《超声波影像学》刘俊峰，杨贺，刘伟亮主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《超声波影像学》

【作　者】刘俊峰，杨贺，刘伟亮主编

【页 数】 190

【出版社】 长春：吉林科学技术出版社 , 2019.03

【ISBN号】978-7-5578-4132-4

【价 格】50.00

【分 类】超声波诊断

【参考文献】 刘俊峰，杨贺，刘伟亮主编. 超声波影像学. 长春：吉林科学技术出版社, 2019.03.

图书目录：

《超声波影像学》内容提要：

本书共9章，内容包括：绪论、心脏超声影像、肝脏系统超声影像、胆道系统超声影像、胰腺超声影像、脾脏超声影像、胃道超声影像、产科超声影像、浅表器官超声影像。

《超声波影像学》内容试读

第一章绪论

第一节超声发展简史

医学影像学(medical imaging)是研究人体形态学改变的一门医学学科，包括放射学(radiology)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、核医学(nuclear medicine)以及超声影像学(ultrasonography)等。在教育部和卫生部的学科分类中，“医学影像与核医学”属二级学科，高等医学院校和研究生的教育和招生按此分类进行。随着计算机和医学工程技术的进展，一些先进的成像装置、影像设备构成了现代化医院必不可少的医学影像中心(medical image center)的核心设备，其技术成为临床诊断中不可缺少的重要手段，范围涉及到人体几乎全部的组织和脏器。

一、超声影像学发展筒史

超声影像学作为医学影像学的分支，是一门年轻的学科。1954年，瑞典学者Edr首次报道了用超声光点扫描法诊断心脏病：1955年，二尖瓣狭窄的特异性曲线被发现。这种技术称为M型超声波技术，其图像被命名为超声心动图(ultrasonic cardiography,

UCG)。在此后的十数年时间里，医学家们应用这项技术对多种心脏病进行了研究，但

应用范围仍限于对心脏的检查。20世纪70年代，Bo采用电子线阵扫描技术对一些疾病进行研究；此后又出现了灰阶(gray scale)技术和实时(real time)技术，图像的清晰度得到了明显改观，并可动态地观察心脏和腹部等诸多脏器的形态学改变。从此，超声影像学进入了欣欣向荣、蒸蒸日上的发展时期。80年代，在脉冲波多普勒(pulsed wave

Doppler,PWD)和连续波多普勒(continuous wave Doppler,CWD)基础上，日本首先开发成功彩色多普勒血流成像(color Doppler flow imaging,CDFI)技术，使心血管内流动的血液第一次清晰地呈现在人们面前。它是超声诊断历程中的一大进展，被誉为无创伤心血管造影术。之后，在右心声学造影的基础上研制出了多种比红细胞直径还小的造影剂，能在毛细血管水平成像。随着医学显影技术的不断进步，医生可以借助左心心肌显像乃至全身许多重要脏器（如肝脏、乳腺等）的显像来诊断各种类型的冠心病，判断心肌的存活性，进行介入治疗后疗效的判断，早期发现肝肿瘤，对占位性疾病进行鉴别诊断，评估手术或化疗、放疗后的疗效等。超声声学造影是超声影像学的又一进展。

·1。

超声波影像学

介入超声学(interventional ultrasonogrophy)是近年来超声影像学中的热门课题之一。它在超声波引导下进行靶器官或病灶穿刺，取组织标本进行病理学检查，对早期诊断某些疾病如肿瘤等提供了重要依据。除介人诊断外，超声还被引入了治疗范围，即所谓的介入治疗。如对肝肿瘤进行微波或射频治疗，对诸如肾囊肿等的抽液和注射硬化剂诊疗等。

二、中国超声诊断发展史

我国的超声诊断起自1958年。当时上海市第六人民医院用超声探伤仪(A型超声波)

开展了对肝脏和一些妇产科疾病的研究。1960年，上海中山医院用BP型超声仪探测肝

内占位性病变、子宫肌瘤以及葡萄胎等，取得了一定的成果。20世纪70年代中后期，

国产M型超声心动图仪由武汉及上海研制成功，四川绵阳制成了机械扇形扫描二维超

声心动图仪，医学界开展了对心血管疾病的检查诊断工作。1975年，国内首次进口了M

型和复合静态扫描B型超声诊断仪及动态线阵扫描超声诊断仪，开展了对心脏和腹部诸

多脏器的检查工作。前者国内当时有4台，后者仅2台。1979年8月，由中华医学会主办、浙江省分会协办的中日超声医学讲习班在浙江莫于山举行，代表来自全国各地。此

后，B型超声诊断腹部疾病的临床工作蓬勃开展起来，在检查例次及病种方面逐渐超越

了超声波发展初始阶段的心动图。目前，超声影像学的研究几乎涉及全身所有组织和脏

器，包含了M型、B型、D型等各型超声波；国内超声影像技术的应用及诊断治疗已达

到国际先进水平；一些高等医学院校开设了“医学影像”专业，独立招生并单独培养研究生。一支独特的具有医疗、教育和科研各层次、全方位的人才队伍已经形成

三、超声影像学特点

“超声影像学”是临床医学、声学和计算机科学之间的交叉学科，是先进的理、工、医结合的学科。半个世纪以来，随着声学理论和计算机技术的进展，超声影像方面的新技术层出不穷，如谐波成像、声学造影、三维成像、血管内超声、超声生物显微镜等，由此大大拓展了超声波的临床应用范围。其内容包括形态学诊断、功能检测及介入超声诊断与治疗等。

超声影像学与其他影像技术相比，具有下列特点：

(1)无放射性损伤，无痛苦

(2)涉及范围广，信息丰富，几乎能检查、诊断全身所有组织和器官。

(3)可实时观测，尤其是对心内结构的判断，是其他任何影像技术无法比拟的。

(4)血流检测，甚至对微小血管的血流都能用彩色多普勒显示，用脉冲波多普勒或连续波多普勒进行定量诊断。

(⑤)任意多切面扫查，甚至能检测出一些部位隐蔽的所谓检查死角的病变。

(6)方便灵活，可重复检查，几乎无任何禁忌。

…2

第一章绪论

当然，作为一门检测技术，它也有一些不尽如人意的缺陷，主要表现在：由于超声

成像的物理特性所致，其图像不及X线、CT和MRI等清晰：对含气组织无法检查；对

肥胖病人，较深部位病变及骨骼成像质量较差。

四、指导思想和学习方法

由于“超声影像学”是一门新兴学科，很多技术还在发展中，虽然在临床形态学诊断中占的比例已经不少，并呈逐步上升趋势，但医学院校的教学时数仍不多，如有的院校临床医学系仅4个学时，远不及具有较长历史的放射学。考虑到实用性和学生的经济负担，本书只能是在考虑完整性的基础上，以内容为主，适当顾及先进性部分。

第二节超声影像的物理学原理与基础

超声影像学是医学影像学的一个分支，它的两个关键词是“超声”和“影像”。超声是信息载体，即信息的运载工具，同时又是信息的暂存介质。影像是信息的一种形态，属于视觉信息，是对应“物”的映象。超声图像要映射人体“内部”的信息，因此超声载体必须有进出组织的能力（穿透性），还必须能够把组织的特性以足够明晰的信号形式携带出来（分辨力）。学习超声影像学物理基础的目的，是了解超声与人体组织相互作用所遵从的基本规律，掌握超声信息提取的物理过程及显示技术。

一、超声诊断仪信息、生成原理与技术简介

超声作为信息载体，其特性可由一些基本参数描述。当超声和人体组织相互作用时，可引起某些参数的变化。这些参数的变化既是信息的依托，也是某些补偿机制的根据。

1.三个最基本的参数

在大学物理课程中，我们已经知道，振动质点在媒质（空气、水、固体）内传播产生的周期性疏密波，称为声波。波的传播方向与质点振动方向一致的，称为纵波；传播方向与振动方向相互垂直的，称为横波。声波是纵波，声振动的传播要依赖于媒质，即声波在真空中不能传播（光波是电磁波，可以在真空中传播）。

超声波的三个基本参数是频率、波长和声速。声振动的频率厂（振动数/秒）取决于振动源，声波在人体组织内传播的速度©由传播媒质（如空气、水、软组织、骨骼）决定。振动在媒体内传播时，呈周期性波动状态。相邻同状态间的最短距离称为波长。入0、入、C、f三个基本物理量间的关系如下：

λ=c/f

信息载体有两个最重要的性质，一个是分辨率（分辨力），另一个是穿透力。这两大特性都和超声波长密切相关，它们同时又是一对矛盾。医学超声诊断仪的适用频段是3~15MHz,因为小于3MHz的超声，分辨距大于2mm,因此比2ram更小的细节无法

3

超声波影像学

显示，即低于3MHz的超声频率除对深部位检查外没有太多诊断价值：而大于7.0MHz的超声波因穿透力过弱，对厚组织已失去作为载体的可能，除对浅表器官进行检查、诊断外，常规心脏、腹部等检查并不适用。图1一1给出了超声频率(frequency)与分辨率(resolution)、穿透性(penetration)的关系：分辨率随频率升高而提高，穿透性随频率升高而下降。

HLS-475S

9.0MHz

7.5MHz

6.0MHz

HCS-436S

4.0MHz

分辨率

3.5MHz

穿透性

3.0MHz

颜率

图1一1频率和分辨率、穿透性的关系

2.超声波（信息载体）与人体组织的相互作用

超声波既是信息载体，也是承载信息的介质。相当于承载书面信息的白纸，信息存在于笔写上去的文字之中。人体组织既是超声波的传播介质，也是超声波作用的对象超声波在通过人体组织时，声波特性发生多种改变，如频率改变、方向改变、能量（强度)改变。这些改变形成的信息就如同笔在白纸上写下了文字。

超声图像是无数像素组合而成的。每个像素是一个信息单元，代表一串数据。无数单元组成一幅图像，它的精度、清晰度建立在像素分布密度和每个像素的大小以及像素灰度层次的基础上。灰阶图像和组织状态存在的“对应与关联”就是信息，可由此及彼地进行推理。推理的过程就是诊断。

图像分析基于图像特征，主要由四个参数：灰度、对比度、空间分辨率、时间分辨率描述。

3.图像生成过程与相关技术

超声载体中携带的物理信号是人的感官无法直接感受的，因此必须转换成为人眼看得见的视觉信号（图像）或耳朵听得清的声信号（胎儿听诊器）。现代高质量超声图像依托的高新技术，主要包括采样技术、信号处理技术和显示技术。采样过程主要在探头内进行，依赖于探头技术。信号处理主要依赖计算机芯片。显示技术的核心则是数字扫描变换。图1一2为超声图像生成过程与相关技术框图。

图像质量受客观的物理定律制约，也依赖于所采用的先进技术。超声影像学的物理

。4。

第一章绪论

基础主要阐述图像质量的制约因素和提高图像质量的技术途径

早期超声诊断仪为了兼顾图像分辨力和穿透性，需要配用多种频率的探头。新型超声诊断仪采用了变频或宽频探头，一个探头可以代替多个固定频率的探头。

像素信号获取

探头技术：超声发生或接收

声束案焦或描

像素信号优化

数据处理技术：信习换能或放

大声束细化，接减补偿STC,动

态滤波模拟（数字变换）

信息数据编排与显示

像素排序与图像显示模式

DSC(数字扫描变换)、3D成柳

多普勒彩超

谐波血管成像、DPI、DTI

网络通信技术，DICOM3协议

信总共享过程

图1-2超声图像生成过程与相关技术框图

二、超声成像物理原理

超声波与人体组织相互作用的结果，使超声载体的物理性质发生了改变，如能量改变（衰减），传播方向的改变（反射、衍射、散射、折射，其中折射会造成伪像，一般不被利用)，频率的改变(Doppler效应和散射时高次谐波生成)等。诊断的信息就依附在这些变化的物理参数之中。四大定律是理解超声成像原理的钥匙。

1.吸收（衰减）定律（朗伯-比尔定律）

超声波与人体相互作用伴发的能量改变为一衰减（或称吸收）过程。如声束在组织表面的折射、散射导致入射声波能量的减弱。不管内部是什么样的分子过程，能量衰减符合负指数形式的规律，如下式所示：

I=loeax

式中I0是入射声束的原始能量，I是声束通过吸收率为、距离为x的介质后剩下的能量。a既和介质的特性B(人体骨组织B值大，软组织B值小)有关，还和超声频率f有关：

a=B×f0

因此，探头超声频率^越高，吸收率越大，即声束能量衰减快，穿透力弱。如果没有补偿措施，部位越深的目标反射回来的信号越弱，深部声像就越来越不清晰。为了纠正这一缺陷，超声诊断仪的信号放大器采用了可变增益放大器。随着人射距离x的增

·5

超声波影像学

大，放大器增益随之递增。放大器增益曲线按正指数型提升，与衰减曲线负指数趋势相

反。能量衰减的补偿技术，也称灵敏度时间补偿(STC)技术，又叫时间增益补偿(TGC)。

声束能量因吸收产生的衰减与放大器增益补偿相抵，保证了图像的全场均匀。超声

诊断仪除有机内自动补偿外，面板上还有一排滑动钮，标志也称STC(或TGC),见图

1-3。实际上这是叠加在机内自动补偿外的手动补偿器。操作者可在不同深度处强化或弱化图像局部的亮度。

图1-3面板STC调节

2.反射定律

反射定律是与图像细节灰度有关的定律。当入射声束碰到脏器组织的反射面时，如果反射面直径大于半波长（◇入2），即发生反射。部分声束按“反射角-入射角，方向返回原介质，反射能量的百分比称为反射率，它与界面前后组织的声阻抗比有关。

前面已提到，超声图像的清晰度建立在像素灰度层次的基础之上，而像素灰度和四个参数（声压、声能、声阻抗、反射率）有关。像素灰度的明暗是组织细节界面反射强弱的反映。它们之问的关系如下：

P=pCωA

I=1/2pcω2A

Z=pc

=（Z2-z/亿+z)2

式中，I为入射能量：P为声压：p为组织密度；c为声波在该组织中的传播速度；⊙叫为声波角频率（ω=2πf。)；A为声束面积；Z为声阻抗，反映了组织特性；r是反射率，由反射面前后声阻抗之差（亿，z)决定。

B型超声波B超)图像是明暗灰阶图像，灰度反映组织细节的反射率，因此B超图

像可看作是细节反射率的分布图，携带了有用的组织信息。

6

···试读结束···