AB超声诊断仪

眼视光特检技术十

2007-06-15 08:47 A.M. 第十章A/B超声诊断仪

超声波测量原理、概念和定义，超声诊断仪操作技术与检查方法，超声图象分析，超声检查的临床应用和注意事项。

超声诊断是利用声波传播?生的回声显像进行诊断，超声波在传播的过程中，遇到声学性质（密度、声速）不同的界面时就会发生反射，反射回来的声波称?回声或回波（echo）；回声接收后转变成电信号，经过放大、检波、修饰，以视频图象的形式显示出来，进行诊断和鉴别诊断，也称?回声诊断法（echography）回声诊断法（echography）。眼球和眼眶位置表浅，构造规则，声学界面清楚，声衰减较少，是最适合超声检查和诊断的器官。同其它医学影像方法比较，超声检查有简便、迅速、经济和无损伤等优点，因而越来越受临床医生的重视。其不足之处是特异性不够高。由于不同疾病的病理组织结构不一样，对超声波的反射、吸收就不一样，虽然能够利用回声对病变组织进行诊断和鉴别诊断，但病?的声学切面不像病理组织学切面那样直接和精确，只能间接地从组织的声学性质来推断其组织结构，将病?按其声学性质分类，再结合其它临床资料而作出诊断。学习超声诊断要掌握超声的物理性质、原理，以解剖学、物理学等形态学?基础，并与临床医学密切结合。 第一节概述

诊断超声的物理特性

人耳可闻及的频率在20～20 000 Ｈｚ，超声波是一种频率大于20 000 Ｈｚ的高频声波，图10-1超声波波形图人耳听不到，故称超声。它是一种机械波，是因介质中的质点受到机械力的作用发生周期性振动而?生的。依据质点振动方式与声波传播方式的关系，声波可分?两种基本形式，即纵波和横波（图10-1）。

纵波可以在气体、液体和固体中传播，是介质中的质点受到拉应力和压应力的作用而振动，以质点疏密相间的形式传递能量，声波传播方向与振动方向一致。此外，纵波还具有?生和接收比较容易的特点。医用超声波的传播介质主要是人体软组织，声能是以纵波的形式在其间传播的，因此医用超声波?纵波。

超声波在周期性振动传播中，其质点位移（a）、质点运动速度（c）及质点运动加速度（b）等均?角频率和时间乘积的正弦和余弦函数（图10-1）。

波形图中的正负最大值分别对应纵波的密部和疏部、横波的波峰和波谷。 （一） 声源、声束、声场与分辨力

1杄声源能发生超声的物体称?声源（ｓｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅ），超声声源亦名超声换能器（transducer），通常采用压电陶瓷、压电有机材料或混合压电材料（压电陶瓷与压电有机材料的混合物）组成，加以电脉冲后即转?声脉冲。用超声换能器制成可供手持检查用的器件则称?超声探头。

2杄声束从声源发出的声波称?声束（ｓｏｕｎｄ ｂｅａｍ），一般它在一个较小的立体角内传播。声束的中心轴线称?声轴，它代表超声在声源发生后其传播的主方向。声束两侧边缘间的距离称?束宽。

3杄声场换能器发射超声声束时，在一定传播距离内基本上保持平行，然后开始扩散。接近换能器的那部分平行声束被称?近场。当超声声束开始扩散时，被称?远场。被检查的部位在近场区内，声束较?平行，反射界面与换能器又比较垂直，其反射回声的强度较大，超声诊断的作用最好。远场区内场分布均匀，可扫查许多界面，可是越进入远场的远端，扫查就越困难。

实用超声仪上的near及far意即?近段（程）及远段（程）调节，而非近场区及远场区。检查者可通过调整仪器的灵敏度来改变声束的宽窄和能量的大小，并不改变声场，而是利用超

声传播的方向性可对病?进行定位。

平面型声源无论在近场区或远场区中声束束宽均嫌过大，使图象质量下降。故需加用声束聚焦的技术。B型探头应用聚焦的声束，而A型探头应用平行的声束，A型超声的方向性更好。在距探头很近部分，声束全部透过，不发生反射，没有回声，就没有分辨力，称?盲区。 4杄分辨力（resolution power） ?超声诊断中极?重要的技术指标。分?两大类：基本分辨力及图象分辨力。

（１） 基本分辨力：指根据单一声束在线所测出的分辨两个细小目标的能力，可分?3类：? 轴向分辨力：指沿声束轴线方向的分辨力。其与频率成正比，频率越高，波长越短，脉冲宽度越窄，轴向分辨力越好。轴向分辨力的优劣直接影响到目标在深浅方向的精细度。分辨力好则在轴向的图象点细小、清晰。通常用3杄5～5 MHz探头时，轴向分辨力在1 ｍｍ左右；? 侧向分辨力：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，其分辨力好坏由芯片形状、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杄5 MHz的侧向分辨力应在1杄5～2 ｍｍ左右；? 横向分辨力，指在与声束轴线垂直的平面上，在探头短轴方向的分辨力。横向分辨力与探头的曲面聚焦及距换能器的距离有关。横向分辨力越好，图象上反映组织的切面情况越真实。

（２） 图象分辨力：是指构成整幅图象的目标分辨力。包括：? 细微分辨力：用以显示散射点的大小，它与接收放大器通道数量成正比，与目标距离成反比。? 对比分辨力：它用来显示弱回声信号。一般约?-40～-60 dB，更适中?-50 dB。目前普遍采用数码扫描变换技术后，大大提高了对比分辨力。 （二） 波长、频率、声速 超声波有三个基本物理量，即波长（wave length），频率（frequency）和声速（sound velocity）。质点在其平衡位置来回振动一次所需要的时间?质点振动周期，也就是波的周期（T）。在一个周期内，波所传播的距离，定义?波长（λ）。在介质中任何点在单位时间内通过的波的数量称?波的频率（f），它也等于单位时间内介质颗粒完成全振动的次数，单位?赫兹（Hz）或周/秒。1赫兹即每秒振动1周，百万赫兹称兆赫兹，以MHz表示。

声波的传递过程实质上是能量的传递过程，需要一定时间才能达到某一点。声速是声波在介质（或媒质）中传播的速度。用c表示，单位?米/秒。波长（λ）、频率（f）与声速（c）的关系如下： λ＝c／f杄

上式不仅适用于声波，对所有波，如水波、无线电波、甚至X射线都是适用的。 频率和波长在超声波成像中是两个极?重要的参数，波长决定了分辨率，而频率则决定了可成像的组织深度。在医学超声设备中，30 kHz～40 kHz适用于超声乳化；1 MHz～5 MHz适用于检查心脏、肝、胆、腹部疾病；5 MHz～20 MHz适用于眼病诊断，如眼科B型超声、生物参数测量仪、角膜测厚仪等；40～100 MHz适用于眼科超声生物显微镜。 （三） 人体组织的声学参数和概念：声速、密度、声阻抗和声学界面

1杄声速（c）?声波在介质中的传播速度，单位?m/s。一般说，在人体组织中，固体物含量高的，声速最高；纤维组织含量高的，声速较高；含水量较高的软组织，声速较低；含体液的，声速更低；脏器中含气体的，声速最低。

2杄密度（ρ）?重要声学参数中声特性阻抗（声阻抗）的基本组成之一，单位?g/cm3。密度的测量应在活体组织保持正常血供时，任何降低动脉血供或静脉淤血，以及组织固定后的测量值均缺乏真实意义。

3杄声阻抗（Z）?超声诊断中最基本的物理量。声阻抗既和介质的密度（ρ）有关，又与超声穿过该介质内的声速（c）有关，即Z=ρc，单位?g/（cm2·s）。声像图中各种回声显像主要由声阻抗差别造成的。

4杄界面由声阻抗不同的两种介质接触在一起时，即构成一个界面。介质的界面大小与超声波长有关，界面尺寸小于超声波长时，称小界面；界面尺寸大于超声波长时，称大界面。 均质体与无界面区：人体组织和脏器如由分布十分均匀的小界面所组成，称?均质体；无界面区只在清晰的液区中出现。液区内各小点的声阻抗均一致。人体内无界面区在生理情况中可见于胆囊内胆汁、膀胱内尿液、成熟滤泡以及眼玻璃体；在病变情况中可见于胸水、腹水、心包积液、盆腔积液、囊肿、肾盂输尿管积水等。 不同频率超声波在人体软组织中的参数参见表10-1。 表10-1人体正常组织的密度、声速及声阻抗 媒质（介质）密度 （g/cm3）声速 （m/s）声阻抗

（105g/cm2·s）测试频率

（MHz）空气（22℃）0杄001 18334杄80杄000 4水（20℃）1 4831杄493血液1杄0551 5701杄6561软组织（平均值）1杄0161 5001杄5241续表 媒质（介质）密度 （g/cm3）声速 （m/s）声阻抗

（105g/cm2·s）测试频率

（MHz）肌肉（平均值）1杄0741 5681杄6841角膜1 550晶状体1杄1361 6501杄874房水0杄994～1杄0121 4951杄486～1杄513玻璃体0杄992～1杄0101 4951杄483～1杄510巩膜1 630

（四） 人体组织对入射超声波的作用

1杄反射和折射在界面上超声波具有反射和折射的特性。当声波在均质的介质中传播时，基本上是按直线方向传播，无任何反射。但当声波到达两种不同密度的介质的界面时，则会在界面上发生反射和折射（图10-2）。一部分声波在界面处反射而成?返回第一介质的反射波，另一部分声波则透过界面被第二介质折射。反射使入射超声能量中的较大部分向一个方向折返，反射应按照Snell定律：? 入射声束与反射声束处于同一平面内；? 入射声束与反射声束分居法线的两侧；? 入射角与反射角相等。 图10-2超声的入射、反射和折射

左图：Snell定律；右图：入射角过大，回声失落

反射发生于大界面上。如果两种介质声阻抗不同，就出现声阻抗差，只要两者的声阻抗差大于0杄1%时，超声波就会在这两种介质的界面上发生反射，?生回声。如超声波在第二介质中声速大于第一介质，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90°，即折射声束与界面平行。此时入射角名临界角。入射角大于或等于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，名曰“全反射”。全反射发生时不能使声束进入第二介质，该区因“失照射”而出现“折射声影”。

在一般情况下，声束的折射常?生杂音，引起干扰，应该避免，但在视神经测量时，折射特别重要，超声波的折射发生于视神经鞘的外层而使它垂直于视神经鞘的表面，?生垂直上升和下降的视神经鞘的表面回波，从而可以测量视神经的宽度。

2杄散射当声波在传播途中遇到障碍物时，会在此障碍物处?生多方向的不规则反射、折射和衍射，称声散射，其返回到振源的回声能量甚低。此散射回声来自各脏器内部的微细结构，其临床意义十分重要。

3杄衍射声波传播时，可以越过直径小于λ／2波长的障碍物，再继续前进，这一现象称?衍射，又称绕射。当障碍物的直径大于λ／2时，会在该物体表面?生回声反射，而在其边缘仍

然有衍射发生，但在障碍物的后方有一块没有声振动的区域，通常称?“声影”声影区。 4杄衰减声波在介质内传播的过程中，因受到小界面散射、大界面的反射，声束自身的扩散以及软组织对超声能量的吸收等，造成了超声衰减。超声的频率越高，分辨力越好，组织对它的吸收也越多，穿透力也越差；相反，频率越低的超声，分辨力越差，组织吸收少，穿透力较好。由于衰减现象的普遍存在，故需在仪器设计时使用“深度增益补偿（DGC）调节”，使声像图深浅均匀。

在眼科超声检查中，超声遇到高密度的组织如钙化病?、骨和金属异物等时，发生强烈的反射和吸收，通过病?之后，声能明显衰减，病?后的组织回声很弱或没有回声，在B-scan显示?暗区，称声影。骨组织能大量吸收声能，超声对骨组织的分辨力很差，骨病的诊断主要依靠X线，超声主要显示软组织形态的改变来诊断。

5杄多普勒效应多普勒效应当声源与接受器之间出现相对运动时，接收到的声波频率与声源发射的频率间有一定的差异，这种频率的改变称?频移，此现象称?多普勒效应。界面活动朝向探头时，回声频率升高，呈正频移；反之，回声频率降低，呈负频移。频移的大小与运动速度成正比。如：当列车由远及近时听行进中的列车汽笛声，声音的音调变高（频率变高），当列车逐渐远离时，音调变低，就是多普勒效应的一个实际例子。 第二节操作技术与检查方法

在临床各科的超声诊断中，B型超声波的应用越来越普遍，但在眼科超声诊断中，A型超声仍有很重要的作用。

目前用于眼部诊断的超声波有A型超声（包括主要用于生物测量的A型超声和标准化A型超声）、B型超声及彩色多普勒超声。在临床检查时，因?A超探头小，声束窄，每次仅扫查一个很小的范围，?了节省时间，可先用B超找到病?，确定它的位置，再用A超来显示病?并测量。?了得到更多的信息，应交替使用A型和B型探头进行扫查，直至对病?的边界，形状、大小、位置、内部结构和反射性等都有足够的了解，能作出诊断?止。 （一） 常规检查法 被检者仰卧位元，A超检查前需要结膜囊表面麻醉。B朝检查前需将超声耦合剂涂于患者眼睑部位，检查时先对眼球及眼眶作纵切面及横切面扫描，发现病变后，可让患者转动眼球，从多个位置和角度进行动态观察，了解病变性质、位置和范围。 （二） 特殊检查法

1杄后运动检查可了解病变与眼球壁的关系。当B超显示病变后，令被检者转动眼球，而后停止转动。玻璃体出血、混浊等与眼球壁粘连不密切的病?，当眼球停止转动后，球内异常回声仍继续飘动。

2杄压迫试验用探头适当压迫眼球，使压力传导至病变区，观察肿物有否变形，如有变形则?囊性或软性肿物。

3杄磁性试验可观察球内异物是否有磁性。眼内异物显示后，再用电磁铁自远而近移动观察，若异物向磁铁方向移行摆动，表示磁性阳性。此试验最好在患者主管医生配合下进行，避免损伤眼球角膜。

4杄低头法可观察眼球处于倒置位时玻璃体无回声区内膜样回声与眼底的关系，特别是与视神经乳头之间的关系。 第三节参数分析及临床应用 一、 超声图象的描述与术语 超声图象由许多图元构成，图元的明暗反映了回声的强弱。在显示幕上的图元可以从亮到暗，即从白到灰再到黑地变化，图元的这种黑白程度称?灰度。将灰度分?若干等级，即?灰阶。人体的被测脏器与病?的断面图象即是根据各种不同界面的灰阶、回声的空间范围和几何形状等来加以描述的。