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超声诊断原理及图像分析原则
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第一节 超声诊断物理基础
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超声的传播 超声的定义：超声为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能听到的声波频率的上限。
人耳可以听到的声波频率：20～20000Hz （20KHz） 超声的频率：>20000Hz（20KHz） 常用的诊断用超声频率：2.5～10MHz
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超声的速度（c） 超声在同一介质中，其声速是恒定的，在不同的介质中其声速也会发生改变。
一般说，固体物含量多，声速高；含水多，声速低；含气脏器中的气体，声速最低。 根据超声的传播速度，把人体组织分为三类： 1，软组织 2，骨与软骨 3，含气脏器 在不同的组织中的传播速度
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超声的波长（ λ ） λ=c/f 在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系成反比
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超声波的发射与接收 声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将电能转换成声能～逆压电效应
声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲（电能）～正压电效应 换能器（其主要材料为压电晶体） 声波的发射 声波的接收
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各种探头（换能器） 3.5MHz凸阵探头 7.5MHz线阵探头 3.5MHz扇形探头 穿刺探头 腔内探头 术中探头
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声场 声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其 周围的空间范围 近场：靠近探头的部分，声束比较平行 远场：远离探头的部分，声束开始扩散
声束：超声所经过的空间 束宽：声束横断面的直径 声轴：代表声束主方向的中心轴线 近场 远场 声轴
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人体组织的声学参数 密度 声速 声阻抗（Z） 传递介质中某点的声压和该点的速度比值 Z＝ ρ c （ ρ：密度 c :声速 ） 界面
不同声阻抗组织之间形成的接触面 大界面：>波长 小界面：<波长
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指向性：当声源直径大于在人体中传播的波长时，此时声束具有指向性
可以用声源直径（D）与波长（ λ ）比值衡量 D/ λ <10,指向性差； D/ λ＝20，指向性好
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人体组织对入射超声的作用 人体组织对入射超声可产生多种物理现象，表现为声像图的各种特征
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1、散射： 遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的能量 向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性
1、散射： 遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的能量 向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性 提示了脏器内部细小结构的回声信息，是超声成像研究内部结构的重要依据
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2、反射： 入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵守Snell定律：1，入射和反射回声在同一平面上；2，入射声束与反射声束在法线的两侧；3，入射角与反射角相等 反射系数：R＝（Z2－Z1）/（Z2＋Z1）
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3、折射： 入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦比值与界面两侧的声速比值相等 sina/sinb=c1/c2
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4、全反射：如第二介质中的声速大于第一介质，则折射角大于入射角。入射角增大至某一角度时，可使折射角等于900，即折射声束与界面平行。此时的入射角名：临界角。入射角大于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，称为全反射。
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5、衰减 （衰减为反射、散射及吸收的总和） 衰减与选用的频率及传播的深度成正比
5、衰减 （衰减为反射、散射及吸收的总和） 衰减与选用的频率及传播的深度成正比
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6、多普勒效应（DOPPLER） 超声在探测移动目标时，其回声频率发生变化利用多普勒效应可检测血管内有无血流，及血流方向和血流速度
正频移 负频移
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入射超声对人体组织的作用 生物效应和安全剂量 空间峰值时间平均声强（SPTAI） （通常规定SPTAI<100mw/cm2 ）
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第二节 超声成像原理
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超声成像包括以下步骤 单轴声束的声照射入人体 声束的扫查 人体组织对入射超声的反应－回声 回声的放大与前处理 数字扫描转换器（DSC）
显示和纪录
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1、声照射 指电脉冲经探头压电晶体产生超声脉冲沿声轴向前发射。
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2、声束的扫查 线扫 指声束在人体体表进行直线式移动，相邻各条声束间等距又平行；获得一幅矩形声像图
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扇扫 指声束在人体体表并不位移，而作角度变换，相邻各条声束间等长又偏角相等；获得一幅扇形声像图
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弧扫 指声束对准体内某一深度处的目标，而沿体表不同自然曲度作弧形位移；获得一幅一断较长的纵切图或者整个腹部的横切全图
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各种探头与其形成的声像图
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3、回声辉度调制 4、回声放大及前处理 5、数字扫描转换器（DSC） 6、显示和记录
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常见的超声效应与图像伪差 混响效应 声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，又第二次进入体内，形成多次反射。混响效应多见膀胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。
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振铃效应 声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在胃肠道及肺部。
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镜像效应 声束遇到深部的平滑界面时，反射回声如测及离镜面较近靶标后按入射途径反射折返回探头。此时在声像图所显示者，为镜面深部与此靶标距离相等形态相似的声像图。连同声束扫查时所显示该靶标的实际图形一并显示。常见于横膈附近。
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侧壁失落效应 大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生回声失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能显示。
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后壁增强效应 声束在传播过程中必然随深度的增加而不断增加其衰减，为使声像图显示深浅均匀，仪器上加入深度增益补偿（DGC）调节系统。后壁增强效应是指在常规调节的DGC系统下所发生的图像显示效应。
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声影 指在常规DGC正补偿调节后，在组织内病灶后方所演示的回声低弱后接近无回声平直条状区。声影系声路中具较强衰减体。 高反射体（如气体）或高吸收系数物体（如骨骼、结石、疤痕）下方具有声影。
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第三节 声像图分类
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A型（Amplitude modulation）
B型（Brightness modulation） M型（Time-motion mode） 彩色多普勒（Color Doppler） 能量多普勒（Power Doppler） 频谱多普勒（Spectral Doppler） 三维超声（3D US）
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以帧频分 实时图、准实时图及静止图 以扫查及显示方式分 扇扫、线扫、弧扫、复合扫等 以象素分 低象素、中象素及高象素图 以灰阶分 无灰阶、低灰阶、灰阶、高灰阶图
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第四节 超声检查的方法学
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检查前准备 病人准备 超声仪或探头的选择 如检查胆囊时需空腹，使胆囊充盈；胰腺检查时需饮水充盈胃腔作为透声窗。
如膀胱，妇科或前列腺检查时要充盈膀胱 超声仪或探头的选择
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探测方式和途径 探测方式 探测途径 直接探测法：探头与受检的皮肤或粘膜直接接触 间接探测法：在探测时，探头与人体之间插入水囊或其他材料
经体表、经腔内或术中
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图像标准方位
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仰卧位 横断面 图像左侧示被检查者的右侧结构，图像右侧示被检查者左侧结构，图像上方为近腹部结构，下方为近背部结构
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纵断面 图像左侧示被检查者的头部结构，图像右侧示被检查者足侧结构，图像上方为近腹部结构，下方为近背部结构
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斜断面 如斜断面接近横断面，则以上述横断面为标准；斜断面近乎纵断面，则以纵断面所示为标准
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冠状断面 近似于纵断面，图像的左侧为头端，右侧为足端，如右冠状断面，图像的上方为右侧的结构，图像的下方为接近左侧的结构
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常用体位
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第六节 图像分析方法
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超声回声的描述 强回声 高回声 等回声 反射系数大于50％以上，灰度明亮，后方常伴声影，如结石和各种钙化斑
反射系数大于20％左右，灰度较明亮，后方不伴声影，如肾窦和纤维组织等 等回声 灰阶强度呈中等水平，如正常肝脾等实质脏器的回声
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弱回声 无回声 低回声 呈灰暗水平回声，如肾皮质 表现为透声性较好的暗区，如肾锥体和正常淋巴结
均匀的液体内无声阻抗差异，呈无回声暗区，正常充盈的胆囊和膀胱即呈典型的无回声区
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外形 大小 边缘、边界、壁 支持结构、管道结构
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5. 脏器内部回声 强回声 高回声 等回声 低回声 弱回声 无回声 回声性质： 1、疏密；2粗细；3亮暗；4、分布情况
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