无反射型无回声型 无声阻抗差也即是无声学界面。无声阻抗差也即是无声学界面。 如；血液、尿液、胆如；血液、尿液、胆 汁、腹水、胸水汁、腹水、胸水等等。等等。睾丸鞘膜积液睾丸鞘膜积液心心 脏脏胎儿羊胎儿羊水水膀胱膀胱子宫子宫 2：少反射型低回声型：少反射型低回声型 表现为中等强度的均匀点状回声表现为中等强度的均匀点状回声,见见于比较均匀的实质性组织。于比较均匀的实质性组织。 如如 :肝脏、脾脏、胰腺、前列腺、睾肝脏、脾脏、胰腺、前列腺、睾丸等等。丸等等。肝实质回声区肝实质回声区图图1-3 正常左叶甲状正常左叶甲状 腺实质回声腺实质回声子宫肌层实质回声子宫肌层实质回声胎儿肝脏实质声胎儿肝脏实质声胎盘实质回声胎盘实质回声孕三月孕三月胎儿面部胎儿面部 3：多反射型强回声型：多反射型强回声型 表现在声阻抗差较大声阻抗差较大的组织。非均质性组织 如如 :乳腺、心壁、瓣膜等等。乳腺、心壁、瓣膜等等。正常胆囊壁强回声正常胆囊壁强回声心肌壁强回声心肌壁强回声三尖瓣强回声三尖瓣强回声4：全反射型含气型：全反射型含气型 声能几乎全部被反射,不能透入下一层组织。 如如 :肺和胃肠的气体等等。肺和胃肠的气体等等。胃内的气体遮盖胰腺胃内的气体遮盖胰腺肠道气体肠道气体甲状腺气管内气体回声气管内气体回声超声造影剂显示超声造影剂显示肝脏内肿瘤动脉血肝脏内肿瘤动脉血管内气体回声管内气体回声六、超声诊断的基本方法六、超声诊断的基本方法1：A型超声诊断法超声示波诊断法型超声诊断法超声示波诊断法 己被淘汰己被淘汰2：M型超声诊断法超声光点扫描法型超声诊断法超声光点扫描法 由心脏由心脏B超老师讲述超老师讲述 3：B型超声诊断法超声显像诊断法型超声诊断法超声显像诊断法 显示脏器的二维解剖切面图像脏器的二维解剖切面图像,图像清晰.直观,还可以发现较小的病灶,并作出病变的空间方位上的定位。同时能观察到脏器的活动状态,称实时显像。临床运用很广泛。4：D型超声诊断法超声频移诊断法型超声诊断法超声频移诊断法又称多普勒超声诊断法又称多普勒超声诊断法 与B型超声诊断法结合,在B型图像上进行多普勒采样多普勒采样,来检测与血流动力学有关血流动力学有关的脏器病变。如:心脏.血管及其它脏器。 5：C型和型和F型诊断法即等深显示技术型诊断法即等深显示技术 目前本法主要用于乳房疾病的诊断目前本法主要用于乳房疾病的诊断 C型与F型与B型的区别之处,仅仅是它改变 了声波对人体的扫查方位即改变了显示改变了显示 断面断面,而成像的物理基础仍无异于B型。 七、超声诊断的临床运用价值七、超声诊断的临床运用价值 1：检测实质性器官的形态、大小：检测实质性器官的形态、大小,根据组根据组织的回声织的回声,发现各种类型的疾病。发现各种类型的疾病。如肝脏、胰腺、脾脏、肾脏、前列腺、睾丸附睾、腮腺、颌下腺、甲状腺及乳腺等。正常右肝正常右肝切面图切面图2：检测某些空腔脏器的形态和功能：检测某些空腔脏器的形态和功能如胆囊、胆管、膀胱及胃、肠道等。正常胆囊声像正常胆囊声像正常胆囊声像正常胆囊声像 3：检测脏器各种占位性病变的物理特性：检测脏器各种占位性病变的物理特性囊性、实性或囊实混合性囊性、实性或囊实混合性,根据这些声像特性再结根据这些声像特性再结合临床表现及其它辅助检查结果作出良、恶性的判断。合临床表现及其它辅助检查结果作出良、恶性的判断。鼻骨旁囊肿鼻骨旁囊肿图图1-4右肝实质性肿瘤右肝实质性肿瘤 (右肝癌右肝癌)图图2甲状腺甲状腺囊腺瘤囊腺瘤液性暗区液性暗区实性实性低回低回声反声反射射图图4 4：检测胸、腹腔及其它腔隙有否积液。：检测胸、腹腔及其它腔隙有否积液。 如：胸腔、腹腔、盆腔、心包腔、睾丸及精索鞘膜如：胸腔、腹腔、盆腔、心包腔、睾丸及精索鞘膜腔、关节腔等腔、关节腔等右肩周积液右肩周积液 5：动态观察经手术或药物治疗后各种疾病的疗：动态观察经手术或药物治疗后各种疾病的疗效情况效情况 A：肝Ca、结肠Ca、乳腺Ca等术后是否转移或复发。B：肝硬化腹水病人药物治疗后,肝、脾是否缩小、门静脉压力是否减小,腹水是否消失等。急性肝炎治疗后肝脏体积缩小急性肝炎治疗后肝脏体积缩小急性胰腺炎治疗后急性胰腺炎治疗后,胰腺体积胰腺体积缩小缩小,网膜囊积液消失。网膜囊积液消失。胰腺胰腺网膜囊网膜囊LLSTO右肝静脉右肝静脉 6：彩色多普勒超声被誉为无创性血：彩色多普勒超声被誉为无创性血管造影管造影检测心脏、腹部血管、外周检测心脏、腹部血管、外周血管的形态结构和血流动力学状态。血管的形态结构和血流动力学状态。 A：心脏心脏是否长大、有无房缺或室缺等。是否长大、有无房缺或室缺等。 B：腹部血管腹部血管动脉系：动脉系：AO、HA、SPA、KA、 SMA、GIA、UTA等等;静脉系：静脉系：IVC、PV、SPV、SMV、HV、KV、GIV等等显示肾动静脉能量图显示肾动静脉能量图正常腹主动脉正常腹主动脉