2022年医学专题—声学探测—医用超声(1).ppt

声学(shngxu)检测,第一页，共七十五页。,一、超声学问题(wnt),超声学：研究超声波的产生、传播、接收，以及(yj)各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器（例如气哨、汽笛和液哨等）、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。,第二页，共七十五页。,一、超声学问题(wnt),机械效应。超声在介质中前进时所产生的效应。超声振动可引起组织细胞内物质运动，由于超声的细微按摩，使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用，也称为“内按摩”这是超声波治疗所独有的特性.可以改变细胞膜的通透性，刺激细胞半透膜的弥散过程，促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态，改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。使细胞内部结构发生变化，导致细胞的功能(gngnng)变化，使坚硬的结缔组织延伸，松软。,第三页，共七十五页。,空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动(yndng)、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。,第四页，共七十五页。,热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。人体组织对超声能量有比较大的吸收本领，因此当超声波在人体组织中传播过程中，其能量不断地被组织吸收而变成热量，其结果是组织的自身温度升高。产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程。即内生热。超声温热效应可增加血液循环，加速(ji s)代谢，改善局部组织营养，增强酶活力。一般情况下，超声波的热作用以骨和结缔组织为显著，脂肪与血液为最少。,第五页，共七十五页。,化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种(zhn)氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变。,第六页，共七十五页。,医学(yxu)超声概述,它主要研究超声波与生物组织(主要指人体组织)的相互作用机理、规律及其应用。医学超声包括超声诊断和超声治疗。超声诊断研究如何利用各种组织声学特性的差异来区分不同组织，特别是区分正常和病变(bngbin)组织。其物理基础是超声波在生物组织中的传播规律(即组织对声波的作用)及诊断信息提取方法。超声治疗则研究如何利用超声波的生物效应(因声波照射引起的组织结构、功能和生物过程的变化)来治疗某些疾病，其物理基础是超声生物效应的机理和超声剂量学等。,第七页，共七十五页。,医学(yxu)超声概述,医学超声检测原理：医学超声波检查的工作原理与声纳有一定的相似性，即将超声波发射到人体内，当它在体内遇到(y do)界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的，因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同。医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线，或影像的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变，便可诊断所检查的器官是否有病。目前，医生们应用的超声诊断方法有不同的形式，可分为A型、B型、M型及D型四大类。,第八页，共七十五页。,医学(yxu)超声概述,医学超声治疗：一定剂量的超声波作用于人体组织，会产生一定的生物效应，如利用生物效应达到(d do)某种医疗目的便构成了超声治疗。超声治疗开始于超声理疗，出现在上世纪30年代。到70年代以后，超声治疗技术取得了长足的发展，不仅传统的超声理疗有了新发展，而且又涌现出一系列新的超声治疗技术，如超声外科、超声治癌及超声碎石等，从而使超声治疗技术进入了一个新的历史发展时期。,第九页，共七十五页。,超声的概念(ginin),振动(zhndng)频率20,000Hz的声波超声波医用频率2.513MHz(常用2.5 5MHz),第十页，共七十五页。,超声波的特点(tdin)和优点,USG特点(tdin)：对软组织的分辨能力强 信息的显示有多种方法USG优点：无损伤、无痛苦、无辐射 实时、快捷、准确、方便,第十一页，共七十五页。,超声的三个基本(jbn)物理参数,频率(f):声波每秒振动次数(csh)，Hz。波长():声波在一个振动周期内所通过的距离，mm声速(C):声波在介质中每秒传播的距离，m/s,=f,C（m/s）,人体软组织声速(shn s)平均为1540m/s,第十二页，共七十五页。,超声的物理(wl)特性,指向性 反射、折射(zhsh)、散射和绕射 吸收与衰减 分辨力与穿透力 多普勒效应,第十三页，共七十五页。,1.超声波的指向性,第十四页，共七十五页。,2-1.超声波的反射(fnsh)和折射,反射 1.声阻抗(z)=介质密度()声速(c)Z0.1%即可产生(chnshng)反射 2.声阻抗差大，反射强折射 两种介质内声速不同可产生 折射现象 结果：导致入射声束的偏转,第十五页，共七十五页。,超声波的入射、反射(fnsh)和折射示意图,第十六页，共七十五页。,2-2.超声波的散射(snsh),遇界面远小于波长的微小粒子，超声波将产生(chnshng)散射，人体内的散射源为红细胞和脏器内的细微结构。,第十七页，共七十五页。,2-3.超声波的绕射,目标大小约为1 2或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，很少发生(fshng)反射。,第十八页，共七十五页。,超声波的吸收(xshu)与衰减,声衰减定义：是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率(pnl)深度频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射,第十九页，共七十五页。,超声波的分辨力与穿透力,频率高，分辨好，穿透差频率低，分辨低，穿透强对应的临床应用：检测浅表器官，采用高频(o pn)探头检测深部脏器，采用低频探头,第二十页，共七十五页。,多普勒效应(xioyng),声源与接收体之间的相对运动引起声波频率发生改变(gibin)的现象，频率的变化称为频移fdfd=f-f0=Vcosf0/c f0 为入射超声频率 f 为回声频率 V 为物体的运动速度 C 为声速 cos为运动方向与声束方向间的夹角,第二十一页，共七十五页。,多普勒效应(xioyng)示意图,第二十二页，共七十五页。,多普勒效应(xioyng)示例,第二十三页，共七十五页。,血流信息(xnx)获取,V=血流速度 C=声速(shn s)cos=血流与探头间夹角,第二十四页，共七十五页。,cos900，血流迎向探头(tn tu)，fd为正值称为正性频移cos900，血流远离探头，fd为负值称为负性频移,夹角(ji jio)对fd值的影响,第二十五页，共七十五页。,二、超声成像的基本原理,声阻抗特性声衰减(shui jin)特性多普勒效应,第二十六页，共七十五页。,人体组织(zzh)的声学特征,无回声(hushng)（无反射型）胆汁、尿液、血液低回声（少反射型）肝、脾强回声（多反射型）血管壁、结石极强回声（全反射型）肺、胃肠道,第二十七页，共七十五页。,回声(hushng)类型,肝,胆汁(dnzh),胆囊(dnnng)壁,第二十八页，共七十五页。,超声成像的检查(jinch)方法,基本(jbn)检查方法：A型、M型、B型、D型,第二十九页，共七十五页。,型（超声示波法）,机理：是以波形来显示组织特征的，以波幅变化反映回声情况。主要用于测量器官的径线，以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性，如实质性、液体或是气体是否存在等。特点：一维波形图，不直观。用途：鉴别液、实性包块，测距。目前临床(ln chun)不再使用。,第三十页，共七十五页。,A型超声实例(shl),第三十一页，共七十五页。,型（超声扫描(somio)法）,机理：以单声束取样，获得活动界面回声，再以慢扫描方式展开。是用于观察活动界面时间变化的一种方法。特点：一维时间运动曲线图用途(yngt)：最适用于检查心脏的活动情况，其曲线的动态改变称为超声心动图，可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等，多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。,第三十二页，共七十五页。,M型曲线图,第三十三页，共七十五页。,型（超声显象(xin xin)法）,机理：用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时，首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点，这些光点可通过荧光屏显现出来，即，不同的光点反映回声变化，用切面显示正常组织与异常组织。特点：二维断面图像，灰阶/彩阶，实时显示，直观。用途：这种方法(fngf)直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。,第三十四页，共七十五页。,第三十五页，共七十五页。,肝脏(gnzng)B超,心脏(xnzng)B超,第三十六页，共七十五页。,D型（超声多普勒法）,机理：利用Doppler原理对心血管内血流进行探测分析，是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法，又称为多普勒超声诊断法。频谱多普勒（PW+CW）以频谱曲线显示，检测血流动力学参数 彩色多普勒血流显像（CDFI）彩色编码实时显示血流方向(fngxing)、速度及血流性质用途：可确定血管是否通畅、管腔有否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。,第三十七页，共七十五页。,二尖瓣血流CDFI,二尖瓣血流PW,第三十八页，共七十五页。,其它(qt)医用超声检测技术,现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来，并且还可以与其他检查仪器结合使用，使疾病(jbng)的诊断准确率大大提高。,第三十九页，共七十五页。,超声探头(tn tu)与扫查方式,常规探头：扇型、线阵型、凸弧型专用(zhunyng)探头：腔内探头（食管、直肠、阴道）术中探头 穿刺探头,第四十页，共七十五页。,探头(tn tu)类型,第四十一页，共七十五页。,超声扫查方式(fngsh)示意图,第四十二页，共七十五页。,凸弧型探头(tn tu)扫查,凸弧型B超切面(qimin),第四十三页，共七十五页。,扇型探头(tn tu)扫查,扇型探头(tn tu)B超切面,第四十四页，共七十五页。,线阵型探头(tn tu)扫查,线阵型B超切面(qimin),第四十五页，共七十五页。,超声检查(jinch)前准备,根据检查部位(bwi)的不同而不同 腹腔脏器：空腹 盆腔脏器：膀胱充盈 心脏：忌服影响心肌收缩力的药物 表浅器官及外周血管：无须特殊准备,第四十六页，共七十五页。,超声成像的临床(ln chun)应用,确定占位病变的物理性质检查脏器的形态、大小及结构 测定心功能检测血流监测胎儿生长发育检测积液随访、介入(jir)、术中US 健康体检、防癌普查等,第四十七页，共七十五页。,超声成像的局限性,图象易受气体和皮下脂肪的干扰对骨骼、肺、肠道的检查(jinch)受到限制伪像干扰图象显示范围较小,第四十八页，共七十五页。,三、超声治疗(zhlio),一定剂量的超声波作用于人体组织，会产生一定的生物效应，如利用生物效应达到某种医疗目的便构成(guchng)了超声治疗。超声治疗开始于超声理疗，出现在上世纪30年代。超声理疗与我国传统针灸疗法相结合，于80年代研制出超声针刺治疗仪和穴位超声治疗仪。,第四十九页，共七十五页。,超声-电疗法,将声与电两种不同的物