指南]超声诊断学教程 泛论doc

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  指南超声诊断学教程泛论超声诊断学教程第一章总论超声医学(ultrasonicmedicine)是利用超声波的物理特性与人体器官、组织的声学特性相互作用后得到诊断或治疗效果的一门学科。向人体发射超声并利用其在人体器官、组织中过程中由于声的透射、反射、折射、衍射、衰减、吸收而产生各种信息将其接收、放大和信息处理形成波型、曲线、图像或频谱籍此进行疾病诊断的方称为超声诊断学(ultrasonicdiagnostics)利用超声波的能量(热学机制、机械机制、空化机制等)作用于人体器官、组织的病变部位以达到治疗疾病和促进机体康复的目的方称为超声治疗学(ultrasonictherapeutics)。超声治疗(ultrasonictherapy)的应用早于超声诊断年就有了首例超声治疗机的发明专利超声诊断到年才有Dussik应用于脑肿瘤诊断的报告。但超声诊断发展较快世纪年代国内外采用A型超声仪以及继之问世的B型超声仪开展了广泛的临床应用至世纪年代中下期灰阶实时(greyscalerealtime)超声的出现获得了解剖结构层次清晰的人体组织器官的断层声像图并能动态显示心脏、大血管等许多器官的动态图像是超声诊断技术的一次重大突破与此同时一种利用多普勒(Doppler)原理的超声多普勒检测技术迅速发展从多普勒频谱曲线能计测多项血流动力学参数。世纪年代初期彩色多普勒血流显示(colorDopplerflowimaging,CDFI)的出现并把彩色血流信号叠加于二维声像图上不仅能直观地显示心脏和血管内的血流方向和速度并使多普勒频谱的取样成为快速便捷~年代以来超声造影、二次谐波和三维超声的相继问世更使超声诊断锦上添花。第一节超声成像基本原理简介一(一二维声像图(twodimensionalultrasonograph,DUSG)现代超声诊断仪均用回声原理(图、图、图、图)由仪器的探头向人体发射一束超声进入体内并进行线形、扇形或其他形式的扫描遇到不同声的二种组织(tissue)的交界面(界面interface)即有超声反射回来由探头接收后经过信号放大和信息处理显示于屏幕上形成一幅人体的断层图像称为声像图(sonograph)或超声图(ultrasonograph)供临床诊断用。连续多幅声像图在屏幕上显示便可观察到动态的器官活动。由于体内器官组织界面的深浅不同使其回声被接收到的时间有先有后借此可测知该界面的深度测得脏器表面的深度和背面的深度也就测得了脏器的厚度。回声反射(reflection)的强弱由界面两侧介质的声(acousticimpedance)差决定。声相差甚大的两种组织(即介质medium)相邻构成的界面反射率甚大几乎可把超声的能量全部反射回来不再向深部透射。例如空气软组织界面和骨骼软组织界面可超声向深层穿透。反之声相差较小的两种介质相邻构成的界面反射率较小超声在界面上一小部分被反射大部分透射到人体的深层并在每一层界面上随该界面的反射率大小有不同能量的超声反射回来供仪器接收、显示。均匀的介质中不存在界面没有超声反射仪器接收不到该处的回声例如胆汁和尿液中就没有回声声像图上出现无回声的区域在排除声影和其他种种原因的回声失落后就应认为是液性区。界面两侧介质的声相差即有超声反射声为密度和声速的乘积所以在病理状态下超声检查是一种极为灵敏的诊断方法。超声成像(ultrasonicimaging)还与组织的声衰减(acousticattenuation)特性有关。声波在介质中时质点振动的振幅将随距离的增大而按指数规律减小这种现象称为声波的衰减。造成声衰减的主要因素为:声吸收(acousticabsorption)、声反射(acousticreflection)、声散射(acousticscattering)和声束的扩散。声衰减系数(α)的单位为dBcm在人体中超声的弛豫吸收引起声衰减系数α与频率近似地成正比即α,βf式中β也为声衰减系数但其单位为dBcmMHz。(式中f为所用的超声频率)超声成像中因声衰减而需用种种办法作图像处理使近程回声不致过强远程回声不致过弱虽然用了种种图像处理办法仍不免出现因声衰减而引起的伪差。二(多普勒频谱(spectrum)多普勒频谱是利用多普勒效应(Dopplereffect)提取多普勒频移(Dopplershift)信号并用快速富立叶变换(fastFouriertransformFFT)技术进行处理最后以频谱形式显示。多普勒频移可用下列公式得出:,Cosθfd=foC式中fd=频移V=血流速度C=声速(ms)fo=探头频率Cosθ=声束与血流方向的夹角余弦值。测得了多普勒频移就可用上述公式求得血流速度:fdCV=foCosθ图为颈动脉的多普勒频谱频谱的横轴代表时间纵轴代表频移的大小(用KHz表示)中间水平轴线代表零频移线称为基线(baseline)。通常在基线的频移为正表示血流方向迎着换能器而来基线下面的频移为负表示血流方向远离换能器而去。频谱幅值即频移大小表示血流速度其值在自动测量或手工测量时可在屏幕上读出。频谱灰度(即亮度)表示某一时刻取样容积内速度相同的红细胞数目的多少速度相同的红细胞多则散射回声强灰度亮速度相同的红细胞少散射回声弱灰度暗。频谱宽度即频移在垂直方向上的宽度表示某一时刻取样血流中红细胞速度分布范围的大小速度分布范围大频谱宽速度分布范围小频谱窄。人体正常血流是层流速度梯度小频谱窄病变情况下血流呈湍流速度梯度大频谱宽。频谱宽度是识别血流动力学改变的重要标志。从超声多普勒实时频谱上可以得到许多有用的血流动力学资料。如:收缩期峰速(Vs)舒张末期流速(Vd)平均流速(Vm)阻力指数(RI)搏动指数(PI)加速度(AC)和加速度时间(AT)。多普勒频谱的获得有脉冲波和连续波二种。脉冲多普勒的换能器兼顾超声的发射和接收换能器在发射一束超声后绝大部分时间处于接收状态并利用门电控制有选择地接收被检测区血流信号其优点是有深度的定位能力但它的缺点是受尼奎斯特极限(Nyquistlimit)的影响在测量高流速血流时产生频谱的混迭(aliasing)现象(图)。连续波多普勒的换能器由二片相邻的晶片组成一片发射超声另一片接收超声其优点为可测量高速血流而不发生频谱的混迭但无深度定位功能故只在测量高速血流时用。三(彩色血流成像(colorflowimaging)或称彩色超声血流图(简称彩超)有三种:(一)彩色多普勒血流成像(colorDopplerflowimaging,CDFI)(图)是利用Doppler原理提取Doppler频移(Dopplershift)作自相关处理并用彩色编码成像(频域法frequencydomain)。常规把迎着换能器方向(即入射声束方向)而来的血流显示为红色远离换能器(入射声束)而去的血流为蓝色。血流速度快(即Doppler频移值大)彩色显示亮而色淡血流速度慢(即Doppler频移值小)彩色显示暗而色深。把上述彩色血流叠加在二维声像图上能确定血流的方位、与周围组织器官的关系从而作出疾病的诊断或帮助多普勒取样以显示频谱作进一步对血流动力学的分析。彩色多普勒血流显示的不足之处主要是:显示的信号受探测角度的影响较大当显示的频移超过Nyquist极限时图像色彩发生混迭出现五彩镶嵌的血流信号。(二)彩色多普勒能量图(colorDopplerenergy,CDE)(图)又称彩色能量血管造影图(colorpowerangio,CPA)彩色多普勒能量图利用血流中红细胞散射的能量成像(能量法)即提取多普勒回波信号的能量(即强度)用积分法计算然后也用彩色编码成像。彩色多普勒能量图有以下几种优点:不受探测角度的影响灵敏度提高~倍能显示低流量、低流速的血流血流可以显示平均速度为零的肿瘤灌注区显示的信号动态范围广不受尼奎斯特极限频率(Nyquistlimitfrequency)的影响不出现混迭(Aliasing)现象。彩色多普勒能量图的不足是怕组织移动本法显示信号的动态范围广故对组织的微小移动也会出现闪烁伪像对近心、近膈部位的诊断闪烁伪像干扰尤为明显。(三)彩色血流速度成像此法不用多普勒原理而是由计算机根据反射回声中红细胞群在某一时间内的位移(时域法,timedomain)用互相关原理计算出血流的方向和速度再把信号伪彩色编码成为彩色血流图。此法可消除血管壁搏动回声的干扰且不出现混迭。四(三维超声成像三维超声成像为世纪年代面世的新方法近年来随着计算机技术的发展三维超声成像不断改进已有实时三维成像面世但目前三维超声成像的实用价值尚待开发。三维超声成像是在二维超声的基础上用机械的或电子的方法甚或手动的方法采集立体的回声数据用计算机加以重建显示。其显示方式有:(一)表面三维显示在液体非液体界面作计算机识别钩边、数据采集最后显示其表面景观如胎儿的脸面(图)等。(二)透视三维显示对体内灰阶差别明显的界面(如胎儿骨骼)由计算机界面识别经数据采集、重建作三维显示。透视三维可选取高回声结构作为成像目标也可选取低回声区域作为成像。(三)血管树三维显示用彩色血流图法显示脏器内的血管树并加以数据采集经计算机处理显示为三维血管树。(四)多平面重投影从三维数据中沿任何倾斜角度提取切面二维图或显示三个轴向的任何平面切面图和与之相应的一幅立体图。第二节超声诊断仪一(超声诊断仪的组成超声诊断仪基本的结构由三个部分组成:(一)探头(probe)探头由换能器(transducer)、外壳、电缆和插头组成换能器是探头的关键部件。通常由压电陶瓷构成担负电声转换的作用也即发射超声和接收超声的作用(图)。(二)电和显示器由发射电、接收电、扫描电和显示器(显像管)组成。(三)记录器采用机、多幅机、视频图像记录仪(videoprinter)、机、彩色打印机或磁光盘记录也可存储在工作站以便在科内、院内或远程联网。二(超声诊断仪的种类(一)A型(Amode)这是一种幅度调制(amplitudemodulation)超声诊断仪把接收到的回声以波的振幅显示振幅的高低代表回声的强弱以波型形式出现称为回声图(echogram)(图)现已被B型超声取代仅在眼科生物测量方面尚在应用其优点是测量距离的精度高。(二)B型(Bmode)这是辉度调制型(brightnessmodulation)超声诊断仪把接收到的回声以光点显示光点的灰度等级代表回声的强弱。通过扫描电最后显示为断层图像称为声像图(ultrasonograph或sonograph)(图)。B型超声诊断仪由于探头和扫描电的不同显示的声像图有矩形、梯形和扇形。矩形声像图和梯形声像图用线阵探头(lineararrayprobe)实现适用于浅表器官的诊断扇形声像图用的探头有多种机械扇扫探头(machanicalsectorprobe)、相控阵探头(phasedarrayprobe)和凸阵探头(convexarrayprobe)均显示扇形声像图。前二种探头可由小的声窗窥见较宽的深部视野适用于心脏诊断后一种探头浅表与深部显示均宽广适用于腹部诊断有一种曲率半径小的凸阵探头也可用小的声窗窥见深部较宽的视野。(三)M型Mmode)M型超声诊断仪是B型的一(种变化介于A型和B型之间得到的是一维信息。在辉度调制的基础上加上一个慢扫描电使辉度调制的一维回声信号得到时间上的展开形成曲线(图)。用以观察心脏瓣膜活动等现在M型超声已成为B型超声诊断仪中的一个功能部分单独的仪器出售。(四)D型(Dopplermode)在二维图像上某点取样获得多普勒频谱加以分析获得血流动力学的信息对心血管的诊断极为有用(图)所用探头与B型合用只有连续波多普勒需要用专用的探头。超声诊断仪兼有B型功能和D型功能者称双功超声诊断仪。(五)彩色多普勒超声诊断仪具有彩色血流图功能并覆盖在二维声像图上可显示脏器和器官内血管的分布、并借此能方便地采样获得多普勒频谱测得血流的多项重要的血流动力学参数供诊断之用(图)。彩色多普勒超声诊断仪一般均兼有B型、M型、D型和彩色血流图功能。(六)三维超声诊断仪三维超声是建立在二维基础上在彩色多普勒超声诊断仪的基础上配上数据采集装置(专用探头或静态发射器及定位器)再加上三维重建软件该仪器即有三维显示功能。(七)C型C型超声仪也是辉度调制(brightnessmodulation)型的一种与B型不同的是其显示层面与探测面呈同等深度。三维超声可以获得这一切面图。第三节声像图的阅读一(声像图是断面图(也称切面图)现用超声诊断仪的声像图是人体沿超声扫查方向的断面图。纵向扫查获得纵断面声像图横向扫查获得横断面声像图各种斜向扫查获得相应的斜断面图。对病灶的定位,一般是用经过病灶的二幅互相垂直的断面声像图来完成也可用邻近血管、韧带作为标记,定出病灶的方位。例如膀胱肿瘤可用一幅纵断面图和一幅横断面图定出肿瘤所处的方位又如一幅沿肋间断面图和一幅肋下斜断面图定出肝肿瘤的肝肿瘤的也可用肝内血管、韧带等结构定出。二(声像图的方位声像图有一定的方位(一)体位标志和探头阅读一幅声像图先要了解是哪一部位的何种断面图。一般声像图照片均有体位标志和超声扫查线(或探头)的示意图(图)以此知道是哪一个脏器和哪一种断面图。(二)腹部脏器声像图方位(腹面纵断面图图左为头端图右为足端图上为腹图下为背(图)。(腹面横断面图图左为人体右侧图右为人体左侧图上为腹图下为背(图)。(肝肋缘下斜断面图肝左叶在图右肝右叶在图左图上为腹图下为背(图)。(右肋间断面图胆囊、胆总管、门静脉主干在图右肝右叶在图左图上为腹图下为背(图)。(左肋间断面图脾在图右脾门在脾的左方图上为腹图下为背(图)。(背面纵断面图图左为头端图右为足端图上为背图下为腹(图)。(背面横断面图图左为人体左侧图右为人体右侧图上为背图下为腹(图)。(右肾区冠状断面图图左为肾上极图右为肾下极图上为肾凸缘图下为肾凹缘(图)。(左肾区冠状断面图图左为肾上极图右为肾下极图上为肾凸缘图下为肾凹缘(图)。(三)胎儿声像图方位胎儿整体声像图的方位根据母体定上下、左右、前后。(四)其它器官声像图方位眼、甲状腺、乳房、等声像图的方位同腹部器官。经直肠前列腺声像图的方位是:前列腺横断面图图左为前列腺右侧。图右为前列腺左侧图上为腹侧(前)图下为背侧(后)(图)。前列腺纵断面图前列腺底部在图左前列腺尖端在图右图上为腹侧(前)图下为背侧(后)(图)。三声像图的标尺一般声像图中的肿块、结石或其他至关重要的结构均用游标测出其大小注于图旁容易明了。在没有测量游标指明时可根据声像图周边附有的标尺用二脚规测得其大小。须要注意的是图中X轴与Y轴的标尺有时会有差别所以测量时X轴方向的线度要用X轴的标尺Y轴方向的线度要用Y轴的标尺。第四节伪像的识别和利用伪像(artifact)又称伪差在超声成像中常会出现多种伪像诊断者和声像图阅读者不仅要识别伪像避免误诊而且要利用伪像帮助诊断。一混响(reverberations)超声照射到良好平整的界面而形成声在探头与界面之间来回反射出现等距离的多条回声其回声强度渐次减弱。腹部探测时腹壁的筋膜和肌层都是平整的界面常出现混响伪像出现在声像图的浅表部位尤其在胆囊和膀胱等液性器官的前壁更为明显(图)。二多次内部混响(multipleinternalreverberations)超声在靶(target)内部来回反射形成彗尾征(comettailsign)利用子宫内彗尾征可以识别金属节育环的存在(图)。三部分容积效应(partialvolumeeffect)又称切片厚度伪像(sliceartifact)因声束宽度引起也就是超声断层图的切片厚度较宽把邻近靶区结构的回声一并显示在声像图上例如在胆囊内出现假胆泥伪像(图)。四旁瓣伪像(sidelobeartifact)由超声束的旁瓣回声造成在结石等强回声两侧出现“狗耳(dogear)”样图形(图)。五声影(acousticshadow)由于具有强反射或声衰减甚大的结构存在使超声能量急剧减弱以致在该结构的后方出现超声不能达到的区域称为声影区在该区内检测不到回声在声像图中出现竖条状无回声区紧跟在强回声或声衰减很大的靶体后方称为声影。声影可以作为结石、钙化灶和骨骼等的诊断依据(图)。六后方回声增强(enhancementofbehindecho)当病灶或组织的声衰减甚小时其后方回声将强于同等深度的周围回声称为后方回声增强。囊肿和其他液性结构的后方会出现回声增强可利用它作鉴别诊断(图)。七折射声影(refractiveshadow)有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的声影称为折射声影也称为折射效应(refractiveeffect)、边界效应(sideeffect)或边缘声影(edgeshadow)这是因为超声照射到的边缘因折射关系使后方有一小区失照射没有回声所致不可误诊为结石或钙化结构(图)。八其他伪像种类颇多如镜面伪像(图)、声速失真、彩色血流图中因心脏或大血管搏动使组织移动出现闪烁彩色因探测角度过小使该处血管有血流而不出现彩色均属伪像范畴阅读者应予注意。第五节超声检查(ultrasoundexamination)的主要用途一(检测脏器的大小、形态、内部结构、血管分布和活动度判别正常或异常情况对部分脏器可估测其硬度二(检测囊性器官的充盈和排空情况三(检测心脏和血管的血流动力学状态四(检出体内占位性病灶(除中央性肺占位病灶外)五(鉴别占位性病灶的物质、内部血液供应情况部分可鉴别良恶性六(对部分脏器的恶性肿瘤作出临床分期七(检查体腔积液的存在与否和液量的估计八(药物或手术治疗后疗效的随访九(引导穿刺活检、导管置入引流、注药及肿瘤消融。

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