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超声医学基础

• 超声波 指的是频率超过了人耳听力范围的声波(大于 20000 Hz / 20kHz)
• 超声波和组织的相互作用：反射、散射、折射、衰减
• 探头：压电晶体、探头种类、声束形状和聚焦、分辨力
• 超声成像模式：M-型、2D（B型）超声成像、三维超声成像

              彩色多普勒超声成像（1）彩色多普勒血流成像；（2）能量多普勒血流成像

              多普勒频谱（1）连续被多普勒频谱；（2）脉冲波多普勒频谱

超声医学基础：超声探头的工作原理－能量转换

压电效应（Piezoelectric Effect）: 

超声的发射和接收：自然界中存在着这样一种晶体，当对晶体施加压力（机械能）时，在晶体的表面产生电荷（正压电效应）；当将晶体置于交变电场（电能）中，晶体即发生形状的改变（逆压电效应），这种效应即压电效应。这种晶体称为压电晶体。晶体的这种特性即压电特性

超声医学基础：超声波的传播和反射

• 声波是一种机械振动，在介质中传播时会引起物理介质的交替稀疏和压缩
• 超声成像的基础是超声波在组织中传播时，在声阻抗不同的界面形成的超声波反射
• 超声波的界面反射量取决于：（1）声阻抗差异；（2）反射角度
• 反射体横向经线大于超声波波长的平滑组织界面才能发生反射
• 对于给定的界面，反射的超声波量是恒定的，但换能器接收到的超声波量会随着角度而变化，因为入射角和反射角是相等的
• 反射超声的最佳反射角度应是垂直角度（90°）

超声医学基础：超声波的分辨力

图像空间分辨力（Spatial Resolution）是换能器（探头）和超声系统在图像中显示反射体或界面的能力

轴向分辨力：沿超声波声束长度的分辨力

横向分辨力（侧向分辨力）：横断面上从一边到另一边的距离

厚度分辨力

超声医学基础：超声波的分辨力

轴向分辨力最精确，因此对于感兴趣区的定量测量在垂直于超声波声束的断面图像上进行

轴向分辨力取决于换能器频率、带宽和脉冲长度，但与深度无关

超声波分辨两个反射体之间的最小距离通常约为发射波长的1/2；频率越高（短波越短）轴向分辨力越好

例如，3.5 MHz探头的轴向分辨力约为1 mm，而7.5 MHz探头为0.5 mm

超声波诊断仪的类型

解剖结构 

一维：A型(amplitude mode) M型(motion mode)   二维：B型(brightness mode)   三维：立体

血流显示 

   一维：PW超(pulse wave、continous wave)   

   二维：彩色多普勒(color doppler)

   三维：立体彩色多普勒

超声波诊断仪的类型－A型

A型超声仪即幅度调制型，是最早应用于临床的超声波

A（Ampiltude）代表的是振幅

在时间-距离线上，纵坐标表示回声强度（振幅），取决于振幅和接受器功能，如：总增益、TGC 和检波设置

横坐标（基线）代表轴向距离或距探头表面的深度

超声波诊断仪的类型－B型

B型即回辉度调制型，B代表灰度（Brightness）

 这种回声类型用于M型显示和灰度扫描的所有类型（简指B扫描）

 静止的、一维B型（灰度扫描）显示的是一条线，不能提供诊断信息，但是，M运动（

    Motion）B扫描时，可以显示一条B线上的每一点的运动（M）轨迹，即M型超声

 一系列空间B型线构成了B 扫描声像图。B型图像上，分辨力分辨的最小距离显示为回声

   点，点的亮度代表回声强度（振幅），沿着B型线的距离代表轴向距离或深度

 M 型轨迹可以在显示屏上自右而左，反之相反，或在垂直位置自下而上。多数情况是水

  平位自右而左显示，可以反转调节

超声波诊断仪的类型－M型

“M ”代表运动（Motion scanning）扫描，是T-M或时间-运动曲线

 M型 在显示屏上以特定的速度扫描灰度扫描线，即扫描速度

 反射体的运动记录的是向着或远离探头的灰度扫描的点，如心脏瓣膜

 这种运动类型代表在特定时间间隔结构的运动

 M型的显示参数或数值是深度（轴向距离）和时间，是可调节的参数，超声仪操作面板 

  上有调节旋钮或按钮 

超声波诊断仪的类型－M型应用

 M-型超声：观察时间结构运动

 调节PRF具有清晰的空间分辨力，使时间结构显示更加准确

 操作面板有PRF调节按钮

 M-型在产科记录胎心和计算胎心率

 现代超声仪配有自动计算心率的软件

 M-型轨迹可显示时间和深度，所以，反射体的速度即可以计算出来

超声波诊断仪的类型－多普勒血流成像

多普勒超声血流成像设备目前有四种：

     1、连续被多普勒频谱

     2、脉冲波多普勒频谱 

     3、彩色多普勒血流成像

     4、能量多普勒血流成像

超声波诊断仪的类型－多普勒血流成像

多普勒频谱显示特征和测量

定性分析：

     （1） 血流存在或者缺失

     （2） 血流方向

     （3） 血流时相

     （4） 频谱带宽（空窗）存在或缺失 

     （5） 频谱信号的强度

定量测量：

     （1）速度 (峰值速度、平均速度)

     （2）收缩期/舒张期速度比率(A/B)

     （3）阻力指数 (RI)

     （4）搏动指数(PI)

     （5）加速度时间(AT)

     （6）加速度指数 (AI)

多普勒频谱测量参数

 阻力指数（RI）: 0.4－0.7

                  <0.4: 阻力减低； >0.7：阻力增高

 搏动指数（PI）：0.8－1.2

                  <0.8: 搏动减低； >1.2：搏动增高

彩色多普勒血流成像（CFI）的优势和局限性