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超声诊断的基础和原理 沈阳医学院附属中心医院 电诊科 刘宇 第一节 诊断超声的物理特性 一、定义 1.超声 为物体的机械振动波，属于声波的一种，其振动频率超过人耳的听觉上限阈值20000Hz。 2.超声诊断 应用较高频率（2.2～10MHz）超声作信息载体，从人体内部获得某几种声学参数的信息后，形成图形（声像图、血流图）、曲线（A型振幅曲线，M型心动曲线，流速频谱曲线）或其他数据，用以分析临床疾病。近年来在声像图的引导下，可以作各种穿刺、取活检、造影或作治疗（介入性超声）。 二、声源、声束、声场与分辨力 声源 能发生超声波的物体称为声源（sound source）。超声声源又名超声换能器（transducer），通常采用压电陶瓷、压电有机材料或混合压电材料组成。用超声换能器制成的可供手持检查用的器件则称超声探头。探头可分为：单晶片机扫型、多晶片电子扫描型、多晶片相控扇扫型、相控环阵机扫型等等。 超 声 的 发 生 逆压电效应(Inverse Piezoelectric effect) 正压电效应(Piezoelectric effect ) 超声的物理特性 声束（sound beam） 是指从声源发出的声波，一般它在一个较小的立体角内传播。声束的中心轴线称为声轴（sound axis），它代表超声在声源发生后其传播的主方向。 近场与远场 声束各处宽度不等。在邻近探头的一段距离内，声束几乎相等，成为近场区（Fresnel zone或near field），近场区为一复瓣区，此区内声强高低起伏；远方为远场区（Fraunhoffer zone或far field），声束开始扩散，远场区内声强分布均匀。近场区的长度与声源的面积成正比，而与超声的波长成反比。 分辨力（resolution power） 基本分辨力与图像分辨力。 1.基本分辨力 指根据单一声束线上所测出的分辨两个细小目标的能力。 （1）轴向分辨力（axial resolution）：沿声束轴线方向的分辨力。影响靶标在浅深方向的精细度。3～5MHz的探头，轴向分辨力为1mm。 （2）侧向分辨力（lateral resolution）：指在与声束轴线垂直的平面上，在探头长轴方向的分辨力。声束越细，侧向分辨力越好，其分辨力好坏由晶片形状、发射频率、聚焦效果及距离换能器远近等因素决定。在声束聚焦区，3～3.5MHz的侧向分辨力应在1.5～2.0mm。 （3）横向分辨力（transverse resolution）：指在与声束轴线垂直的平面上，在探头短轴方向的分辨力（国内有称厚度分辨力）。超声探头具有一定厚度。超声切面图像，是一个较厚的断面信息的叠加图像。横向分辨力是探头在横向方向上声束的宽度，它与探头的曲面聚焦及距离换能器的距离有关。横向分辨力越好，图像上反映的组织切面越真实。 2.图像分辨力 是指构成整幅图像的目标分辨力。 （1）细微分辨力：用以显示散射点的大小。与接收放大器通道数成正比。而与靶标的距离成反比。故先进超声诊断仪采用128独立通道的发射－接收放大器。获得-20dB的细小光点的细微声像图。 （2）对比分辨力：用以显示回声信号间的微小差别。一般为-40～-60dB间，而-50dB更适中。在使用数字扫描变换技术（DSC）后，可获得优越的对比分辨力。 3.多普勒超声分辨力 指多普勒超声系统测定流向、流速、及与之有关方面的分辨力。 （1）多普勒侧向分辨力：与基本分辨力相同。系在与声束轴线垂直的平面上，在探头长轴方向上的分辨力。 （2）多普勒流速分布分辨力：指在声速轴线上，于距离选通门的取样区内，在瞬时内能对各种不同流速的同时处理、显示的能力。在声谱图上再现为谱宽及灰度分布。 （3）多普勒流向分辨力：指在声束轴线的距离取样区内，能敏感地显示血流方向的能力。有时在一瞬间可能存在两种相反方向的流向。则应在声谱图曲线上表现为同一时间零基线上下同时呈现的流速曲线。 （4）多普勒最低流速分辨力：指在脉冲式多普勒系统中，能预测出最低流速的能力。在双功仪中，这种低流速分辨力更为重要。一般4～5MHz多普勒超声低流速分辨力应在3～10mm/s间。 4.彩色多普勒分辨力 彩色多普勒系统是将血管（心脏）腔内的血流状态用彩色标示并完全重叠在实时灰阶声像图上。包括： （1）空间分辨力 指彩色血流信号的边缘光滑程度以及这种彩色信号能在正确解剖学的管腔内显示的能力，还包括同时正确的在空间清晰显示几条血管中血流方向、流速及血流状态的能力。 （2）时间分辨力：指彩色多普勒系统能迅速地反映实时成像中不同彩色及彩色谱地能力。时间分辨力即反映心动周期中血流地不同位相的能力。 三、人体组织的声学参数 1.密度 2.声速 声波在介质中的传播速度。一般，凡固体物含量高者，声速最高，含