超声诊断学物理基础详述课件

01 七月 2024超声诊断学物理基础详超声诊断学物理基础详述述12 八月 2023超声诊断学物理基础详述1超声诊断学物理基础超声诊断学物理基础2超声诊断学物理基础22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 3讲述主要内容提示33一一、前前 言言4一、前 言44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5超声医学的组成：55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和超声生物医学基础的研究的一门学科6超声诊断学 66起源和发展起源和发展 7起源和发展 77在国外在国外 1942 1942年奥地利的年奥地利的 KT Dussik KT 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)1952 1952年美国年美国 D H Howry D 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)8在国外88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9在国内99八十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并称为并称为当代当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,又互又互为补充为补充,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10八十年代以后,超声诊断得到了迅速的发展。1010二、超声诊断的概念二、超声诊断的概念11二、超声诊断的概念1111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12超声诊断 1212三、超声波的物理特三、超声波的物理特性性13三、超声波的物理特性1313 概述概述 超声波同声波一样具有相同的物理特超声波同声波一样具有相同的物理特性。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。1620000Hz1620000Hz 超声波超声波 ：超过人耳听觉上限的声波。大超过人耳听觉上限的声波。大于于 20000Hz 20000Hz 诊断用超声波常大于诊断用超声波常大于2.0MHz2.0MHz14 概述1414 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 15 1：穿透性和方向性15152 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超声波从一种介质传至另一介质的分界界面时面时,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,反射的强弱反射的强弱与介质的声阻抗差及入射角有关。与介质的声阻抗差及入射角有关。162：反射、折射和散射的特性1616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17界面反射的强度由反射系数R决定R=(Z2-Z1)2/(Z217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181818 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,我们把这种不规我们把这种不规则则的反射、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19 当超声波在传播过程中遇见不规则的小界119 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。20 3：吸收和衰减的特性20204：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）214：多普勒效应 Doppler effect2121四、超声诊断的基本原理四、超声诊断的基本原理22四、超声诊断的基本原理2222显示显示屏屏探探 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23显示屏探 头操作平台主 机2323242424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 25探头换能器主要由压电晶片构成 2525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26压电晶片 物理特性 26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27概 念2727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28正压电效应：2828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29超声诊断原理示意图2929五、人体组织的声学分型五、人体组织的声学分型30五、人体组织的声学分型3030 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。31 1：无反射型无回声型3131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32睾丸鞘膜积液心 脏胎儿羊水膀胱子宫3232 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。33 2：少反射型低回声型3333肝实质回声区肝实质回声区图图1-334肝实质回声区图1-33434 正常左叶甲正常左叶甲状状 腺实质回声腺实质回声35 正常左叶甲状3535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36子宫肌层实质回声胎儿肝脏实质声胎盘实质回声孕三月胎儿面部3636 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。37 3：多反射型强回声型3737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38正常胆囊壁强回声心肌壁强回声三尖瓣强回声38384：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。394：全反射型含气型3939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40胃内的气体遮盖胰腺肠道气体4040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肝脏内肿瘤动脉血管内气体回声血管内气体回声41甲状腺气管内气体回声超声造影剂显示4141六、超声诊断的基本方法六、超声诊断的基本方法42六、超声诊断的基本方法42421：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431：A型超声诊断法超声示波诊断法4343 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。44 3：B型超声诊断法超声显像诊断法44444：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。454：D型超声诊断法超声频移诊断法4545 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。46 5：C型和F型诊断法即等深显示技术4646 七、超声诊断的临床运用价值七、超声诊断的临床运用价值47 七、超声诊断的临床运用价值4747 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。正常右正常右肝肝切面图切面图48 1：检测实质性器官的形态、大小,根据组织的回声,发现各种类482：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。正常胆囊声正常胆囊声像像正常胆囊声像正常胆囊声像492：检测某些空腔脏器的形态和功能如胆囊、胆管、膀胱及胃、肠49 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。鼻骨旁囊鼻骨旁囊肿肿图图1-450 3：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50右肝实质性肿瘤右肝实质性肿瘤 (右肝癌右肝癌)图图251右肝实质性肿瘤图25151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452甲状腺液性暗区实性低回声反图45252 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53 4：检测胸、腹腔及其它腔隙有否积液。53 5：动态观察经手术或药物治疗后各种疾病的：动态观察经手术或药物治疗后各种疾病的疗效情况疗效情况 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54 5：动态观察经手术或药物治疗后各种疾病的疗效情况 A54 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。55 6：彩色多普勒超声被誉为无创性血管造影检测心脏、腹部55 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56 B：腹部血管动脉系：AO、HA、SPA、KA、SMA、56 C：外周血管：外周血管颈血管颈血管CCA、HA、BA、ICV等等;四肢血管四肢血管CFA、V,SFA、V,PA、V,PTA、V,ATA、V,等等正常颈总动脉分叉平面正常颈总动脉分叉平面颈总动脉血流频谱颈总动脉血流频谱57 C：外周血管颈血管CCA、HA、BA、ICV等;四肢57D：肿瘤的血流动力学改变介入或手术治疗：肿瘤的血流动力学改变介入或手术治疗前后。前后。乳腺肿瘤周边血供丰乳腺肿瘤周边血供丰富富右肝肿瘤周边和中心右肝肿瘤周边和中心均有丰富的血供均有丰富的血供58D：肿瘤的血流动力学改变介入或手术治疗前后。乳腺肿瘤周边58 E：在小器官血流动力学改变中的应用甲状：在小器官血流动力学改变中的应用甲状腺、乳腺、精索静脉、阴茎动、静脉等。腺、乳腺、精索静脉、阴茎动、静脉等。甲状腺肿瘤内有高速动脉供血甲状腺肿瘤内有高速动脉供血 PS:76.45Cm/s甲状腺肿瘤内有丰富甲状腺肿瘤内有丰富的动、静脉血流信号的动、静脉血流信号59 E：在小器官血流动力学改变中的应用甲状腺、乳腺、精索静脉59 7：介入超声：介入超声在超声导向下进行诊断和治疗。在超声导向下进行诊断和治疗。A：肝、肾穿刺活检明确诊断。：肝、肾穿刺活检明确诊断。B：肝癌、肝囊肿、肾囊肿、卵巢囊肿超：肝癌、肝囊肿、肾囊肿、卵巢囊肿超声导向穿刺行无水酒精治疗。声导向穿刺行无水酒精治疗。60 7：介入超声在超声导向下进行诊断和治疗。6060 8：术中超声。：术中超声。优点：优点：A：能检测出术中不能扪及的肿块。：能检测出术中不能扪及的肿块。B：显示术前漏诊。：显示术前漏诊。C：门静脉有无微栓子。：门静脉有无微栓子。D：作为术中结节的定位诊断。：作为术中结节的定位诊断。E：监测手术进行。：监测手术进行。61 8：术中超声。6161 9：腔内超声。：腔内超声。A：经食道、直肠、阴道超声。：经食道、直肠、阴道超声。B：经血管内超声。：经血管内超声。C：超声内窥镜。：超声内窥镜。经直肠超经直肠超声捡测前声捡测前列腺列腺经阴道超声清晰显示子宫内膜经阴道超声清晰显示子宫内膜经阴道超声清晰显示经阴道超声清晰显示卵巢囊实性肿物卵巢囊实性肿物62 9：腔内超声。A：经食道、直肠、阴道超声。B：经血管内超声62 10：三维超声被誉为超声：三维超声被誉为超声CT 现应用在心脏、腹部肿瘤、胎儿等方面。现应用在心脏、腹部肿瘤、胎儿等方面。胎儿手胎儿手胎儿大腿胎儿大腿胎儿足胎儿足63 10：三维超声被誉为超声CT胎儿手胎儿大腿胎儿足6363胎儿头面部胎儿头面部胎儿脊胎儿脊柱柱图图264胎儿头面部胎儿脊柱图26464小结小结：超声诊断的优点：超声诊断的优点:无无痛痛苦苦、无无损损害害、方方法法简简便便、显显像像清清晰晰、运运用用范围广泛及可重复性等范围广泛及可重复性等;：超声诊断运用了超声波的反射原理：超声诊断运用了超声波的反射原理;：超声诊断研究的是：超声诊断研究的是：人人体体软软组组织织的的物物理理特特性性、形形态态结结构构及及功功能能状状态态;：人体组织大致可以分为四大声学类型：人体组织大致可以分为四大声学类型;：超声诊断的基本方法：超声诊断的基本方法:A,M.B,D:A,M.B,D型型;：超声诊断有着广泛的临床运用价值：超声诊断有着广泛的临床运用价值.65小结6565课堂讨论题课堂讨论题一、选择题一、选择题 1 1、哪些器官的检查应首选超声检查（、哪些器官的检查应首选超声检查（USGUSG）：（）：（）A A、肝脏弥散性病变、肝脏弥散性病变B B、骨折后愈合情况、骨折后愈合情况 C C、胃炎、胃炎D D、肺炎性假瘤、肺炎性假瘤2 2、以以下下那那种种超超声声诊诊断断法法是是以以显显示示脏脏器器的的二二维维解解剖剖切切面面图图像像为为特特点点：（）A.M A.M型超声诊断法；型超声诊断法；B.A B.A型超声诊断法；型超声诊断法；C.D C.D型超声诊断法；型超声诊断法；D.B D.B型超声诊断法；型超声诊断法；E.C E.C型超声诊断法；型超声诊断法；二、是非题二、是非题1 1、正压电效应发射超声波。、正压电效应发射超声波。（）2、超声波频率升高，分辩率增加，穿透性下降。、超声波频率升高，分辩率增加，穿透性下降。（）66课堂讨论题6666本次课重点内容：本次课重点内容：1:1:掌握超声诊断的概念掌握超声诊断的概念;2:2:掌握超声波的基本特性和超声诊断的基本掌握超声波的基本特性和超声诊断的基本原理；原理；3:3:掌握人体组织的声学分型掌握人体组织的声学分型;:熟悉超声诊断的基本方法及其临床运用价熟悉超声诊断的基本方法及其临床运用价值；值；下次课讲解：下次课讲解：多普勒超声诊断基础多普勒超声诊断基础 67本次课重点内容：676768再见6868