一. 概 念
超聲醫學(Ultrasonic medicine)
超聲醫學是聲學、醫學和電子工程技術相結合的一門學科,是研究超聲對人體的作用和反作用規律并加以利用,達到診斷、保健和治療等目的的學科。包括超聲診斷學、超聲治療學和生物醫學超聲工程。
超聲診斷學(Ultrasound diagnostics)
研究和應用超聲的物理物性,以某種方式掃查人體、診斷疾病的科學稱為超聲診斷學
超聲顯像法:Ultrasonograph, Ultrasonogram
聲像圖:Sonograph, Sonogram
二. 超聲波(Ultrasound)
振動的傳播稱為波動(簡稱波)。分為機械波和電磁波。聲波是一種機械波。
人類使用的聲波范圍達17個數量級,即f 10-4Hz-1013Hz。
以頻率劃分聲波可以分為三大類:
次聲:10-4Hz<f<16Hz(20Hz)
聲(可聽聲):16Hz<f<104Hz´2
超聲: 104Hz´2<f<109Hz
超聲診斷使用的頻率范圍:2-20MHz(兆赫)
三.超聲波的傳播及成像原理
為介質的密度、c為介質的聲速rc。r聲阻抗(特性阻抗):Z=
超聲波在聲阻抗不同的介質中傳播,可產生折射、反射、衍射、散射及多普勒效應,介質則吸收聲波的能量,并產生聲衰減。
目前使用的超聲診斷儀都是建立在回波的基礎上,其物理基礎便是人體內的聲阻抗值是不同的,當聲波穿過不同的組織器官時,其回聲產生相應的變化,從而可提取各種診斷信息。
聲波遇到氣體時,被全部反射,不能成像。
四.超聲診斷技術的發展簡史
1880年發現壓電效應
1923年首次將聲納用于探測潛艇
1945年A•Firestone制成A型脈沖超聲檢測儀。我國自1958年11月開始將A型超聲診斷應用于臨床。
1960年代中后期-1980年代初期B型超聲檢查發展并普及,儀器漸趨完善,我國自1978年開始應用B型超聲診斷疾病。
1980年代中后期彩色Doppler超聲顯像儀的出現,計算機圖像處理技術的應用,為超聲診斷開創了更加廣闊的領域。
五.超聲診斷儀的基本構成
主機:包括基本電路、計算機信號處理器等
探頭Probe(換能器Transducer):核心器件是壓電晶體,其作用是向人體發射和接收超聲波。
顯示器:顯示各種類型的超聲圖像
探頭的種類:依晶片排列方式的不同分為線陣、凸陣、扇掃、扇括及腔內探頭等不同種類。腹部檢查常用探 頭頻率為3.5MHz,表淺部位的檢查常用高頻探頭7-10MHz。
六.超聲診斷的種類
(1)A型(Amplitude mode)超聲診斷法,簡稱A超
是將回聲以波的形式顯示出來,根據回聲波幅的高低、多少、形狀及有無進行診斷。因其一維波形顯示的局限性,目前僅用于眼科檢查。
(2)B型(Brightness mode)超聲診斷法,簡稱B超
是將回聲信號以光點的形式顯示成二維圖像(2-dimentional ultrasonograph)目前廣泛應用于臨床的是實時顯像(Real-time imaging)。
(3)M型(Motion type)超聲診斷法
是B型超聲的一種特殊顯示方式,能夠顯示體內屬層組織對體表的距離隨時間變化的曲線、與A超相同,均反映一維空間結構,常用于以及檢查,即M型超聲心動圖。
(4)D型(Doppler)超聲診斷法
通稱為Doppler超聲,是利用多普勒效應的原理,對運動的器官和血流進行檢查。廣泛應用于臨床的是彩色多普勒超聲及經顱多普勒超聲診斷。
多普勒效應(Doppler effect)
由奧地利物理學家克里斯丁•約翰•多普勒于1842年首先提出。
在振動源與觀察者作相同運動時聲波密集,在背向運動時聲波疏散,運動產生的這種聲波頻率的變化是可以測量的。這種變化的數值被稱為多普勒頻移(Doppler shift),這種現象稱為多顯勒效應。
彩色多顯勒血流顯像(Color Doppler flow imaging, CDFI)或彩色多顯勒顯像(Color Doppler imaging,CDI)
主要是利用血液中運動的紅細胞對聲波的散射,產生多顯勒效應,經偽彩色編碼技術,在二維圖像上顯示彩色血流影像。不同方向的血流以不同的顏色表示,通常設定流向探頭的血流為紅色,背離探頭的血流為藍色。彩色多普勒超聲診斷儀同時具備頻譜多普勒(Spectral Doppler)功能,可在彩色圖像上定點取樣,顯示Doppler頻譜圖,并聽取多普勒信號音。
彩色多普勒能量圖 (Color Doppler energy, CDE)
又稱超聲血管造影(Ultrasonic angiography),是彩色多普勒超聲技術的發展,以其不受探測角度的影響、能顯示CDI所不能顯示的低流量和低流速血流為主要特點。
用于腫瘤內血管的檢測、實質臟器的血流灌注的檢測、實質臟器梗死的判定、胎盤血流及周圍血管病變的檢查等。
彩色多普勒超聲的臨床意義
判斷血流的方向及性質(層流、湍流或渦流),測定血流速度及各種指數(RI阻力指數= ,PI動脈指數= , TAMX為時間最大平均血流速度)。
在心血管疾病的診斷中,測定是否存在分流與反流,并定量估測;
判斷血管是否狹窄或閉塞,是否有血栓形成;
檢測腫瘤內血管,為鑒別腫瘤的良惡性提供參考;
移植腎排異反應的判斷。
經顱多普勒超聲 (Transcranial Doppler, TCD)
用較低頻率的多普勒超聲探查顱內動脈,顯示為多普勒頻譜圖,用來診斷各種腦血管疾病,如腦血管畸形、腦動脈瘤,腦血管痙攣等
(5)三維成像法
是近年來發展起來的醫學影像技術,能顯示直觀的立體圖像,可提供比二維超聲更為豐富的信息。主要用于心臟疾病的研究與臨床診治,在婦產科、眼科、腹部及周圍血管成像等方面有一定的應用。
七.常用超聲診斷術語及臨床意義
無回聲區:病灶內聲波穿透性良好,不產生回聲,不發生衰減,常伴有后方回聲增強。可見于各種囊腫、胸/腹水、血管管腔等。
低回聲區:在二維圖像上顯示為暗淡的點狀回聲區。多種實性占位性病變均顯示為低回聲區,尤以惡性腫瘤多見。
等回聲區:病灶與周圍組織的回聲強度一致或近似,與鄰近組織不易區分,給診斷帶來一定的困難。如顯示為等回聲的肝癌。
強回聲、在聲像圖上顯示為極亮的點狀或團塊回聲。各種結石、骨骼、金屬異物等物均為強回聲