《超声诊断学》张小丽，李普楠，张中华编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《超声诊断学》

【作　者】张小丽，李普楠，张中华编

【页 数】 419

【出版社】 北京：中国纺织出版社 , 2021.09

【ISBN号】978-7-5180-8884-3

【分 类】超声波诊断-高等学校-教材

【参考文献】 张小丽，李普楠，张中华编. 超声诊断学. 北京：中国纺织出版社, 2021.09.

图书封面：

图书目录：

《超声诊断学》内容提要：

本书内容从声学基础原理、数字化信号获取和分析、检查方法、检查内容、诊断和鉴别诊断及临床价值等方面进行阐述；覆盖范围包括腹部脏器、心脏、血管、小器官、骨骼系统和肌肉等。全书内容简明扼要、文字简洁、条理清晰、实用性强。本教材可供高等医学院校影像医学等专业教学使用。

《超声诊断学》内容试读

第一章超声诊断基础

第一节超声诊断的物理基础

一、超声波概述

(一)超声波及医用超声波

人耳能够感知的声波频率范围为20~20000Hz,低于20Hz者称为次声波，高于20000

Hz者称为超声波。医用诊断用超声波的范围多在2~15MHz。

超声波是机械波，可由多种能量转换而成，医用超声波是由压电晶体（压电陶瓷等）产生。压电晶体在交变电场的作用下发生厚度的交替改变，即机械运动，其振动频率与交变电场的变化频率相同，当电场交变频率等于压电晶片的固有频率时，其电能转换为声能的效率最高，即按原则振幅最大。

在交变电场的作用下，由电能转换为声能，称为逆压电效应，相反，在声波机械压力交替变化的作用下，晶体变形而表面产生正负电位交替变化，称为压电效应。超声探头（换能器）中的压电晶片，在连接电极电压交替变化的作用下产生逆压电效应，成为超声发生器：而超声波机械压力下产生压电效应，又成为超声波接收器。这是超声波产生和接收的物理学原理。

(二)超声波的物理量

1.波长、频率、声速

超声波在除固体外的介质内的传播方式均以纵波为主，即介质质点的振动方向与波的传播方向平行。两个相继波峰之间的距离称为声波的波长（入），单位时间回声波在介质中传播

的距离称为声速(C),在单位时间内介质质点振动的次数称为频率（∫）。三者有以下关系：

C=f·入或λ=C/f。

2.声速与声强

超声波在介质中传播，单位面积上介质受到的压力称为声压(P),介质不同，超声波在介

质中的声速也不同，但是在同一介质中，诊断频段的超声波的声速可认为相同。P=ρ·C·V。

式中p为介质密度，C为声速，V为质点振动速度。

衡量超声强弱的另一个物理量是声强(I),即超声波在介质中传播时，单位时间内通过与

传播方向垂直的单位面积的能量，单位为瓦/厘米2或毫瓦/厘米2(W/cm或mW/cm2)。对于平面波，I=P/(p·C),超声总功率为声强与超声通过某截面的总面积的乘积，即W=I·S。

1丨超声诊断学

声强大小很重要，一般来说诊断用超声无害，但是声强超过一定限度则对人体产生伤害。目前，国际上公认的超声波对人体的安全阈值为10mW/cm,一般合格的超声诊断仪都能达到对人体无害的设计要求。了解超声波的声强，对正确应用超声诊断仪很重要，尤其对孕妇及儿童，应尽可能将超声功率调小。

3.声特性阻抗

介质学特性的另一个非常重要的物理量为声阻抗(Z),即超声波在介质中传播时介质对

它的阻力单位为瑞利，其关系为：Z=ρ·C。

式中p为介质的密度(g/cm3),C为声速(cm/s)。

由于各种物质或介质不同，其密度、声速、声阻抗也不同。人体正常组织的密度、声速、声阻抗见表1-1。

表1-1人体正常组织的密度、声速、声阻抗

组织器官

密度(g/cm)

声速(m/s)

声阻抗[×105g/(cm2·s)]

大脑

1.038

1540

1.588

血液

1.055

1570

1.656

肌肉

1.037

1585

1.700

心脏

1.030

1450

1.380

脂肪

0.952

1470

1.650

软组织

1.016

1500

1.520

肝脏

1.065

1549

1.514

肾脏

1.038

1561

1.620

水品体

1.136

1620

1.840

颅骨

1.912

4080

7.800

水

0.997

1484

1.480

肺及肠腔气体

0.001

331

0.000

(三)超声波的物理性能

1.方向性

超声波与一般的声波不同。由于频率高，波长很短，远小于换能器（探头压电晶体片）的直径，在传播时发射的超声波集中于一个方向，类似平面波，声场分布呈狭窄的圆柱状，声场宽度与换能器压电晶体片之间大小相接近，因有明显的方向性，故称为超声束。声束具有扩散作用，至远场声束逐渐增宽。

(1)反射与透射：超声波在传播过程中经过两种不同介质的界面时，由于界面后介质的不同，超声传播的方向将发生变化。一部分发生反射；另一部分穿过界面，进入第二介质，即透射，依折射率的不同，而发生不同程度的折射。

(2)吸收与衰减：声波在传播过程中，发生吸收和衰减的多少与超声波的频率、介质的黏滞性、导热性、温度及传播的距离等因素有密切关系。2

第一章超声诊断基础

2.散射与背向反射

超声波束遇到小于声波波长且声阻不同的界面时会产生散射，其能量向各个方向辐射，朝向探头方向的散射波称为背向散射。心肌背向散射的信号有较大的离散度，心脏收缩和舒张过程中，心肌的几何形态发生变化，背向散射的信号也会发生改变。将背向散射的信号用一定的分析程序进一步分析，心肌组织的背向散射信号行组织定征，将是一种特异、敏感和准确地反映心肌运动状态的方法，继而定量分析和显示心腔面积、动态显示心脏功能的一些指标，即声学定量。根据声学定量的原理，利用血液与心肌组织背向散射的不同可以检测室壁的运动，按心肌活动时间顺序进行彩色编码，用彩色显示心脏内膜的收缩与舒张幅度，即彩色动力成像技术，它能更直观地观察室壁整体与局部的运动状态，这样对冠心病的诊断就进一步提高。

3.非线性传播

当声波遇到不规则界面时，声波在组织中传播可发生波形畸变、谐波成分增多和声衰减系数增大，声波的这种传播方式称为非线性传播。声学造影剂具有较强的非线性信号的特点，利用这一特征，采用这一部分信号形成图像的方法即二次谐波成像技术，可对心肌的血流状态进行定性和定量评估。

超声诊断的优点是：①无创伤，无放射性。②分辨力强，取得信息丰富。③可以实时、动态观察组织及器官。④观察血流方向及流速。⑤能多方位、多切面进行扫查。⑥检查心脏及浅表器官及组织无须空腹、憋尿及排便，随时可以检查。⑦急病和手术中进行检查不受条件限制。⑧可以追踪、随访观察并比较前后两次治疗的效果等。

超声诊断的缺点是：①图像不如CT及MRI清晰。②扫查方位及手法应用尚不够规范，

临床医师尚难以独立阅读超声图片。③操作手法、技巧及识别图像水平差异较大。由此可见，对改进仪器性能、规范操作手法、提高识图水平等，还需做很大的努力。

二、超声多普勒效应

多普勒效应是自然界中普遍存在的一种现象，C.Doppler是奥地利的物理学家和数学家，1842年，他注意到在地球上观察星星能看到不同的颜色。因为观星者和星星相对移动，光的波长产生改变，即频率发生改变，物理学上称为多普勒效应。

身边类似这样的体验很多：在火车站站台，一辆正在行驶的火车鸣笛，当其从远而近时，人感到鸣笛声由粗变尖，远离人时，则由尖变粗。这种变化是因为火车的声音具有一定的频率，由于火车与人之间发生相对运动，人所接受到的频率与火车鸣笛声的振幅频率不同，即有一个频率的移动（频移现象）。由于声源和收听者之间的相对运动，接收的频率较原来频率发生变化，这种现象称为多普勒效应。在超声波上也是相同的，首先静止反射体的反射波频率是不变的，反射体由近及远移动时，接收到的脉冲信号周期延长，即频率变低。反射体由远及近移动时，接收的信号周期变短，频率升高。这一效应可用于进行多普勒超声诊断。

(1)假定收听者静止，即L=0;声源静止，即v.=0。

f=x-f.f=f.

(式1-1)

式中，f表示接收的频率，f。表示声源的频率。

丨超声诊断学

(2)假定收听者以v1的速度运动；声源静止，即v=0。1)趋近波源，波速相当于c十vL。

f=cFvL

=月

1-c+)∠=1+%f.

.f>f

式中说明频率变高了。

2)远离波源，波速相当于c一vL。

f==1-4)f

.f

式中说明频率变低了。

(3)假定收听者静止，即vL=0;波源以v。速度运动。1)声源趋近收听者，相当于波长变短了（入'）。

λ'=入-v.t

f-京

,λ=c·t

.1-c

小f1=c1-0,1c-u,xic-

f

.f>f.

(式1-4)

式中说明频率变高了。

2)波源远离收听者，相当于波长变长了（入'）。

A'=入十vt

--cxI-cf.

fL=京=+，t-ct+u,tc+D,Xtc十0

A

(式1-5)

式中说明频率变低了。

(4)假定收听者以1速度运动，波源以v.速度运动。1)相互趋近时，波速c十vL,波入'=入一v,t。

f-叶”=-t-tx}-±faλ-vtcl-utc-v,人tc-u,

.f>f.

(式1-6)

式中说明频率变高了。

2)相互远离时，波速c一vL,波长入'=入十v.t。

第一章超声诊断基础山

1_c一wf,

--+×

(式1-7)

式中说明频率变低了。

不论是收听者运动、声源运动，还是两者同时运动，只要是趋近时，频率就变高；远离时，频率就变低

多普勒超声诊断原理：在进行人体血流检测时，探头发射频率作为声源，血液中的红细胞作为收听者，当两者同时以一定的速度运动时，就有：

相互趋近时，1=十f。

(式1-8)

C一U.

相互运离时-干器

(式1-9)

(一)血流方向与声束方向平行

不考虑角度情况下，血流方向与声束方向一致。当0，=0，L=0f,=f,那么人射超声频率f:=十巴

cf…(1)

当=0，u,=0,那么反射超声频率∫，=C

c-vXf:…(2)

将(1)代入(2)得：

f。=f,一f式中表示发射频率和接收频率之间的变化量。

,c>v,v可忽略不计。

fac

(式1-10)

(二)超声束与血流方向成角

如果两者方向不一致，超声束与血流方向之间夹角为0。

邻边

.'c0s0=斜边

·cos0=:

U

U.=vc0s0…(1)

:v=2f

fac

:.v:一2f…(2》将(2)代入(1)得：2可

fac=vcose

丨超声诊断学

cfa

那么v=2fcos0

(式1-11)

式中v为血流速度(m/s或cm/s);c为超声波在人体中传播速度，1540m/s;f:为多普勒频移(Hz或MHz):∫为超声波的发射频率(Hz或MHz):cos0为入射或反射超声束与血流方向之间夹角的余弦函数。

由式1-11可以得知：

(1)多普勒效应发生的基本条件是声源与接收者发生相对运动。

(2)多普勒频移f:的大小与发射频率f,相对运动速度v及余弦函数cos0成正比。

(3)在o、c、f一定的条件下，fa的大小取决于cos0。当0=0时，cos0=1,fa最大；当090°时，c0s0=0,f=0。所以，应用多普勒超声仪时，要注意探头的位置，使声束与血流方向的夹角尽可能小。

超声多普勒技术可以检测人体心血管内血流方向，并计算血流速度和血流量等血流动力学的信息。频谱多普勒技术主要用于：测量并计算心脏及动、静脉的血流速度、血流量；确定血流方向；确定血流性质，如层流或湍流等；获得血流速积分、压力阶差、阻力指数、搏动指数、流速曲线上多种指数等有关血流动力学参数。超声多普勒技术已广泛用于心脏、血管各种疾病的诊断。

三、人体组织

(一)人体组织的声学参数

1.密度(P)

各种组织器官的密度是重要声学参数中声特性阻抗的重要组成之一。密度的测定应在活体组织保持正常血液供应的情况下进行。密度的单位为g/cm2。

2.声速(C)

声速是指超声波在介质中的传播速度，单位为m/s或mm/4s。各种不同组织内声速不同：含固体成分多者声速最高，含纤维（主要为胶原纤维）成分多者声速次之，含水分较高的软组织声速较低，液体中的声速更低，气体中则声速最低。

3.声阻抗(Z)

声阻抗为密度与声速的乘积，单位为g/(c2·s),其为超声诊断中最基本的物理量。超声显像图中各种回声均由声阻抗差产生。

4.界面

两种声阻抗不同物体相接在一起时，形成一个界面，界面小于超声波长时，称为小界面；界面大于超声波长时，称为大界面。成分复杂的病变经常有不同大小界面混杂，在声像图上表现为强回声。均质体和无界面区：在一个器官、组织中如由分布均匀的小界面组成，称为均质体。液体区内则为无界面区，其内各小点的声阻抗完全一致。人体内无界面区在生理情况下见于血管内血液、胆囊内胆汁、膀胱内尿液及眼球玻璃体。在病变情况下可见于胸腔积液、腹水、心包积液、各脏器囊肿及肾孟积水等。

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···试读结束···