《物理診斷學》 三、超聲診斷基礎

（一）人體組織的聲阻與衰減系數(shù)

超聲診斷是通過人體各種組織聲學特性的差異來區(qū)分不同組織。按照聲學特性。人體組織大體上可分為軟組織和骨骼兩大類，軟組織的聲阻與水近似，骨骼則屬固體。人體組織的聲速、聲阻抗、聲吸收系數(shù)、衰減系數(shù)等反映人體組織的基本聲學特性，人體不同組織的聲學特性不同，見表1。人體各種軟組織的平均聲速約為1540米/秒，聲衰減系數(shù)約與聲頻率成正比。聲頻率1兆赫時，衰減系數(shù)約1分貝 /1厘米。

表15-1-1人體正常組織的聲速、密度、聲阻及衰減系數(shù)

m/s g/cm3g/cm2.s）dB/cm MHz脂 脂 1476 0.955 14100.63 0.8～7.0
大 腦 1530 1.038 1588 0.95 0.9～3.4
腦 脊 液 1523 1.000 1523
血 液 1570 1.055 1656 0.18 1.0
肝 1570 1.050 1638 0.94 0.3～3.4
水（37°） 1523 0.993 1513
顱 骨 3360 1.658 5570 20 1.6
空 氣 332 0.00129 0.428

超聲在人體內傳播時，在兩種不同組織的界面處產生反射和折射，在同一組織內傳播，由于人體組織的不均勻性而發(fā)生散射。超聲通過不同器官和組織產生不同的反射與散射規(guī)律，儀器利用這些反射和散射信號，顯示出臟器的界面和組織內部的細微結構，作為診斷的依據(jù)。

（二）正常臟器的回聲規(guī)律：

1.含液體臟器如膽囊、膀胱、血管、心臟等，壁與周圍臟器及內部液體間為界面、液體為均勻的無回聲區(qū)（圖15-1-4A）

2.實質性軟組織臟器如肝、脾、腎等臟器均有包膜，周圍有間隙，內部各有一定結構，如肝可以顯示臟器輪廓、均勻的肝實質與肝內管道結構（圖15-1-4A）

3.含氣臟器如肺、由于肺泡內空氣與軟組織間聲阻差異極大，在其交界面上產生全反射（幾乎100％），并形成多次反射（圖15-1-4B），即超聲不能進入正常肺泡。脹氣的胃腸亦如此。

4.正常骨骼與周圍軟組織的差異大，在軟組織與骨皮質交界處產生強反射，進入骨骼的超聲由于骨松質組織吸收極多而不能穿透（除顱骨外）。其后方形成無回聲區(qū)稱聲影（圖15-1-4C）。

圖15-1-4正常人體組織與病理組織反射規(guī)律

A、實質性臟器（肝）與含液體臟器（膽）的聲象圖規(guī)律。

B、含氣臟器（肺）的多次反射。

C、骨骼的聲象圖（脊柱）

D、肝腫瘤、內部回聲不均勻、較強回聲區(qū)呈團狀，肝表面不平。

E、膽囊內結石、膽囊無回聲區(qū)中一強回聲光團，后方有聲影。

（三）病變臟器的回聲規(guī)律：

當臟器有病變時，由于病變組織與正常組織的聲學特性不同，超聲通過時產生不同正常的回聲規(guī)律，各種病變組織亦各有其聲學特性、其反射規(guī)律亦不相同。如肝內液性病變?yōu)闊o回聲區(qū)，肝癌為強弱不均的實質性回聲區(qū)、邊緣不整齊（圖15-1-4D），膽囊內結石則在無回聲區(qū)中有強回聲光團，后方有聲影（圖15-1-4E）。

（四）超聲多普勒：

利用多普勒效應原理檢測運動物體。當發(fā)射超聲傳入人體某一血液流動區(qū)，被紅細胞散射返回探頭，回聲信號的頻率可增可減，朝向探頭運動的血流，探頭接收到的頻率較發(fā)射頻率增高，背離探頭的血流則頻率減低。接收頻率與發(fā)射頻率之差稱多普勒頻移或差頻。多普勒頻移（fd）與發(fā)射頻率（fo）、血流速度（V）、超聲束與血流間夾角（θ）的余弦成正比，與聲速（C）成反比，公式為：

fd= ±2v/λ =±2 v/C fo

fd=± 2v．cosθ /C fo

V=fd C/2fo．cosθ

式中fd、cosθ儀器均可顯示，fo及C為已知，可以計算出V。聲束與血流方向平行時可記錄到最大血流速度，聲束與血流方向垂直時則測不到血流信號。

目前常用的超聲多普勒有連續(xù)波多普勒（CWD）、脈沖波多普勒（PWD）及彩色多普勒（CDFI）。

（1）連續(xù)波多普勒以頻譜顯示，可單獨使用，亦可與二維超聲心動圖結合。接收取樣線經(jīng)過部位上所有頻移信號，其優(yōu)點為可以測定高速血流，常用于測定心臟瓣口狹窄或返流的高速血流。缺點為不能區(qū)分信號來源深度。

（2）脈沖波多普勒亦以頻譜顯示，與二維超聲相結合，可以選擇心臟或血管內任一部位的小容積血流顯示血流實時頻譜，頻譜可顯示血流方向（朝向探頭的血流在基線上，背離探頭的血流在基線下），血流性質（正常的層流呈空窗型如圖14-1-5，湍流則呈充填型如圖15-1-6），血流速度（頻譜上信號的振幅）、血流持續(xù)時間（橫座標顯示時間）?？晒┒ㄐ?、定量分析。其特點為所測血流速度受探測深度及發(fā)射頻率等因素限制。通常不能測高速血流。

（3）彩色多普勒：脈沖多普勒原理，在心臟或血管內多線、多點取樣，回聲經(jīng)處理后進行彩色編碼，顯示血流速度剖面圖，以紅色代表朝向探頭的血流、蘭色代表背離探頭的血流、與二維超聲心動圖套疊顯示，可直觀地顯示心臟或血管的形態(tài)結構及血流信息的實時動態(tài)圖像，信息最大，敏感性高，并可引導脈沖或連續(xù)多普勒取樣部位，進行定量分析。

圖15-1-5正常脈沖多普勒頻譜

左圖示超聲束經(jīng)血管內層流血流 右圖為所顯示正常血流頻譜（空窗型）

圖15-1-6脈沖多普勒湍流頻譜

左圖示超聲束經(jīng)狹窄后的湍流血流。右圖為湍流頻譜（充填型）

（五）超聲對人體的影響

超聲是一種機械能，超聲的產熱和空化效應在人體內是否產生，取決于使用儀器的功率和頻率，現(xiàn)在超聲診斷儀的功率為10毫瓦/平方厘米，（超聲治療儀為0.5～2.5瓦/平方厘米），根據(jù)國內外實驗研究證明對機體無損害作用，但對胎兒的檢查時間不宜太長。