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超声成像基本原理-超声诊断学

时间:2010-09-01  来源:超声诊断学  作者:本站整理复制分享】【讨论-纠错】【举报

    一. 二维声像图(two dimensional ultrasonograph, 2D USG)jg6影像园XCTMR.com

    现代超声诊断仪均用回声原理(图1-1-1、图1-1-2、图1-1-3、图1-1-4),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,遇到不同声阻抗的二种组织(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。jg6影像园XCTMR.com

回声测距示意图jg6影像园XCTMR.com

图1-1-1 回声测距示意图
人在山前高声喊叫:“喂”。不久,就能听到山那边传来的回声,用秒表测得回声的时间,在用空气中声音传播速度,即可计算出山与人之间的距离。

兵舰用声纳(sonar)探测水下潜艇示意图jg6影像园XCTMR.com

图1-1-2 兵舰用声纳(sonar)探测水下潜艇示意图
渔船用鱼探机探测鱼群深度示意图
图1-1-3 渔船用鱼探机探测鱼群深度示意图
次声(infra-audible sound)探测海底地层示意图
图1-1-4 次声(infra-audible sound)探测海底地层示意图

    回声反射(reflection)的强弱由界面两侧介质的声阻抗(acoustic impedance)差决定。声阻抗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,可阻挡超声向深层穿透。反之,声阻抗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。jg6影像园XCTMR.com

    界面两侧介质的声阻抗相差0.1%,即有超声反射,声阻抗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(ultrasonic imaging)还与组织的声衰减(acoustic attenuation)特性有关。声波在介质中传播时,质点振动的振幅将随传播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(acoustic absorption)、声反射(acoustic reflection)、声散射(acoustic scattering)和声束的扩散。
    声衰减系数(α)的单位为dB/cm,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dB/cm·MHz。(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(spectral)
    多普勒频谱是利用多普勒效应(Doppler effect,)提取多普勒频移(Doppler shift)信号,并用快速富立叶变换(fast Fourier transform,FFT)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:
            2VCosθ
     fd = ±  ——————fo  
               C
式中fd = 频移;V = 血流速度;C = 声速(1540m/s);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:
                    fd C
    V = ±——————
                  2fo Cosθ

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