医学影像超声学

**章　概述 学习要求 记忆　医学影像超声学主要内容及特点；医学超声成像基本原理；M型超声、B型超声和多普勒超声成像原理。 理解　医学影像超声学发展简史；超声诊断仪类型；经食管超声心动图、经直肠超声、经阴道超声及介入超声的检查原理及临床应用价值；三维超声成像技术、超声造影技术、超声弹性成像技术、斑点追踪超声心动图技术的成像原理及临床应用价值。 运用　掌握学习医学影像超声学的方法和要求。血管内超声、负荷超声心动图的检查原理及临床应用价值。 现代医学离不开医学影像信息的支持。医学研究和临床诊断应用的影像学技术多种多样，包括X线检查、超声、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）、核医学、血管造影等。超声技术因其具有安全、无创、廉价、可移动等多种优势，在临床上得到广泛应用，已成为许多疾病及其并发症的首选诊断方法。 本书主要供本科医学影像专业、医学影像技术专业、医学生物工程专业学生使用，在保留本学科教学大纲规定全部理论知识的基础上，增加真实案例或标准化案例，以丰富教学内容，提高学习效率。 **节　医学影像超声学的内容与特点 医学影像超声学是应用超声换能器向人体发射超声波，并利用其在人体器官、组织传播过程中，由于声波的反射、透射、折射、衰减、吸收等产生各种信息，将其接收、放大和处理形成声像图，借此对人体组织器官的物理特性、形态结构及功能状态进行诊断的一门学科。 一、医学影像超声学发展简史 超声波技术*早于20世纪40年代应用于医学领域。随着计算机技术的发展，超声成像技术发展十分迅速，主要经历A型和M型超声、二维或灰阶超声、多普勒超声等阶段，其中伴有新技术和新的检查方式的研发与应用。 （一）A型和M型超声阶段 A型超声是*早应用于临床诊断的超声技术，利用单探头仅发出一条取样线，系统接收与显示声束线上的回波幅度变化，从而识别人体组织改变。1942年，奥地利精神科医师K.T.Dussik首次应用A型超声波技术探测颅脑结构。M型超声利用单探头仅发出一条取样线，记录声束方向上（即一维方向上）各层组织反射的灰阶信号，形成运动 -时间图。1954年，瑞典学者Edler等首次报道了应用M型超声心动图诊断心脏疾病。A型超声和M型超声奠定了现代超声影像的基础。 （二）二维或灰阶超声阶段 1951年，John Julian Cuttance Wild和他的研究小组研制出了世界上**台能够二维成像的超声成像仪。20世纪70年代中期，Kossoff和Garrett等将“灰阶”引入超声图像，发明了实时二维超声波扫描仪。二维超声是以声波的灰阶形式显示人体断面组织，可以实时观察器官组织的位置、形态和结构，病灶的位置、大小、数量、回声性质、动态变化及与邻近组织的关系等，是超声影像的里程碑式技术。目前，二维超声已成为现代医学影像超声学的核心技术，其应用领域几乎遍及全身的各个器官和组织。 （三）多普勒超声阶段 20世纪50年代研发出连续波频谱多普勒技术，其优点是能探测声束取样线上的高速血流，但不能确定高速血流的具体位置。20世纪70年代以后开发出脉冲波频谱多普勒技术，可以准确定位血流部位，但测量高速血流的能力受限。连续波和脉冲波频谱多普勒技术各有优缺点，临床上通常两者联合应用。20世纪80年代开始，在频谱多普勒技术基础上，发展出彩色多普勒血流成像，成为超声诊断学发展历史上的另一个里程碑。彩色多普勒血流成像技术可以直观快速地显示血流的起源、走行、速度和性质，同时，可以在二维超声的背景下显示血流与结构之间的位置关系。多普勒超声技术与二维超声成像的结合，极大地提高了超声诊断效能。 （四）新技术发展与应用阶段 进入21世纪后，医学影像超声学的各项技术和方法得到了进一步发展和创新，实时三维超声成像、彩色多普勒能量图、组织多普勒成像技术、腔内超声、超声造影、介入超声、组织弹性成像、斑点追踪等技术相继出现。检查方式除常规体表超声外，还有多种腔内检查方式与技术，如经食管超声、心腔内超声、经阴道超声与经直肠超声等。这些检查方式与技术的单独应用和（或）联合应用，更加拓展和延伸了超声影像的应用范围和深度，将超声诊断从解剖学成像逐步过渡到功能性成像和分子生物学成像。 在1983年世界介入性超声学术会议上，超声介入技术被正式确定为现代超声医学的一个分支。介入性超声是为进一步满足临床诊断和治疗需要而发展起来的，其主要特点是在实时超声的监测或引导下，完成各种穿刺活检、造影及抽吸、插管、注药治疗等操作，或应用超声生物效应进行射频消融等治疗，可以代替某些外科手术，达到与外科手术相当的效果。 二、医学影像超声学主要内容 （一）形态学诊断 二维超声可清晰显示脏器的断层解剖结构图像，对于病变组织可观察其发生部位、病灶数量、形态结构及组织的回声高低等信息。检查过程中，还可通过变换体位观察病变情况，判断其活动度及与邻近组织的关系。根据声像图特征，结合病史与其他临床资料，可对病变做出定位和定性诊断。 （二）血流动力学检查 应用多普勒技术可动态显示心血管腔内的血流状态，判断血流的方向和性质，定量测量血流动力学指标，如血流速度、跨瓣压、加速时间等，其在评估心内结构狭窄性病变、反流性病变和分流性病变方面发挥着重要作用。此外，超声造影技术不仅能显示心脏与大血管腔内的血流，还可显示组织内微小血管的血流状态。 （三）功能性检测 将二维声像图与多普勒技术相结合，测量血流动力学功能参数，如超声心动图评价心脏收缩与舒张功能，测量心血管腔内血流速度、半定量评估分流量与瓣口反流量等。此外，二维超声还可检测胆囊收缩和胃的排空功能等。 （四）介入超声 在实时超声影像学监测和引导下，可进行穿刺和介入微创治疗。介入超声定位准确，并发症较少。目前，此方法一方面应用于肿物穿刺活检、穿刺抽液化验及术中介入超声等诊断性操作，另一方面应用于体液置管引流、局部注射药物、肿瘤消融治疗、血管支架植入和引导封堵装置等治疗性操作等。 三、医学影像超声学特点 与CT、MRI、血管造影等影像学技术相比，超声影像具有如下特点： 1.安全性高　诊断性超声无放射性损伤，一般无须使用充盈对比剂，便可获得人体解剖和病变清晰图像，被视为无创性检查方法。此外，超声检查是*常规用于胎儿影像学检查的技术。 2.同时显示解剖与血流动力学信息　二维超声可清晰显示人体结构的解剖信息，现代高端仪器可分辨出毫米级病灶。多普勒超声可检测＜ 10cm/s的低速血流和＞ 5m/s的高速血流。两种技术的联合应用，能准确获取解剖和血流动力学信息。 3.实时成像　超声图像能实时显示人体解剖结构与病变，检查过程中能进行实时动态观察。 4.经济便携　检查费用低，仪器可移动。新近研制的手持式超声仪，更适于床旁与院外危重患者的初步检查。 超声影像也存在以下局限性：①受制于超声波的物理性质，其对骨骼、肺和肠管的成像受限；②超声图像对某些病变成像的特异性不高，临床检查须结合其他资料综合分析；③超声成像中伪影较多，显示范围较小，图像的整体观不如CT、MRI；④超声诊断的准确性较大程度依赖操作者经验和仪器性能。 四、本科生学习的方法与要求 本书主要供我国高等医药院校医学影像学专业的本科生学习超声诊断学时使用，以常见病、多发病超声成像为主要内容，以多个真实案例或标准化案例为载体，系统介绍适用于超声检查的人体器官的各种疾病的超声检查方法、各系统脏器正常声像图和病理声像图表现、诊断标准和临床价值，使学习者能规范扫查各器官，正确分析声像图，对常见病、多发病能做出正确诊断并准确书写报告。 在学习医学影像超声学的过程中，需要注意以下几个方面： 1.打好理论基础　医学影像超声学涉及解剖、病理、生理、组织胚胎、超声医学工程等学科，扎实的理论基础十分重要。同时，应掌握身体不同部位、不同切面包含哪些脏器及其相互关系、正常声像图特点及不同疾病的超声特征性表现、超声鉴别诊断要点等。 2.培养超声操作技能　超声检查需要使用超声设备，操作性很强。同学们不仅应学好基础理论，还要利用实习课程，努力学习检查方法，掌握超声扫查的基本技能，熟悉常用器官的标准解剖断面，对多发病、常见病可进行检查和做出诊断。 3.密切结合临床　医学影像超声学主要是对组织器官的解剖形态与病变进行成像，而临床诊疗是一个完整的系统过程，需要运用多种诊疗技术综合分析、共同完成。各种检查技术与方法有着不同的临床价值，超声影像作为一种成像技术有其优势与局限性，因此检查与评价过程需要与临床密切结合。在进行超声检查前，要充分了解检查目的及有关临床资料，如病史、症状、体征、相关实验室检查及其他影像学检查结果等，了解图像与疾病发生、发展之间的关联，培养正确的思维，对疾病做出准确的诊断。同时，为提高自己的超声诊断技能，须培养病例追踪随访的好习惯，通过将临床及病理组织学的*终诊断结果与超声诊断结果互相印证和对照，分析实践中所遇到的各种问题，注意总结与反思，努力提高诊断正确率，减少误诊和漏诊。 4.提高人文素养　人文素养是现代医务人员的**素质，一个好医师应该是一个“人文医师”，需要学习了解伦理、心理、法律、人际交往等各方面的知识和技能。例如，要了解有关国际、国内医学执业伦理规则，学会如何跟患者交流信息，进行有效的医患沟通，懂得如何依法行医，知道如何建立和谐的医患关系等。要树立起全心全意为患者服务的宗旨，不忘身为医师的初心，才能逐渐成长为一名合格的医师。 第二节　医学超声诊断仪器与检查技术 一、医学超声成像基本原理医学超声成像是利用仪器发射超声波并在人体组织中传播，当正常和病变组织界面存在声阻抗差时，即发生反射和散射，仪器接收超声回波信号，并进行一系列处理，形成图像、曲线或其他数据，用以对疾病进行显示与分析（图1-2-1）。 图1-2-1　超声波发射示意图 超声波沿探头方向前进，遇存在声阻抗差的界面时，发生反射。反射波大小与界面前后声阻抗之差及声束和界面间夹角有关 二、医学超声诊断仪类型与探头选择 （一）超声诊断仪的类型 超声诊断仪主要由探头、发射电路、接收电路、显示器和记录器组成。目前临床上使用的超声诊断仪大体有两类。 1.B型超声诊断仪　以显示二维灰阶切面图像为主，可兼有M型超声或简单多普勒超声功能。 2.彩色多普勒超声成像仪　在二维灰阶切面图像的基础上，叠加彩色多普勒血流信号，直观显示血管形态、血流方向、流速和血流性质等，同时也兼有M型超声、多普勒频谱成像等多种功能。 （二）探头的种类与功能 探头是超声诊断仪中发射和接收超声波的部件，也称为超声换能器。医用超声探头种类繁多，就其工作方式而言，有电子扫描式和机械扫描式。电子扫描式又包括凸阵型、线阵型和电子相控阵型。临床上，凸阵探头主要用于腹部、妇产科检查；线阵探头主要用于外周血管、小器官检查；相控阵探头行扇形扫描，主要用于成人及小儿心脏检查。此外，根据某些临床特殊需要，又设计出各种不同扫查部位与用途的专用超声探头，如穿刺式探头、腔内探头、术中探头、腹腔镜超声探头等。 三、A型超声 A型超声为振幅调制型。单条声束在传播途径中，遇到不同界面产生的一系列散射和反射回声。示波屏上以时间为X轴，以振幅高低为Y轴进行成像。X轴自左至右代表回声时间的先后次序，一般代表人体组织部位的深浅，Y轴代表回声振幅的高低（图1-2-2A）。A型超声仪不能形成直观图形，且所显波形振幅易受非线性放大与成像压缩比例等因素影响，与真正回声振幅不成正比关系，除个别领域外，已基本被淘汰。 四、M型超声 M型超声为