主题
超声诊断仪器
超声发展简史
- 1916年：声纳系统（声波导航及测距）
- 1929年：俄国人索科洛夫（Sokolov）提议使用超声波测试铸件
- 二战期间：美、英、德三国同时开始超声测试的工业用途
- 20世纪50年代：超声应用于医疗
- 50年代后期：B超（Brightness mode），双稳态（黑白）图像
- 70年代：灰阶显像、实时扫描
- 80年代：多普勒技术应用于超声
第一节 超声成像原理
一、声波特性
- 频率（f）：超声频率 > 20000Hz，医用1~20MHz，常用2~10MHz
- 波长（λ）：，在人体软组织c=1540m/s
- 振幅（Amplitude）：声波振动的变化幅度，以分贝（dB）表示
- 频率越高 → 波长越短 → 轴向分辨率越高 → 穿透力越差（反之亦然）
二、压电效应
压电效应：某些材料受压时将压力转化为电量的能力。同时，置于电场之中时形状也会改变。
压电材料：石英（天然）、钛锆酸铅（陶瓷）
发射声波：压电晶体将电能→机械能。施加交变电压，晶体按电压频率膨胀/收缩（振动），产生连续性声波。增加电压，晶体振动幅度随之增大。
接收声波：压电晶体将机械能→电能。声波接触晶体产生电压信号，信号大小取决于声波振幅。
脉冲声波：约1%时间发射（极短暂的高幅电压刺激，通常500V与1ms），其余时间接收。
三、声阻抗与反射
- 声阻抗（Z）是物质抵抗声波传播的能力，由物质密度与声波速度计算得出
- 两物质间声阻抗差异决定反射能量大小
- 差异小：少量反射（1%或更少），多数继续传播（软组织之间）
- 差异大：大量反射，强回声（骨-肌、空气-软组织界面）
强度反射系数（0~1，0=全透射，1=全反射）：大多数软组织界面的声能反射比例为1%或更少。
声阻抗失谐：两种物质间声阻抗的差异。声阻抗失谐明显时（如骨-肌、空气-软组织）产生强回声，但仅极少量声能透射，深部无法有效成像；声阻抗失谐轻时（软组织间）仅少量反射，可继续对深部结构成像。
四、超声换能器（探头）
标准组件：压电晶体阵元（通常100~300个线性排列）、减震材料、导电板、外壳
图像形成过程：超声图像通过沿换能器表面发射一系列相邻的小窄声束（扫描线）获取横断面图像。电子换能器通过一小组阵元（通常5~10个）产生一束狭窄的超声波束作为扫描线，以极快速度依次变更声束发射位置，形成横断面图像。
| 类型 | 图像形状 | 用途 |
|---|---|---|
| 线阵探头 | 矩形 | 浅表血管、神经阻滞（高频） |
| 凸阵探头 | 扇形 | 腹部、盆腔（低频） |
| 相控阵探头 | 扇形 | 心脏（从肋间小窗口扫查） |
| TEE探头 | 特殊 | 经食道超声心动图 |
| 阴超探头 | 特殊 | 妇科 |
五、超声分辨力
| 分辨力类型 | 定义 | 影响因素 |
|---|---|---|
| 轴向分辨力 | 沿声束纵轴分辨力 | 空间脉冲长度（频率、减震）、视野（FOV过大降低轴向分辨力） |
| 侧向分辨力 | 与声束垂直方向分辨力 | 声束宽度：①压电晶体直径（孔径）②换能器频率③聚焦（程度、范围、焦点数目）④距晶体的距离（最佳在聚焦点） |
| 对比分辨力 | 区别不同组织灰度 | ①换能器设置/探头质量（高频层厚小、对比度好）②模拟数字转换/ADC/主机能力（压缩与滤过影响灰阶数量）③机器设置（增益、TGC、后处理/前处理、谐波成像、复合扫描） |
| 时间分辨力 | 区分不同时间事件 | 帧频（深度、扫描线数、扇区弧度、扫描线密度、脉冲重复频率PRF） |
- PRF取决于图像深度：深度越深→PRF越低→帧频越低
- 单帧扫描线数取决于扇区弧度及扫描线密度（条/cm）
分辨力优化：
- 空间分辨力：穿透力充足前提下选用最高频率；聚焦于目标区域
- 对比分辨力：穿透力充足前提下选用最高频率，选择适合检查区域的预设条件，使用适当整体增益与TGC
- 时间分辨力：缩小扇区弧度及深度，将探查视野集中于目标区域，尽量选择单一聚焦
六、超声模式
多普勒效应：当声源与接收器相对运动时，接收频率发生改变——声源靠近时频率变高，远离时频率变低。临床中通过分析运动红细胞的相对频移检测血流，可获得：①血流有无 ②血流方向 ③血流速度。
| 模式 | 原理 | 用途 |
|---|---|---|
| B超（2D） | 100~300个线性阵列压电元件同时扫描，灰度显示回声强度，水平和垂直方向代表实际距离 | 解剖结构观察，区域阻滞主要模式 |
| M超 | 显示组织纵向运动（不能显示横向运动），具有高质量动态和纵向分辨率 | 心脏瓣膜运动，超声心动图中观察快速活动组织动态的最佳方式 |
| 脉冲多普勒（PW） | 单压电晶体顺序收发，选点测速，有Nyquist极限（PRF/2） | 低流速血流测定 |
| 连续多普勒（CW） | 双晶体持续收发，无Nyquist极限，测定沿途所有血流而非特定点 | 高流速血流测定 |
| 彩色多普勒 | ①红蓝色谱系：红色=朝向探头，蓝色=背离探头；②多色谱系：增加绿色和黄色，高速度朝向=黄色，高速度背离=带绿浅蓝，涡流=绿色 | 血流定性/半定量 |
| 组织多普勒（TDI） | 原理与PW相似，展示心肌运动速度和方向。心肌信号特点：低速度、高振幅（与血流信号相反）。可通过脉冲频谱多普勒、彩色速度编码M型或二维彩色图表示 | 心肌收缩/舒张功能 |
七、超声调节
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| 深度（Depth） | 调节扫描范围，深度越大→PRF越低→帧频越低 |
| 聚焦（Focus） | 调节声束聚焦深度，聚焦区域分辨率最佳，聚焦区需位于或置于感兴趣区域下方 |
| 增益（Gain） | 统一放大所有深度信号，调节总体亮度；补偿声束在体内传播的能量衰减；扫查浅表结构降低增益、深部提高增益；受噪声限制 |
| TGC | 由多个水平滑动键组成，对较晚回声（深部）施加更高增益，补偿深部能量衰减，使不同深度亮度均匀 |
常用超声诊断术语
| 术语 | 表现 | 常见于 |
|---|---|---|
| 无回声区 | 穿透性好，不产生回声，后方回声增强 | 囊肿、胸腹水、血管 |
| 低回声区 | 暗淡的点状回声 | 实性占位、炎症水肿 |
| 等回声区 | 与周围回声一致 | 不易区分病灶 |
| 强回声 | 极亮回声 | 结石、骨骼、金属 |
超声心动图
五大评估要素：壁（结构）、腔（大小）、瓣（狭窄/反流）、流（速度）、功（收缩/舒张）
TTE（经胸超声心动图）vs TEE（经食道超声心动图）
超声引导下麻醉操作
动静脉穿刺
- 探头：高频线阵探头
- 动脉：搏动、受压变形小
- 静脉：易被压瘪、可有静脉瓣
- 彩色多普勒：红色=朝向探头，蓝色=背离探头
动脉穿刺置管
适应征：①有创血压持续动态监护 ②指导危重患者血管活性药物剂量 ③获取血气分析和实验室检查血液样本 禁忌症：穿刺部位皮肤或软组织感染、严重外周血管疾病、侧支循环受损、严重凝血病 方法：短轴法（平面外法，out of plane）和长轴法（平面内法，in plane）
中心静脉穿刺置管
穿刺部位选择：
- 颈内静脉：穿刺易成功且安全
- 锁骨下静脉：气胸、损伤动脉风险高；长时间置管并发症低
- 股静脉：导管相关脓毒症发生率高
超声引导下颈内静脉穿刺步骤：
- 体位：患者平卧、去枕、头转向对侧，颈伸展，必要时肩后垫高，头低15°~20°（心衰或肺动脉高压者可平卧）
- 器材：高频线阵探头、无菌袖套、耦合剂、中心静脉穿刺包
- 常规消毒铺巾，探头套无菌袖套，涂抹无菌耦合剂
- 获得颈内静脉纵截面超声图像，用按压、多普勒频谱等方法确认颈内静脉
- 局麻后从探头头端进针，超声下清晰显示针尖压迫血管前壁造成的切迹
- 针进静脉后，回抽静脉血，按常规操作
- 置入导丝和导管后，超声再次扫描验证位置
臂丛神经阻滞
常用入路：肌间沟入路（神经根/干阻滞）、锁骨上入路（神经干/股阻滞）、肋锁间隙入路（神经束阻滞）、锁骨下入路（神经束阻滞）、腋窝入路（神经支阻滞）
肌间沟臂丛神经阻滞：
- 最经典常用的臂丛神经阻滞方法
- 可用于提供肩部及肱骨近端镇痛
- 膈神经被阻滞发生率高
- 探头位置：横放于颈部，平环状软骨水平，前、中斜角肌之间
- 目标：局麻药在前中斜角肌之间包绕神经扩散
超声伪像
伪像指在图像上表现为某种影像但实际不存在的物体。
- 混响伪像 — 声阻抗差异大界面反复反射（肺超声A线）
- 声影 — 强衰减组织后方低回声或无回声
- 回声增强 — 低衰减组织后方局限性高回声区域
- 边缘声影（折射声影） — 圆形结构边缘声波折射和反射造成
- 旁瓣伪像 — 中央主瓣外多个方向旁瓣均产生图像，计算机重合形成伪影
- 镜面伪像 — 液气界面等声阻抗差别大界面反射（膀胱-直肠、膈肌-肺）
超声未来趋势
小型化（手持式）→ 可穿戴化 → 智能化（自动分辨、自动显示）→ 应用多样化（肺超声、急诊筛查）